铝及铝合金绿色铬磷化工艺

李贤成

(四川红光汽车机电公司,四川成都 611730）

铝及铝合金绿色铬磷化工艺

李贤成

(四川红光汽车机电公司,四川成都 611730）

0 前言

铝及铝合金铬酸盐化学处理广泛用于机电产品、日用五金、航空工业、汽车及摩托车零件的表面处理中。铝件在酸性铬酸盐溶液中不用加温,不用通电,浸渍或喷淋后可形成附着力强、耐蚀性好、光亮、致密的化学保护膜层,完全可以代替阳极氧化膜层作为铝件外观装饰或油漆、喷塑的底层。该工艺简单、节能、快速,应用前景看好。

1 工艺流程

2 成膜反应原理

磷酸溶解铝及铝表面的天然氧化膜,生成磷酸铝和氢气。

铝和铬酸、磷酸发生氧化还原反应生成磷酸铬和磷酸铝。

铝离子和氟离子反应生成稳定的六氟化铝离子。

促进剂的作用在于把生成的氢原子快速氧化成水,促进成膜反应向右进行。

3 工艺配方及操作条件

CrO34～8 g/L,H3PO420～32 mL/L,F-2～5 g/L,组合促进剂50～100 mL/L,p H值 1.5～2.5,15～35 ℃,1～8 min。

4 影响化学成膜质量的因素

4.1 铬酐

铬酐是溶液中的强氧化剂,形成磷酸铬CrPO4膜层;同时抑制了酸对铝的腐蚀溶解,使膜层生长和溶解保持一定速率。为了保护环境,铬酐的质量浓度尽量控制在3～8 g/L。

4.2 磷酸

磷酸是主要成膜物质,能溶解铝和氧化铝生成绿色磷酸铝(AlPO4）,氢气和水,没有磷酸就不能形成绿色膜层。磷酸的体积分数的范围比较宽,在15～40 mL/L范围内进行优选 。

4.3 氟离子

含氟离子的物质(如NaF,KF,NH4F等）能与铝离子形成牢固的AlF3-6配位离子,从而稳定溶液中的铝离子。同时由于氟离子的穿透作用,使铬磷化反应向纵深进行。

4.4 组合促进剂

组合促进剂由p H值缓冲剂、促进剂、表面活性剂复配而成,能加速铬磷化反应速率,细化膜层结晶,提高磷化膜的耐蚀性能。

4.5 pH值

p H值是铬磷化溶液重要的工艺参数,其对成膜速率和膜层耐蚀性能有很大影响。p H值应保持在1.5～2.5之间。由于 H+的不断消耗,溶液的p H值会缓慢升高,可用NaOH或 H3PO4的稀溶液调整。

4.6 温度

温度决定成膜反应的速率。温度≤15℃,成膜反应慢,膜层颜色为浅灰色-彩虹色。温度升高,反应加快,膜层颜色为绿色至金黄色。温度在25～30℃之间易形成均匀的绿色膜层。

4.7 时间

铬磷化反应时间≤3 min,易形成彩虹色膜层,膜层的耐蚀性较差;反应时间≥5 min,形成绿色-深绿色膜层,膜层较厚,抗点蚀时间较长。

5 膜层性能

(1）外观平整、致密、光亮、均匀,呈绿色。

(2）膜层厚度为2～4μm。

(3）结合力采用弯曲法试验合格。

(4）耐蚀性采用点滴法,100 s不腐蚀露底。点滴溶液组成为:K2Cr2O73 g,HCl 25 mL,蒸馏水75 mL。

(5）中性盐雾试验,出现腐蚀点时间＞48 h

6 适用范围

绿色铬磷化工艺适用于工业纯铝、防锈铝、硬铝等。

TG 174

B

1000-4742(2011）06-0050-02

2010-11-18