鋁合金產品表面前處理—綠色鈍化

   時間:2014-03-13 11:38:27
鋁合金產品表面前處理—綠色鈍化簡介
    當今隨著市場競爭的日趨激烈,自中國加入WTO后,很多的鋁合金壓鑄企業都將業務擴展到了國際市場。國際市場的要求眾多,比如產品的交期、質量、外觀包裝和是否屬……
鋁合金產品表面前處理—綠色鈍化正文

當今隨著市場競爭的日趨激烈,自中國加入WTO后,很多的鋁合金壓鑄企業都將業務擴展到了國際市場。國際市場的要求眾多,比如產品的交期、質量、外觀包裝和是否屬於環保系列產品。在這裡我們說到環保,現在我們國家也在倡導綠色行動,全球也很注重環境的改善,出現了些電動車、天然汽車和太陽能產品。

現在作為眾多的氣、摩配,通機產品而言,也在不斷的要求產品達到環境體系要求,作為出口的產品必須要符合歐盟RoHS指令,而且產品還必須具備抗腐蝕的能力也是一個很關鍵的因素。這一步是必然要走的一條路。那麼做為鋁合金產品怎樣才能夠做到這一步,這就是需要對我們的鋁合金產品進行表面處理,也就是--鈍化。

1什麼是鈍化?

鈍化就是使金屬表面轉化為不易被氧化的狀態,而延緩金屬的腐蝕速度的方法。一種活性金屬或合金,其中化學活性大大降低,而成為貴金屬狀態的現象,叫鈍化。

金屬由於介質的作用生成的腐蝕產物如果具有緻密的結構,形成了一層薄膜(往往是看不見的),緊密覆蓋在金屬的表面,則改變了金屬的表面狀態,使金屬的電極電位大大向正方向躍變,而成為耐蝕的鈍態。如Fe→Fe++時標準電位為-0.44V,鈍化后躍變到+0.5~1V,而顯示出耐腐蝕的貴金屬性能,這層薄膜就叫鈍化膜。金屬的鈍化也可能是自發的過程(如在金屬的表面生成一層難溶解的化合物,即氧化物膜)。在工業上是用鈍化劑對金屬進行鈍化處理,形成一層保護膜。

2鈍化的機理

金屬處於鈍化狀態能保護金屬防止腐蝕。

首先要清楚,鈍化現象是金屬相和溶液相所引起的,還是由界面現象所引起的。有人曾研究過機械性刮磨對處在鈍化狀態的金屬的影響。實驗表明,測量時不斷刮磨金屬表面,則金屬的電勢劇烈向負方向移動,也就是修整金屬表面可引起處在鈍態金屬的活化。即證明鈍化現象是一種界面現象。它是在一定條件下,金屬與介質相互接觸的界面上發生變化的。電化學鈍化是陽極極化時,金屬的電位發生變化而在電極表面上形成金屬氧化物或鹽類。這些物質緊密地覆蓋在金屬表面上成為鈍化膜而導致金屬鈍化,化學鈍化則是像濃HNO3等氧化劑直接對金屬的作用而在表面形成氧化膜,或加入易鈍化的金屬如Cr、Ni等而引起的。化學鈍化時,加入的氧化劑濃度還不應小於某一臨界值,不然不但不會導致鈍態,反將引起金屬更快的溶解。在化學鈍化的時候我們現在提倡綠色鈍化----三價鉻鈍化液鈍化。

3三價鉻鈍化。

金屬的鈍化也可能是自發的過程(如在金屬的表面生成一層難溶解的化合物,即氧化物膜)。在工業上是用鈍化液對金屬進行鈍化處理,形成一層保護膜。在環保的前提下,我們現在逐步開始使用三價鉻鈍化液。

3.1什麼是三價鉻?

