铝及铝合金无铬化学氧化处理

　　收稿日期 :2007 - 09 - 17 　　第一作者简介 :胡效武 (1968 - ) ,男 ,高级工程师。 铝及铝合金无铬化学氧化处理 胡效武 ,陈顺新 (深圳市赛邦新材料有限公司 ,广东 深圳 518000) 摘要 :介绍铝合金无铬化学氧化处理用成膜剂的成分 ,成膜机制 ,工艺流程 ,无铬化膜的性能和优点。 关键词 :铝合金 ;无铬化学氧化处理 ;无铬化膜 ;性能 中图分类号 :TG146. 21 ;TG174. 451 　　文献标识码 :A 　　文章编号 :1007 - 7235(2008) 01 - 0036 - 03 Chromium2free chemical oxidation treatment of aluminium alloy HU Xiao2wu ,CHEN Xun2xin ( Shenzhen Sai2bong New Material Co. ,Ltd. ,Shenzhen 518000 , China) Abstract : The without chromium chemical oxidation treatment of aluminium alloy is introduced. It covers the component of chromi2 um2free oxidation film preparation ,forming film mechanism ,process course ,properties of chromium2free oxidation film and its advan2 tages. Key words : aluminium alloy ;chromium2free chemical oxidation treatment ;without chromium treatment film ;properties 　　由于环境保护和工业卫生的需要 ,在 20 世纪 70 年代工业发达国家就着手开发铝材的完全无铬的化 学氧化处理 ,以氟锆酸、硝酸、硼酸为主体的处理方 式 ,在铝罐工业上的应用就是一个典型例子。但在 铝建筑型材、工业型材等领域对于无铬化学氧化处 理的发展却很缓慢 ,许多大公司和一些专业的技术 公司及科研院校都投入了大量的人力和财力 ,但收 效甚微 ,很难取得一些技术上的突破 ,例如 ,膜层与 基体附着力、与涂层附着力、耐蚀性、可观性、可操作 性、工艺流程、槽液稳定性、生产成本等等都是亟待 解决的问题。曾有公司推出过无铬氧化处理 ,但由 于槽液的稳定性不好而未得到市场的认可。但是无 铬化学转化处理取代铬化处理是发展方向 ,不会改 变 ,并且在技术上提高的速度越来越快 ,为了适应铝 合金行业的整体发展 ,当前刻不容缓的是要为市场 提供切实可行、成本低、效果好、操作容易的无铬氧 化处理的工艺。我公司联合华南理工大学、中山大 学经过数年的科技攻关 ,开发出系列突破性的完全 无铬化学氧化工艺 ,通过在深圳西林铝材生产线上 两个多月的使用 ,完全达到或优于铬化膜铝材的性 能 ,能满足建筑铝型材、板材、卷材及电子工业对转 化膜铝材的要求。 1 　成膜剂基本成分和种类 由多元无机复合成膜剂及促进剂和有机成膜剂 及促进剂组成配方。无机成膜剂主要由钛和锆的氧 化物组成 ;有机成膜剂主要由酚、醛和胺的改性高聚 物组成。开发过程中吸收了国际著名跨国化工企业 ———芬兰太尔集团的树脂专家的 建议 关于小区增设电动车充电建议给教师的建议PDF智慧城市建议书pdf给教师的36条建议下载税则修订调整建议表下载 ,开发出一种 高效成膜剂 ———改性酚醛树脂 ,这种树脂既抑制了 分子之间不间断的交联反应 ,又克服了酸溶性的难 题 ,作为无铬成膜剂中的重要成分 ,对提高膜层的耐 蚀性、内外结合力以及增强导电性、抗盐雾能力等方 面起到决定性的作用 ,其性能优于现在广泛使用的 铬化膜。