鋁及鋁合金綠色鉻磷化工藝

李賢成

(四川紅光汽車機(jī)電公司,四川成都 611730）

鋁及鋁合金綠色鉻磷化工藝

李賢成

(四川紅光汽車機(jī)電公司,四川成都 611730）

0 前言

鋁及鋁合金鉻酸鹽化學(xué)處理廣泛用于機(jī)電產(chǎn)品、日用五金、航空工業(yè)、汽車及摩托車零件的表面處理中。鋁件在酸性鉻酸鹽溶液中不用加溫,不用通電,浸漬或噴淋后可形成附著力強(qiáng)、耐蝕性好、光亮、致密的化學(xué)保護(hù)膜層,完全可以代替陽極氧化膜層作為鋁件外觀裝飾或油漆、噴塑的底層。該工藝簡單、節(jié)能、快速,應(yīng)用前景看好。

1 工藝流程

2 成膜反應(yīng)原理

磷酸溶解鋁及鋁表面的天然氧化膜,生成磷酸鋁和氫氣。

鋁和鉻酸、磷酸發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成磷酸鉻和磷酸鋁。

鋁離子和氟離子反應(yīng)生成穩(wěn)定的六氟化鋁離子。

促進(jìn)劑的作用在于把生成的氫原子快速氧化成水,促進(jìn)成膜反應(yīng)向右進(jìn)行。

3 工藝配方及操作條件

CrO34～8 g/L,H3PO420～32 mL/L,F-2～5 g/L,組合促進(jìn)劑50～100 mL/L,p H值 1.5～2.5,15～35 ℃,1～8 min。

4 影響化學(xué)成膜質(zhì)量的因素

4.1 鉻酐

鉻酐是溶液中的強(qiáng)氧化劑,形成磷酸鉻CrPO4膜層;同時(shí)抑制了酸對(duì)鋁的腐蝕溶解,使膜層生長和溶解保持一定速率。為了保護(hù)環(huán)境,鉻酐的質(zhì)量濃度盡量控制在3～8 g/L。

4.2 磷酸

磷酸是主要成膜物質(zhì),能溶解鋁和氧化鋁生成綠色磷酸鋁(AlPO4）,氫氣和水,沒有磷酸就不能形成綠色膜層。磷酸的體積分?jǐn)?shù)的范圍比較寬,在15～40 mL/L范圍內(nèi)進(jìn)行優(yōu)選 。

4.3 氟離子

含氟離子的物質(zhì)(如NaF,KF,NH4F等）能與鋁離子形成牢固的AlF3-6配位離子,從而穩(wěn)定溶液中的鋁離子。同時(shí)由于氟離子的穿透作用,使鉻磷化反應(yīng)向縱深進(jìn)行。

4.4 組合促進(jìn)劑

組合促進(jìn)劑由p H值緩沖劑、促進(jìn)劑、表面活性劑復(fù)配而成,能加速鉻磷化反應(yīng)速率,細(xì)化膜層結(jié)晶,提高磷化膜的耐蝕性能。

4.5 pH值

p H值是鉻磷化溶液重要的工藝參數(shù),其對(duì)成膜速率和膜層耐蝕性能有很大影響。p H值應(yīng)保持在1.5～2.5之間。由于 H+的不斷消耗,溶液的p H值會(huì)緩慢升高,可用NaOH或 H3PO4的稀溶液調(diào)整。

4.6 溫度

溫度決定成膜反應(yīng)的速率。溫度≤15℃,成膜反應(yīng)慢,膜層顏色為淺灰色-彩虹色。溫度升高,反應(yīng)加快,膜層顏色為綠色至金黃色。溫度在25～30℃之間易形成均勻的綠色膜層。

4.7 時(shí)間

鉻磷化反應(yīng)時(shí)間≤3 min,易形成彩虹色膜層,膜層的耐蝕性較差;反應(yīng)時(shí)間≥5 min,形成綠色-深綠色膜層,膜層較厚,抗點(diǎn)蝕時(shí)間較長。

5 膜層性能

(1）外觀平整、致密、光亮、均勻,呈綠色。

(2）膜層厚度為2～4μm。

(3）結(jié)合力采用彎曲法試驗(yàn)合格。

(4）耐蝕性采用點(diǎn)滴法,100 s不腐蝕露底。點(diǎn)滴溶液組成為:K2Cr2O73 g,HCl 25 mL,蒸餾水75 mL。

(5）中性鹽霧試驗(yàn),出現(xiàn)腐蝕點(diǎn)時(shí)間＞48 h

6 適用范圍

綠色鉻磷化工藝適用于工業(yè)純鋁、防銹鋁、硬鋁等。

TG 174

B

1000-4742(2011）06-0050-02

2010-11-18