浅析铝材无铬化成膜时候 对转化膜机能 的影响

铝合金材料是工业中使用量仅次于钢铁的金属材料，在天然 情况 中轻易 产生 侵蚀 ，是以 有需要 对铝合金进行防侵蚀 处置 。今朝 最经常使用 的铝合金概况 防护方式 有阳极氧化和化学转化膜，化学转化膜中利用 最广的是铬酸盐转化法。因为 六价铬有剧毒，是以 被许多 国度 限制使用。广东坚美铝型材厂(团体 )有限公司做为国际知名铝型材企业，也积极投入到无铬化的研究中，颠末 研究取得 一较成熟配方。文中采取 正交尝试 和单因数尝试 对配方进行了研究，但愿 能为我国的无铬化事业进献 一份气力 [1-9]。

1 尝试 材料及方式

试样采取 轧制6063铝合金，为便利 电化学丈量 , 将试样的非工作面用环氧树脂封装, 只露出头具名 积为1.0 cm2 的工作面。NaCl, HCl（质量分数为37%）, K2Cr2O7等均为市售阐发 纯试剂。尝试 用水为便宜 蒸馏水。

6063铝合金试样顺次 经300#，600#，800#和1000＃水砂纸逐级打磨，然后再顺次 进行碱蚀除油（100 g/L NaOH+ 40g/LNa3PO4 +15g/L Na2SiO3，60oC，超声去油处置 2分钟）、抛光（20%HNO3 +10%H3PO4 + 5%HF，浸泡1分钟）和活化(10g/LNaOH溶液中浸渍30秒)等前处置 工艺, 每道工序间用蒸馏水清洗三次。

转化处置 溶液以成膜剂，氧化剂和增进 剂组成的复合溶液，反映 温度为室温。进行L16 (45)的16组正交实验 ，5身分 别离 为成膜剂、氧化剂、增进 剂、反映 时候 和溶液pH，每一个 身分 别离 设计4个水平：成膜剂浓度为3，5，7和9 g/L；氧化剂浓度为0.5，1.0，1.5和2.0 g/L；反映 时候 为1min，3min，5min和7min；pH为1.0，1.5，2.0和2.5；增进 剂浓度为0.02，0.04，0.06和0.08 g/L。以转化膜的膜厚侵蚀 电流密度作为判定 转化膜好坏 的机能 指标。

转化膜的膜层厚度由非磁性涡流测厚仪丈量 （Surfix-FNB），丈量 方式 是起首 依照 要求对仪器进行校准和调零，然后立行将 仪器探头垂直瞄准 试样的测试点进行丈量 ，仪器显示的数字即为该点处转化膜的膜厚。因为 涡流测厚仪存在必然 误差，是以 实验 中丈量 转化膜膜厚时，需要在膜的正反两面各取5个点，然后求这10个点的平均值来肯定 转化膜的膜层厚度。

2 成果 及阐发

2.1 正交尝试 成果 及阐发

经由过程 L16(45)正交尝试 ，研究室温时成膜剂、氧化剂、增进 剂、反映 时候 和溶液pH对转化膜机能 的影响，采取 侵蚀 电流密度作为耐侵蚀 机能 参数指标，尝试 成果 如表1所示。对尝试 成果 进行统计阐发 ，阐发 成果 示于表2。

表1 L16(45)四身分 四水平允 交尝试 成果

Table 1 The results of L16(45) orthogonal experiment

表2 正交尝试 数据统计阐发 成果

Table 3 The analysis on the statistical tesults of L16(45) orthogonal experiment

对成果 进行统计阐发 ，成果 表白 5身分 对转化膜机能 影响水平 年夜 小的挨次 顺次 为反映 时候 ＞＞溶液pH＞成膜剂＞增进 剂＞氧化剂。从对正交尝试 数据阐发 可以看出，室温成膜时反映 时候 是最主要 的身分 。按照 正交尝试 的侵蚀 电流密度机能 参数指标，取得 了室温时较佳成膜工艺：反映 时候 3min、溶液pH 1.5、成膜剂7.0g /L、增进 剂0.06g/L、氧化剂0.5g/L，反映 时候 是独一 的显著性影响身分 ，pH是次要影响因数，成膜剂、氧化剂、增进 剂在室温不时 影响结果 不较着 。是以 ，为了进一步研究反映 时候 对转化膜的影响，在固定反映 温度室温、溶液pH 1.5、成膜剂7.0g /L、增进 剂0.06g/L和氧化剂0.5g/L不变的情况下，对反映 时候 (别离 取1min、3min、5min和7min)进行单身分 尝试 。

2.2 成膜时候 对转化膜膜厚的影响

表3是成膜时候 对转化膜膜厚的影响，经由过程 对表3阐发 可知，在3-5min规模 内，随成膜时候 耽误 膜厚不竭 变厚，时候 越长转变 率也越年夜 ；在5-9min规模 内，膜层厚度随温度升高转变 趋缓，转变 不太较着 。

表3 成膜时候 对转化膜膜厚的影响

2.3 成膜时候 对转化膜耐盐雾尝试 的影响

表4是成膜时候 对转化膜耐盐雾机能 的影响，经由过程 对表4阐发 可知，跟着 成膜时候 的耽误 ，转化膜膜厚不竭 增厚，膜层耐侵蚀 能力逐步 提高，成膜5min后到达 国度 尺度 ，膜层质量及格 。

表4 成膜时候 对转化膜耐盐雾机能 的影响

2.3 成膜时候 对转化膜影响的阐发

当铝合金浸入转化溶液中时 因为 铝合金概况 分歧 部位的活性分歧 或合金元素的感化 , 组成 了许多微电池[10-12]。微电池的阳极部门 产生 金属消融 , 即Al - 3e →Al3+ ; 阴极部门 产生 氧的还原, 即O2 + 2H2O + 4e →4OH- , 或氢的析出即2H+ + 2e →H2 两个反映 的产生 , 使阴极区溶液pH 值升高, 当pH值到达 必然 值时, 在阴极区成膜剂中的有用 成份 会构成 氧化物或氢氧化物沉淀膜；同时OH-也会分散 到阳极区域，产生 Al3++3OH-→Al (OH)3(S)，阻碍了Al3+和O2 在溶液和金属界面之间的分散 和迁徙 ，阳极反映 或阴极反映 被终止，侵蚀 就遏制 产生 [13-17]。跟着 反映 时候 的不竭 耽误 ，铝合金概况 膜层不竭 增厚，转化膜耐蚀机能 延续 加强 。

3 结论

以侵蚀 电流密度作为权衡 Ce--Mn转化膜机能 的指标，采取 正交尝试 研究常温下成膜不时 候 (T)、pH、成膜剂、氧化剂和 增进 剂对转化膜机能 的影响，取得 一较佳成膜工艺，成果 表白 时候 是最主要 的身分 。采取 涡流测厚仪研究了成膜时候 对膜厚的影响；采取 中性盐雾尝试 研究成膜时候 对转化膜耐蚀机能 的影响；尝试 成果 显示3-5是较佳成膜时候 规模 。

1)正交尝试 中各身分 对转化膜厚度影响水平 的挨次 为：反映 时候 ＞＞溶液pH＞成膜剂＞增进 剂＞氧化剂。取得 的较佳工艺是：反映 时候 3min、溶液pH 1.5、成膜剂7.0g /L、增进 剂0.06g/L、氧化剂0.5g/L。

2)成膜时候 对膜厚有主要 影响，从提高出产 效力 的角度斟酌 ，最好 成膜时候 规模 为3-5min。