分为铝型材、铝板专用成膜剂和电子铝材 专用成膜剂两大类 ,前者可以采用喷淋或浸泡法 ,常 63　　　　　　　　LAFT 轻 　合 　金 　加 　工 　技 　术 2008 , Vol . 36 , №1 温下操作 ,能提供铝型材、铝板优良的漆底转化膜 , 经常为浅黄色的膜层 ,颜色不均匀时不影响膜层性 能 ,膜层质量为 100 mgΠm2 ～600 mgΠm2 ,其各项性能 优于铬化膜的。 2 　成膜机制 一般情况下 ,铝的自然氧化膜会阻止无铬成膜 剂的成膜过程 ,在成膜前要彻底除去铝材上的自然 氧化膜 ,非四道工序不可 ,即除油、碱洗、出光、成膜。 但是 ,我公司通过在除油槽添加一种特效活化剂 ,它 会松化铝 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 面残留的自然氧化膜 ,在促进剂的作用 下 ,有机成膜剂和无机成膜剂一道渗透入铝材表面 的自然氧化膜 ,与基体反应形成致密的复合膜层 ,从 而可以省去碱洗和出光工序。烘干过程中 ,有机成 膜剂在 70 ℃以上的高温下与涂层之间的活性官能团 产生交联反应 ,从根本上改变了膜层与涂层之间的 传统附着方式 ,所形成的膜层在附着力、结合力、导 电和抗中性盐雾等方面优于铬化膜的。该产品是我 公司又一个具有自主知识产权的高新技术产品。 多元无机成分反应如下 : 2Al + 6H+ →2Al3 + + 3H2 ↑→2AlO(OH) + 2H2 ↑ 2Al + 4H2O →2AlO (OH) + 3H2 ↑(干燥后) →Al2O3 + H2O Al3 + + 3X→AlX3 Al3 + + TiX6 2 - →AlX6 3 - + Ti4 + 2Al + 6H+ + 3ZrX6 2 - + 5H2O →2AlOX·3ZrOX2 + 10HX + 3H2 ↑ 2Al + 6H+ + 3TiX6 2 - + 5H2O →2AlOX·3TiOX2 + 10HX + 3H2 ↑ 3 　工艺流程 所有槽液均在 25 ℃～35 ℃下使用 ,冬天适当加 温。工艺流程为 :除油活化 →水洗 ( →碱洗 →水洗 → 出光 →水洗) →纯水洗 →无铬处理 →纯水 →纯水洗 →晾干 →烘干 →喷涂 (无纯水条件下要求有碱洗及 出光) 。详细说明见表 1。 表 1 　工艺参数说明 工序 槽液成分 配制浓度Π%　时间Πmin 控制值 除油活化 SBA2801A 5 2～7 4 %～6 % 水洗 自来水 1～2 碱洗 氢氧化钠 ,SBA260221 3 ,1 2～5 氢氧化钠3 %～4 % 水洗 自来水 1～2 出光 SBA2611 10 1～2 8 %～12 % 水洗 自来水 1～2 水洗 纯水 1～2 pH值 Ε5 无铬处理 SBA2803 2 4～8 15～22 点 ,pH值 3. 5～4. 5 水洗 纯水 1～2 pH值 Ε4 水洗 纯水 1～2 电导率<30μSΠcm 4 　无铬膜层检测 经验目测 :通过肉眼观察有无黄色膜层 ,即可知 道有无成膜。 比较目测 :取一块除油干净的铝片做对比观察 , 即可知有无成膜。 试剂定性检测 :此检测 方法 快递客服问题件处理详细方法山木方法pdf计算方法pdf华与华方法下载八字理论方法下载 不作为判断膜层质 量的 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 ;喷涂后需要检测综合性能。 测试方法 :在经过无铬处理且干燥过的试样表 面 ,滴 1～2 滴测试液 RS ,1 min～2 min 后冲洗试样表 面 ,如发现滴液部位变为铝白色 ,则说明膜层存在。 5 　与铬化膜对比 参照铬化膜检测标准 ,样片 100 mm ×150 mm 或 接近 ,共计 180 片 ,涂装 AKZONOBEL 公司及中山大 桥公司砂灰粉的各 90 片 ,每个品种各 30 片。