王冰玉

摘 要：當(dāng)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(shù)，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(yán)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(xué)轉(zhuǎn)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(guān)鍵詞：鋁材；無鉻有色轉(zhuǎn)化膜；環(huán)保

1 試驗

1.1 藥品與儀器

藥品：化學(xué)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(shè)備：數(shù)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(xué)轉(zhuǎn)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(zhuǎn)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(jù)GB-12335-1990進行腐蝕評級。

2 結(jié)果與分析

2.1 轉(zhuǎn)化處理工藝配方

當(dāng)前采用氟鋯酸鹽為主要成分的鋁材無鉻有色化學(xué)轉(zhuǎn)化膜工藝在相關(guān)文獻與專利中有所報道，但實際生產(chǎn)應(yīng)用并不多見，本文則在前人研究的基礎(chǔ)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(zhuǎn)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(zhuǎn)化處理中主要作用是對pH值進行調(diào)節(jié)，提供膜轉(zhuǎn)化的酸環(huán)境，對轉(zhuǎn)化膜的形成起到促進作用，其濃度對轉(zhuǎn)化膜的影響為：①轉(zhuǎn)化體系不含氫氟酸時，轉(zhuǎn)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(jié)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(jié)果為200s。由此可見，為保證轉(zhuǎn)化膜具有較好的外觀品質(zhì)與耐蝕性，氫氟酸用量應(yīng)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(xué)轉(zhuǎn)化膜形成的主鹽，參與膜的形成，其濃度對轉(zhuǎn)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(jié)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(jié)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(jié)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(zhuǎn)化膜的形成，并對轉(zhuǎn)化液pH起到緩沖作用。①當(dāng)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(jié)果為10s與20s；②當(dāng)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(jié)果為290s與320s；③當(dāng)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(jié)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(zhuǎn)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(jié)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(jié)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(jié)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(zhì)量造成直接影響，當(dāng)溫度<30℃時，成膜速度緩慢，但對成膜質(zhì)量無影響；當(dāng)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(jié)果為280～320s；當(dāng)溫度>70℃，則膜層色澤、耐蝕性均變差。

pH值對轉(zhuǎn)化膜的耐蝕性、致密性造成直接影響，當(dāng)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(jié)果為350s；而當(dāng)pH>4.5，則成膜質(zhì)量差。

經(jīng)試驗發(fā)現(xiàn)，氧化時間<5分鐘或者超過8分鐘，均不易成膜，或成膜質(zhì)量差。而當(dāng)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(jié)果為320～330s。

2.3 轉(zhuǎn)化膜的耐蝕性、附著力

經(jīng)中性鹽霧試驗（NSS）檢測，轉(zhuǎn)化膜表面分散著零星的腐蝕點，采用網(wǎng)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(yán)重程度的全面腐蝕，腐蝕面積100%。

經(jīng)5%氯化鈉溶液浸泡（35℃），分別為無膜試件、鉻酸鹽轉(zhuǎn)化膜試件及本工藝轉(zhuǎn)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(zhuǎn)化膜腐蝕速率與鉻酸鹽轉(zhuǎn)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(zhuǎn)化膜及漆膜無氣泡，劃格無脫漆現(xiàn)象，表明附著力良好。

3 結(jié)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(xué)轉(zhuǎn)化膜工藝，經(jīng)耐蝕性、附著力檢測本工藝轉(zhuǎn)化膜色澤鮮亮、性能與鉻酸鹽轉(zhuǎn)化膜接近，保護等級為9級，轉(zhuǎn)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(xué)轉(zhuǎn)化工藝探討[J].材料保護，2014（3）.