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一、技術研究摘要
為滿足工業鋁材（詞條“鋁材”由行業大百科提供）的不同要求和延長其使用壽命，鋁合金表面往往需要進行裝飾保護性處理。迄今為止用于鋁材表面處理中最成功的技術一直是鉻酸鹽化學轉化(鈍化)傳統工藝，該技術廣泛應用于航天航空、電子、汽車、機械等工業領域的多種金屬及其合金的保護。
可是，近年來的研究調查表明，由于鉻酸鹽是一種毒性極強的致癌物質，鉻酸鹽處理技術在生產、廢水排放、產品使用及廢棄產品每個環節都對環境和人類產生強烈而致命的健康危害。
因此，取消擁有百年歷史的鉻酸鹽化學轉化處理的傳統工藝、開發其替代技術已經成為鋁合金無鉻鈍化技術研究的熱點。技術先進、環保節能的鋁合金表面無鉻轉化膜處理技術的開發、應用和推廣對于節約能源、促進社會的可持續發展具有十分重要的意義。
二、無鉻鈍化介紹
本文主要研究了鋁合金表面氟鋁酸鹽鈍化工藝,通過實驗確定了雙氧水-氟鋁酸鹽鈍化的最佳工藝。研究表明,通過大量的物理性能檢測和化學性能的試驗,雙氧水-氟鋁酸鹽鈍化工藝的界面涂層附著力性能優異,鋁合金的抗腐蝕能力有著顯著的提高,與鉻酸鹽鈍化工藝的耐蝕性相接近。
近年來，無鉻鈍化工藝已經在應用生產過程中取得了積極的進展，無鉻鈍化工藝毫無疑問就是未來的發展方向。目前應用的無鉻鈍化技術主要包括三種：三價鉻鹽、高錳酸鹽和鋯鈦鹽轉化膜技術。但是，這些技術存在著下述三個缺點而使它們的應用受到影響或限制：第一，處理過程中轉化液需要加熱到40℃，耗費能源;第二，只適用于一般鋁合金，對含有銅、鋅、硅量較高的其他鋁合金，如航天航空鋁合金、鑄造鋁合金該技術并不適用;第三，三價鉻鹽、高錳酸鹽和鋯鈦鹽的濃度變化對轉化膜的質量影響非常大，因此，必須經常對這些鹽的濃度進行復雜的化學分析。
雖然無鉻鈍化處理技術存在著上述中的種種問題，但是無鉻鈍化工藝無疑是環保型鈍化處理技術發展的方向。本文就提出了雙氧水-氟鋁酸鹽鈍化工藝可以替代鉻酸鹽轉化而真正地成為綠色環保型的無鉻鈍化。
三、研究內容簡介
本實驗所選用的材料是廣東新合鋁業提供的6063鋁合金，試樣規格為19×7cm，一端鉆有小孔，便于懸掛進行粉末噴涂或化學性能的測試。
工藝流程是：除油脫脂→兩道水洗→無鉻鈍化→自然晾干→進爐烘烤
本工藝先通過單因素實驗，找到各因素的最佳范圍，再綜合考慮成本，通過實驗對雙氧水-氟鋁酸鹽鈍化工藝進行優化組合，最終確定出最佳的工藝方案。
每次的優化組合試驗經烘烤后進行粉末噴涂，涂層性能的測試嚴格依據國標檢測方法進行，然后篩選出符合檢測試驗要求較好的工藝。
四、鈍化工藝探討
1、各組分的研究
分別取雙氧水的濃度為5ml/L、10ml/L、20ml/L、30ml/L、40ml/L、50ml/L，其它工藝條件不變，通過實驗檢測分析，可以確定得出雙氧水的最佳工藝范圍為20～30ml/L。雙氧水是參與鈍化成膜的重要成分，在處理液中起著成膜氧化促進劑的作用，其濃度對鈍化膜（詞條“鈍化膜”由行業大百科提供）的形成速度和表面質量都有著重要的影響。當雙氧水的濃度過低時，成膜反應速度過慢，形成的鈍化膜或不完整或未能成膜，耐蝕性較差;當雙氧水的濃度過高時，成膜反應速度過快，生成的鈍化膜疏松不致密，結合力較差，甚至造成局部涂層脫落，附著力性能較差。所以，可以確定雙氧水的濃度在20～30ml/L范圍內最好。
分別取氟鋁酸鹽的含量為1g/L、2g/L、3g/L、4g/L、5g/L、6g/L，其它工藝條件保持不變，通過實驗檢測分析，可以確定得出氟鋁酸鹽的最佳工藝范圍為2～3g/L。氟鋁酸鹽是參與形成鈍化膜的主鹽成分，起到加快成膜速度的作用，縮短成膜反應的時間，并且使形成的鈍化膜更加致密牢固，提高了鈍化膜的耐蝕性，其含量對鈍化膜的形成速度和表面質量都有著重要的影響。當氟鋁酸鹽的含量過低時，起不到參與成膜的作用，成膜反應速度過慢，鈍化膜較薄，耐蝕性較差;若氟鋁酸鹽的含量過高時，成膜反應速度明顯加快，鈍化膜的致密均勻性較差，造成涂層的附著力下降，或甚至造成局部的涂層脫落，涂層界面的耐腐蝕性能下降。所以，確定氟鋁酸鹽的含量在2～3g/L范圍內最佳。
分別取PH值為1.5、2.0、2.5、3.0、3.5、4.0，其它工藝條件保持不變，通過實驗檢測分析，得知PH值的最佳工藝范圍為2.0～3.0。在大量的實驗過程中發現鈍化成膜存在臨界的PH值，在PH值達到該臨界點時鈍化膜的形成速度最快，完整性最好，致密度最高，同時其涂層的附著性和耐蝕性也是最佳的。如果PH值高于臨界值，鈍化膜的成長速度減慢，耐蝕性下降;如果PH值低于臨界值時，鈍化膜的生長速度就更加緩慢，膜層表面質量下降，附著性能較差。因此，可以確定PH值在2.0～3.0的范圍之間最好。
分別取處理時間為30sec、60sec、90sec、120sec、150sec、180sec，其它條件不變，通過實驗檢測分析，得知反應時間的最佳工藝范圍為60～120sec。根據鈍化成膜的原理得知，成膜的初始階段生長速度快，膜層不斷增厚，當鈍化膜完全覆蓋整個鋁材基體時，鈍化膜的生長基本結束，此時，繼續處理反而難于進行成膜反應，反應速度明顯緩慢。如果處理時間過短，鈍化膜的成長速度過快，形成的鈍化膜不完整，耐蝕性較差;如果處理時間過長，由于在酸性溶液環境下處理時間長而損傷鈍化膜，膜層表面質量下降，附著性能較差。因此，在適當的處理時間條件下，才可形成性能較好的鈍化膜，對鋁材有較好的保護作用，確定反應時間在60～120sec范圍之間最好。
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