其对比 情况见表 2。 表 2 　无铬化膜与铬化膜的对比 品种 工艺 颜色 膜重Π(mg·m - 2) 划格 划格水煮 冲击 盐雾试验 不添加聚合 物无铬化 除油活化 ,成膜 ,浸泡或喷淋 , pH3. 5～4. 5 , (25～35) ℃, (2～ 8) min , (80～120) ℃烘干 淡黄2黄 60～200 合格 10 %合格 100 %不合格 100 %不合格 SBA2803 无铬化 除油活化 ,成膜 ,浸泡或喷淋 , pH3. 5～4. 5 , (25～35) ℃, (4～ 8) min , (80～120) ℃烘干 淡黄2黄 100～600 合格 合格 合格 合格 SBA2802 铬化 酸性除油 ,成膜 ,浸泡或喷淋 , pH1. 8～2. 5 , (20～35) ℃, (2～ 8) min , (50～80) ℃烘干 黄2褐色 200～1 100 合格 合格 合格 合格 　　注 :如采用光粉喷涂会提高合格率。 732008 , Vol . 36 , №1 轻 　合 　金 　加 　工 　技 　术 LAFT　　　　　　　　 6 　设备要求 槽体、泵、泵封口、阀门、管道等与槽液接触的部 件应采用耐蚀能力比 316 不锈钢或 304 不锈钢更好 的不锈钢制造 ,不提倡使用 PVC 塑料。若采用喷淋 , 则喷嘴最好采用 316 L 不锈钢。加料泵应由聚四氟 乙烯材料制造 ,储罐和工作槽禁用玻璃钢作槽体。 以框装形式生产的 ,其框体应采用 316 L 不锈钢材料 制造。 7 　成本比较 铬化膜与无铬化膜的生产成本比较见表 3。 表 3 　铬化膜与无铬化膜生产成本比较 项目 铬化膜 赛邦无铬化膜 某公司推广的无铬化膜 　 　 除油 铬化 环保处理 除油活化 无铬化 除油 碱洗 出光 无铬化 消耗 (3～6) kgΠt (2～4) kgΠt (3～5) kgΠt (1～3) kgΠt (3～6) kgΠt (3～6) kgΠt (3～6) kgΠt (2～5) kgΠt 单价 9 元Πkg 11 元Πkg 12 元Πkg 30 元Πkg 12 元Πkg 14 元Πkg 12 元Πkg 35 元Πkg 成本 40 元Πt 33 元Πt 12 元Πt 40 元Πt 60 元Πt 40 元Πt 50 元Πt 40 元Πt 100 元Πt 合计 85 元Πt ,膜层颜色直观、槽液稳定 100 元Πt ,膜层颜色直观、槽液稳定 230 元Πt ,膜层无颜色、槽液不稳定、易混浊 8 　相关检测 报告 软件系统测试报告下载sgs报告如何下载关于路面塌陷情况报告535n,sgs报告怎么下载竣工报告下载 2006 年 11 月由广州电器科学研究院气候实验 中心完成无铬膜层的耐腐蚀试验 ,并出具合格检验 报告 ,报告编号 NoWHJ20062102021。 2006 年 12 月由 SGS2CSTC Standards Technical Services Co. Ltd 对无铬成膜剂完成 SGS 测试报告 ,通 过 RoHS指令 2002Π95ΠEC 以及后续修正指令要求的 各项检测 ,报告编号 No GZ0612185954ΠCHEM。2007 年 3 月 30 日在深圳西林铝业有限公司生产线配槽 ,使用一个月后由生产线直接取样 120 mm×3 000 mm ,由中国有色金属工业华南质量监督检验中心完成无铬膜喷粉后的涂层性能检测 ,包括附着力、耐冲击、耐盐雾腐蚀性 (120 h CASS) 、耐沸水 (2h)检测 ,并于 2007 年 6 月 4 日出具合格检验报告书 ,报告编号 NoWB0721299。 83　　　　　　　　LAFT 轻 　合 　金 　加 　工 　技 　术 2008 , Vol . 36 , №1