王冰玉

摘 要：當前對鋁材進行表面處理，加以保護主要采用鉻酸鹽鈍化技術，盡管鈍化膜具有較好的抗蝕性，且工藝簡單，但其具有致癌性，嚴重危害環(huán)境與人體健康。基于此，本文提出了一種鋁材無鉻有色化學轉化膜工藝，鈍化膜性能與鉻酸鹽鈍化膜性能接近，鈍化液不含鉻酸鹽，對環(huán)境污染小。

關鍵詞：鋁材；無鉻有色轉化膜；環(huán)保

1 試驗

1.1 藥品與儀器

藥品：化學純：氟鋯酸鉀、碳酸鈉、氫氧化鈉、磷酸鈉、硝酸鉀、促進劑、硫酸銅、氯化鈉；分析純：硝酸、鹽酸；堿蝕添加劑。

儀器設備：數顯恒溫水浴鍋HH-2、分析天平、鹽霧實驗箱、恒溫干燥箱、pH計。

試驗材料：鋁板6063，尺寸大小為70mm×50mm×0.5mm。

1.2 處理流程

將鋁材去邊角毛刺→鋁件中性除油→熱水洗→采用自來水流動沖洗→堿蝕→水洗→出光→采用去離子水進行沖洗→無鉻化學轉化處理（浸漬法）→水洗→進行去離子水漂洗→恒溫干燥。

1.3 耐蝕性檢測

耐蝕性檢測采用硫酸銅點滴法（硫酸銅41g/L，氯化鈉35g/L與鹽酸13ml/L）。在室溫下使用滴管將配制好的硫酸銅溶液滴一滴在試件表面，對液滴顏色進行觀察，采用秒表記錄液滴變黑的時間，采用5點平均值表示試樣液滴變黑時間，用以大致反映轉化膜的耐腐蝕性。

鹽霧試驗（NSS）檢測。參照GB/T10125-1997進行該實驗，試驗溶液為5%氯化鈉水溶液，pH為6.5～7.2，箱溫35.0±2.0℃，對其進行72h連續(xù)噴霧，取出試件進行漂洗，根據GB-12335-1990進行腐蝕評級。

2 結果與分析

2.1 轉化處理工藝配方

當前采用氟鋯酸鹽為主要成分的鋁材無鉻有色化學轉化膜工藝在相關文獻與專利中有所報道，但實際生產應用并不多見，本文則在前人研究的基礎上，將硝酸鉀、氫氟酸與氟鋯酸鉀作為主要成分，配方為：硝酸鉀10g/L、氫氟酸1.oml/L、氟鋯酸鉀1.5g/L、促進劑6g/L，pH3.5，溫度：50℃～60℃，處理5～7分鐘。

2.2 轉化膜性能的影響因素分析

2.2.1 氫氟酸濃度影響

氫氟酸在轉化處理中主要作用是對pH值進行調節(jié)，提供膜轉化的酸環(huán)境，對轉化膜的形成起到促進作用，其濃度對轉化膜的影響為：①轉化體系不含氫氟酸時，轉化膜形成困難；②含氫氟酸0.5g/L、1.0g/L、1.5g/L，形成膜光澤好，金黃色帶有藍色，致密均勻，點滴試驗結果為270s、300s與320s；③含氫氟酸2.0g/L，形成膜光澤好，金黃色帶有藍色，致密均勻，點滴試驗結果為200s。由此可見，為保證轉化膜具有較好的外觀品質與耐蝕性，氫氟酸用量應在0.5～1.5ml/L。

2.2.2 氟鋯酸鉀濃度影響

氟鋯酸鉀是鋁材無鉻化學轉化膜形成的主鹽，參與膜的形成，其濃度對轉化膜的影響為：①不含氟鋯酸鉀時，鋁材表面在吹干后無膜形成；②含氟鋯酸鉀0.5g/L，膜層光澤差，淡黃色，且疏松較均勻，點滴試驗結果為25s；③含氟鋯酸鉀1.0g/L、1.5g/L、2g/L時，膜層光澤好，金黃色帶藍色，致密均勻，點滴試驗結果為300s、318s、350s；④含氟鋯酸鉀2.5g/L、3g/L時，膜層光澤差，金黃色帶深藍偏黑，疏松不均勻，點滴試驗結果為160s、100s。即氟鋯酸鉀含量為1.0～2g/L時為宜。

