铝合金产品表面前处理——绿色钝化

铝合金产品表面前处理—绿色钝化

当今随着市场竞争的日趋激烈，自中国加入WTO后，很多的铝合金压铸企业都将业务扩展到了国际市场。国际市场的要求众多，比如产品的交期、质量、外观包装和是否属于环保系列产品。在这里我们说到环保，现在我们国家也在倡导绿色行动，全球也很注重环境的改善，出现了些电动车、天然汽车和太阳能产品。

现在作为众多的气、摩配，通机产品而言，也在不断的要求产品达到环境体系要求，作为出口的产品必须要符合欧盟RoHS指令，而且产品还必须具备抗腐蚀的能力也是一个很关键的因素。这一步是必然要走的一条路。那么做为铝合金产品怎样才能够做到这一步，这就是需要对我们的铝合金产品进行表面处理，也就是--钝化。

1什么是钝化？

钝化就是使金属表面转化为不易被氧化的状态，而延缓金属的腐蚀速度的方法。一种活性金属或合金，其中化学活性大大降低，而成为贵金属状态的现象，叫钝化。

金属由于介质的作用生成的腐蚀产物如果具有致密的结构，形成了一层薄膜（往往是看不见的），紧密覆盖在金属的表面，则改变了金属的表面状态，使金属的电极电位大大向正方向跃变，而成为耐蚀的钝态。如Fe→Fe＋＋时标准电位为－0.44V，钝化后跃变到＋0.5～1V，而显示出耐腐蚀的贵金属性能，这层薄膜就叫钝化膜。金属的钝化也可能是自发的过程(如在金属的表面生成一层难溶解的化合物，即氧化物膜)。在工业上是用钝化剂对金属进行钝化处理，形成一层保护膜。

2钝化的机理

金属处于钝化状态能保护金属防止腐蚀。　　

首先要清楚，钝化现象是金属相和溶液相所引起的，还是由界面现象所引起的。有人曾研究过机械性刮磨对处在钝化状态的金属的影响。实验表明，测量时不断刮磨金属表面，则金属的电势剧烈向负方向移动，也就是修整金属表面可引起处在钝态金属的活化。即证明钝化现象是一种界面现象。它是在一定条件下，金属与介质相互接触的界面上发生变化的。电化学钝化是阳极极化时，金属的电位发生变化而在电极表面上形成金属氧化物或盐类。这些物质紧密地覆盖在金属表面上成为钝化膜而导致金属钝化，化学钝化则是像浓HNO3等氧化剂直接对金属的作用而在表面形成氧化膜，或加入易钝化的金属如Cr、Ni等而引起的。化学钝化时，加入的氧化剂浓度还不应小于某一临界值，不然不但不会导致钝态，反将引起金属更快的溶解。在化学钝化的时候我们现在提倡绿色钝化----三价铬钝化液钝化。

3三价铬钝化。

金属的钝化也可能是自发的过程(如在金属的表面生成一层难溶解的化合物，即氧化物膜)。在工业上是用钝化液对金属进行钝化处理，形成一层保护膜。在环保的前提下，我们现在逐步开始使用三价铬钝化液。

3.1什么是三价铬？

三价铬是指铬在＋3状态下的化合状态,其危害性次于六价铬，在目前的产品运用中，属于环保系列。

三价铬含量对镀铬层的质量至关重要，测定和控制三价铬的含量，不仅能了解镀液的性能、溶液的导电性、阳极的状况等情况，还能保证镀铬的正常进行。

以前铝合金表面处理都采用六价铬工艺，对人体和环境均有极大的危害。欧盟法令的出台，将极大影响产品的销售。为此，使铝合金产品前处理向无铬化和三价铬钝化工艺转化，三价铬钝化液产品性能完全符合 ROHS 指令要求，出口前景明朗。 主要用于各种铝材（包括铝合金及铝压铸件）的钝化处理，同时也可用于喷漆、粉末喷涂及上胶处理的前处理，其处理后的防蚀性能优于六价铬钝化工艺，可以采用普通浸渍、喷淋、手工擦拭等工艺操作，其表面形成均一、透明、淡彩的涂层， 符合 MIL-DTL-81706 及 MIL5541 的耐腐蚀标准，低接触电阻 , 小于 0.8 mOhm/cm 2 ，并且可抗至 100℃ 高温而不减损其防蚀能力，具有环保、安全无毒、操作、废水处理简单等特点。

3.2三价铬的组成

3.2.1三价铬离子（主成膜剂）：硫酸铬、硝酸铬、氯化铬

3.2.2铬合剂（产品稳定剂）：有机酸体系－草酸、柠檬酸；氟体系－氟化钠，氟化铵，氟化氢铵（目前所用的绿色透明药水都是这个体系）。

3.2.3氧化剂：硝酸根离子其它金属离子　

3.2.4目的是为了提高耐蚀性并调整钝化膜的颜色。用的最多的有钴、镍及一些稀土元素

3.3三价铬的特性

3.3.1三价铬铝钝化剂适用于任何铝合金,锌合金表面.可在铝合金层表面形成一层无色的钝化膜，不锈钢喷丸压铸铝表面形成蓝色的钝化膜.

3.3.2抗热性佳(100℃不减弱防蚀能力),耐蚀性高(NSS中型盐雾测试可以达到268小时以上)。

(铝合金中的Si（硅）、Cu（铜）含量对盐雾时间有一定的影响，含Si（硅）、Cu（铜）量较高的铝合金经该产品处理后，中性盐雾时间可达到144小时以上，含Si（硅）、Cu（铜）量较低的铝合金经该产品处理后，中性盐雾时间可达到268小时以上，铝的纯度越高,钝化后耐腐蚀性就越强,具体根据测试结果而不同。

3.3.3三价铬钝化液抗热性佳，安全、环保、无毒，通过瑞士SGS标准检测，符合欧盟RoHS指令。

3.4三价铬钝化原理

3.4.1水溶液中Cr3+通常都以[Cr（H2O）6］3+存在，水的络合能力很弱，在发生钝化反应时，体系不稳定，因此需要一些相对较强的络合剂。这与电镀添加剂的本质基本相同。

3.4.2金属锌在氧化剂硝酸的作用下溶解为锌离子。

3.4.3由于H+的消耗，使金属的表面pH升高

3.4.4随着pH升高，络合离子稳定降低，解离出的氢氧根离子进攻络合离子，使铬离子及溶液中的锌离子形成Cr(OH)3和Zn(OH)2 ，沉淀在锌表面上形成钝化膜；同时，作为络合剂的C2O42－也被解离出来与Co2+形成不溶性的C2O4Co沉淀在钝化膜表面。C2O4Co是非晶态的固体，其能极大的提高钝化膜的抗蚀性能

3.4.5这样反复进行，直到钝化膜生长起来。

4三价铬钝化工艺

由此可见在绿色钝化过程中，使用三价铬钝化液对铝合金产品进行前处理钝化，有助于提高铝合金前处理水平，使出口额度不会受到一些政策性的干扰，有利于获得更多定单，增强企业竞争能力，提高企业的市场份额。同时，对降低企业环境污染、节约能源和保护健康均具有重大社会意义。