介紹了一種用于鋁合金鑄件三價(jià)鉻本色鈍化液及其鈍化工藝。簡(jiǎn)述了鈍化的機(jī)理、工藝流程、槽液管理、鈍化條件及對(duì)表調(diào)、水洗、燙干、吹水等工序的控制，同時(shí)也介紹了商品化壓鑄鋁合金三價(jià)鉻本色鈍化液的選擇。

1 鈍化機(jī)理

1.1 六價(jià)鉻鈍化機(jī)理

六價(jià)鉻化學(xué)轉(zhuǎn)化膜應(yīng)用于鋁合金的表面防腐已有100多年的歷史，很多學(xué)者對(duì)其成膜機(jī)理作過很多研究，但由于成膜機(jī)理過于復(fù)雜，不同學(xué)者的觀點(diǎn)有一

些差別。國內(nèi)外學(xué)者往往借助對(duì)表面結(jié)構(gòu)的認(rèn)識(shí)來反推成膜機(jī)理。如在酸性溶液中成膜，經(jīng)過光電子能譜分析（XPS），表明轉(zhuǎn)化膜的成分主要由Cr、O、H和Al組成，其中Cr以CrOOH·nH2O形式存在，Al以Al2O3形式存在。膜層的組成為Cr2O3·HCrO4·Al 2O3·xH2O。

因此普遍認(rèn)為其成膜機(jī)理主要為：

（1） 2Al+6H+→2Al3++3H2↑

（2） HCr2O7-+H2O→2CrO42-+3H+HCr2O7-+3H2→2Cr（OH）3+OH-

（3） 2Cr（OH）3+CrO42+2H+→Cr（OH）3·Cr（OH）·CrO4↓+2H2O→Cr（OH）·2 HCrO4↓+2H2O

（4） 2Al3++6OH-→2Al（OH）3→A12O3↓+3H2O

雖然鉻酸鹽轉(zhuǎn)化膜成膜工藝不同，其成膜機(jī)理也有些差異，但上述成膜機(jī)理得到大部分學(xué)者認(rèn)可。

1.2 三價(jià)鉻鈍化機(jī)理

由于三價(jià)鉻鈍化研究時(shí)間較短，所以其機(jī)理不如六價(jià)鉻鈍化成熟，目前尚存有爭(zhēng)議。有一種理論認(rèn)為，三價(jià)鉻鈍化與六價(jià)鉻鈍化的過程基本相同，只是不包括六價(jià)鉻還原成三價(jià)鉻這一步驟。在三價(jià)鉻鈍化液中不含六價(jià)鉻化合物，所以其氧化性大大降低，使其成膜理論與六價(jià)鉻鈍化理論有所不同。可能的機(jī)理如下：

三價(jià)鉻鈍化包含鋁的溶解、鈍化膜的形成以及鈍化膜的溶解三個(gè)過程。首先必須包含一種氧化劑，起到六價(jià)鉻同樣的作用與鋁反應(yīng)，使鋁氧化成金屬陽離子；其次，由于三價(jià)鉻膜層是通過鋁的溶解形成鋁離子，同時(shí)鋁離子的溶解造成鋁表面溶液的pH值上升，三價(jià)鉻直接與鋁離子、氧根離子等反應(yīng)，形成不溶性化合物沉淀在鋁表面上。隨著pH值的增大，三價(jià)鉻化合物在表面析出，形成一層隔離膜而成為三價(jià)鉻鈍化膜，這一理論很好地解釋了三價(jià)鉻鈍化膜具有耐腐蝕性的原因。

2 工藝流程及操作要點(diǎn)

2.1 工藝流程

用三價(jià)鉻鈍化液對(duì)鋁合金鑄件進(jìn)行表面鈍化的工藝流程是：除油→水洗→水洗→表調(diào)→水洗→水洗→鈍化→水洗→水洗→燙干→吹水。

2.2 工藝操作要點(diǎn)

2.2.1 槽液管理

槽液經(jīng)處理一定面積工件后，由于消耗使槽液參數(shù)降低，鈍化能力下降，因此需要定時(shí)定量地補(bǔ)充鈍化液，才能夠使槽液的各項(xiàng)參數(shù)趨于平穩(wěn)。

（1） 槽液的添加方式。每個(gè)工作日完工后，根據(jù)當(dāng)日的生產(chǎn)量和化驗(yàn)結(jié)果統(tǒng)計(jì)鈍化劑的消耗量。結(jié)合實(shí)際情況，可以估算每天鈍化處理劑的損耗量，并及時(shí)補(bǔ)充。補(bǔ)加濃縮液應(yīng)遵循“少量多次”的原則，攪拌均勻后方可使用。根據(jù)原液消耗量和帶出液量的不同，處理每平米工件需添加濃縮液20~35 mL，建議6 t鈍化池若每天正常生產(chǎn)，本色陽極氧化，工作4 h，需要添加鈍化濃縮液25 kg。