2.2.3 促進劑濃度影響

促進劑有助于轉化膜的形成，并對轉化液pH起到緩沖作用。①當促進劑含量為0與2g/L時，膜層光澤差、偏黃且疏松不均勻，膜薄露底，點滴試驗結果為10s與20s；②當促進劑含量為4g/L與6g/L時，膜層光澤好、淺黃色帶有微藍色致密均勻，膜薄點滴試驗結果為290s與320s；③當促進劑含量為8g/L與10g/L時，膜層光澤差、淺彩色偏黑，較均勻，膜厚，點滴試驗結果為130s與36s。即促進劑含量為4～6g/L時為宜。

2.2.4 氧化劑濃度影響

氧化劑的使用可提高轉化膜的耐蝕性，①含量為6g/L時，膜層光澤差，微藍色，薄且不均勻，點滴試驗結果為45s；②含量為8g/L和12g/L時，膜層光澤好，淺金色帶微藍色，均勻，點滴試驗結果為300s與330s；③含量為14g/L時，膜層光澤差，淺金色帶微藍色，疏松不均勻，點滴試驗結果為316s。即氧化劑含量為8～12g/L為宜。

2.2.5 工藝條件的影響

溫度對膜層的成膜速度與成膜質量造成直接影響，當溫度<30℃時，成膜速度緩慢，但對成膜質量無影響；當溫度在30～60℃時，膜層光澤好，致密均勻，淺金色帶有藍色，點滴試驗結果為280～320s；當溫度>70℃，則膜層色澤、耐蝕性均變差。

pH值對轉化膜的耐蝕性、致密性造成直接影響，當pH<3.0時，不易成膜；pH在3.5～4.0時，膜層光澤好，致密均勻，淺金色帶有藍色，點滴試驗結果為350s；而當pH>4.5，則成膜質量差。

經試驗發(fā)現，氧化時間<5分鐘或者超過8分鐘，均不易成膜，或成膜質量差。而當成膜時間在5～7分鐘時，膜層光澤好，致密均勻，淺金色帶有藍色，點滴試驗結果為320～330s。

2.3 轉化膜的耐蝕性、附著力

經中性鹽霧試驗（NSS）檢測，轉化膜表面分散著零星的腐蝕點，采用網格計算計算試件的腐蝕缺陷面積為0.26%，進行腐蝕評級，評價為9級，且與無膜試件相對比，該無膜試件受到嚴重程度的全面腐蝕，腐蝕面積100%。

經5%氯化鈉溶液浸泡（35℃），分別為無膜試件、鉻酸鹽轉化膜試件及本工藝轉化膜試件進行腐蝕速率檢測，3種試件腐蝕速率分別為0.136、0.0163與0.0199/g·m-1·h-1，可見本工藝轉化膜腐蝕速率與鉻酸鹽轉化膜基本一致，因此可替代鉻酸鹽進行鋁材表面處理。

采用附著力檢測，本工藝轉化膜及漆膜無氣泡，劃格無脫漆現象，表明附著力良好。

3 結論

本研究以硝酸鹽、氫氟酸與氟鋯酸鹽為主要成分，提出了一種鋁材無鉻有色化學轉化膜工藝，經耐蝕性、附著力檢測本工藝轉化膜色澤鮮亮、性能與鉻酸鹽轉化膜接近，保護等級為9級，轉化膜與涂膜附著力劃格評級0級，鈍化液不含鉻酸鹽，環(huán)境污染小，因此具有良好的運用價值。

參考文獻：

[1]劉曉輝，歐陽貴，占穩(wěn).6063鋁合金無鉻有色化學轉化工藝探討[J].材料保護，2014（3）.