三價鉻是指鉻在+3狀態下的化合狀態,其危害性次於六價鉻,在目前的產品運用中,屬於環保系列。

三價鉻含量對鍍鉻層的質量至關重要,測定和控制三價鉻的含量,不僅能了解鍍液的性能、溶液的導電性、陽極的狀況等情況,還能保證鍍鉻的正常進行。

以前鋁合金表面處理都採用六價鉻工藝,對人體和環境均有極大的危害。歐盟法令的出台,將極大影響產品的銷售。為此,使鋁合金產品前處理向無鉻化和三價鉻鈍化工藝轉化,三價鉻鈍化液產品性能完全符合 ROHS 指令要求,出口前景明朗。 主要用於各種鋁材(包括鋁合金及鋁壓鑄件)的鈍化處理,同時也可用於噴漆、粉末噴塗及上膠處理的前處理,其處理后的防蝕性能優於六價鉻鈍化工藝,可以採用普通浸漬、噴淋、手工擦拭等工藝操作,其表面形成均一、透明、淡彩的塗層, 符合 MIL-DTL-81706 及 MIL5541 的耐腐蝕標準,低接觸電阻 , 小於 0.8 mOhm/cm 2 ,並且可抗至 100℃ 高溫而不減損其防蝕能力,具有

環保、安全無毒、操作、廢水處理簡單等特點。

3.2三價鉻的組成

3.2.1三價鉻離子(主成膜劑):硫酸鉻、硝酸鉻、氯化鉻

3.2.2鉻合劑(產品穩定劑):有機酸體系-草酸、檸檬酸;氟體系-氟化鈉,氟化銨,氟化氫銨(目前所用的綠色透明藥水都是這個體系)。

3.2.3氧化劑:硝酸根離子其它金屬離子 

3.2.4目的是為了提高耐蝕性並調整鈍化膜的顏色。用的最多的有鈷、鎳及一些稀土元素

3.3三價鉻的特性

3.3.1三價鉻鋁鈍化劑適用於任何鋁合金,鋅合金表面.可在鋁合金層表面形成一層無色的鈍化膜,不鏽鋼噴丸壓鑄鋁表面形成藍色的鈍化膜.

3.3.2抗熱性佳(100℃不減弱防蝕能力),耐蝕性高(NSS中型鹽霧測試可以達到268小時以上)。

(鋁合金中的Si(硅)、Cu(銅)含量對鹽霧時間有一定的影響,含Si(硅)、Cu(銅)量較高的鋁合金經該產品處理后,中性鹽霧時間可達到144小時以上,含Si(硅)、Cu(銅)量較低的鋁合金經該產品處理后,中性鹽霧時間可達到268小時以上,鋁的純度越高,鈍化后耐腐蝕性就越強,具體根據測試結果而不同。

3.3.3三價鉻鈍化液抗熱性佳,安全、環保、無毒,通過瑞士SGS標準檢測,符合歐盟RoHS指令。

3.4三價鉻鈍化原理

3.4.1水溶液中Cr3+通常都以[Cr(H2O)6]3+存在,水的絡合能力很弱,在發生鈍化反應時,體系不穩定,因此需要一些相對較強的絡合劑。這與電鍍添加劑的本質基本相同。

3.4.2金屬鋅在氧化劑硝酸的作用下溶解為鋅離子。

3.4.3由於H+的消耗,使金屬的表面pH升高

3.4.4隨著pH升高,絡合離子穩定降低,解離出的氫氧根離子進攻絡合離子,使鉻離子及溶液中的鋅離子形成Cr(OH)3和Zn(OH)2 ,沉澱在鋅表面上形成鈍化膜;同時,作為絡合劑的C2O42-也被解離出來與Co2+形成不溶性的C2O4Co沉澱在鈍化膜表面。C2O4Co是非晶態的固體,其能極大的提高鈍化膜的抗蝕性能

3.4.5這樣反覆進行,直到鈍化膜生長起來。

4三價鉻鈍化工藝

由此可見在綠色鈍化過程中,使用三價鉻鈍化液對鋁合金產品進行前處理鈍化,有助於提高鋁合金前處理水平,使出口額度不會受到一些政策性的干擾,有利於獲得更多定單,增強企業競爭能力,提高企業的市場份額。同時,對降低企業環境污染、節約能源和保護健康均具有重大社會意義。

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