（2） 槽液的清槽和換槽。由于使用一段時(shí)間后，反應(yīng)產(chǎn)生的沉淀物和工件自帶的臟物會(huì)產(chǎn)生聚集現(xiàn)象，不及時(shí)清除，會(huì)覆蓋在鈍化膜表面。如果清洗不干凈，干燥后會(huì)在表面形成白斑和霉點(diǎn)，此時(shí)需要對(duì)槽液進(jìn)行清槽處理。清槽方法：每1~2周，至少對(duì)槽進(jìn)行一次抽底，一般在槽液靜置24 h后，將上層溶液抽入備用槽中，下層棄掉（約占1/10~1/5），再補(bǔ)加水及鈍化濃縮液。

若連續(xù)工作時(shí)間太長，槽液濃度逐漸下降，鐵離子和鋁離子濃度不斷提高，槽液嚴(yán)重渾濁，此時(shí)即使按比例補(bǔ)加鋁鈍化劑，也會(huì)出現(xiàn)鈍化不成膜、成膜不完整，出現(xiàn)起粉現(xiàn)象，鹽霧試驗(yàn)達(dá)不到要求，應(yīng)及時(shí)更換槽液。更換的槽液必須經(jīng)過處理，達(dá)到國家或地方排放標(biāo)準(zhǔn)方可排出。建議每1~2周進(jìn)行一次清槽，3~5周更換一次槽液。

在正常的溫度條件下（20℃左右），除特種的工藝配方之外，一般鋁及其合金陽極氧化的電流密度控制在1～1.5A/dm2之間。

? ?根據(jù)溶液的溫度、溶液濃度、制件形狀及其他有關(guān)工藝條件進(jìn)行選擇。

? ?在可能條件下，適當(dāng)提高電流密度有利于加速膜的生成速度，縮短陽極氧化時(shí)間，東莞本色陽極氧化，增加膜層的孔隙率，提高著色效果。但當(dāng)繼續(xù)升高電流密度時(shí)，陽極氧化過程中會(huì)增加受到焦耳熱的影響，膜孔內(nèi)熱效應(yīng)加大，局部溫升顯著，從而加快的氧化膜的溶解速度，成膜速度下降，遇到復(fù)雜件還會(huì)造成電流分布不均，影響著色效果。在制件表面還可能出現(xiàn)容易擦去的疏松氧化膜、或膜層發(fā)脆、開裂，或出現(xiàn)白色痕跡，本色陽極氧化，嚴(yán)重時(shí)還可能引起燒蝕制件。

? ?選擇合適的電流密度在一定范圍內(nèi)可加速膜的生長速度，但當(dāng)超過一定值后，成膜速度反而降低。

? ?根據(jù)上述規(guī)律，為保證產(chǎn)品質(zhì)量及提高生產(chǎn)效率，可采取以下的方法。

? ?在冷卻條件好、溶液能滿足強(qiáng)烈攪拌時(shí)，可采用電流密度的上限，以提高工作效率。

? ?在既無冷卻裝置、又無強(qiáng)烈攪拌的條件下，雖然當(dāng)時(shí)溶液的溫度適中，電流密度仍要適當(dāng)控制，以防陽極氧化過程中因升溫過快而出現(xiàn)質(zhì)量問題，嚴(yán)重時(shí)還可能引起制件燒蝕。此時(shí)較好的方法是降低體積電流密度。

? ?陽極氧化制件表面積的正確估算，也是合理控制電流密度的重要條件，應(yīng)予以重視。

? ?陽極氧化件深凹部位的表面應(yīng)與其它表面配送相同電流密度。 ? ?

當(dāng)排除熔鑄以及擠壓的影響，氧化型材的色差大部分來自于氧化生產(chǎn)本身。在氧化以及著色過程中，槽液成分、電流電壓設(shè)定、人員操作等因素較為復(fù)雜，我們假設(shè)氧化膜單元結(jié)構(gòu)模型呈理想的一致狀態(tài)，那么在特定的介質(zhì)條件下，著色的深淺是由氧化膜單元結(jié)構(gòu)模型的金屬粒子沉積量來決定，因此如何尋找槽液成分、著色時(shí)間以及電流電壓之間的關(guān)聯(lián)，是我們必須把控的工藝要點(diǎn)。

在實(shí)際生產(chǎn)過程中，本色陽極氧化廠，氧化膜單元結(jié)構(gòu)模型并非是理想中的整齊排列、深淺一致，由于膜厚差異或者膜厚不均，膜結(jié)構(gòu)的多孔層深淺不一；由于槽液成分差別，膜孔結(jié)構(gòu)大小也不相同，這些情況都能夠使Ni或Sn粒子的沉積量受到影響。

因此，鋁材電解著差澀的產(chǎn)生，與著澀機(jī)理、氧化膜厚度、電解著色速度有著最為直接的關(guān)系。色差缺陷分為色差深淺不一致、兩頭色、陰陽面、染不上澀、白頭、逃色等。如何解決這一問題，確保產(chǎn)品批次之間色調(diào)一致，澀差在與客戶雙方確認(rèn)的范圍內(nèi)，是型材生產(chǎn)必須研究和防范的問題。

1.通過控制著色槽液減少色差

2.通過氧化著色工藝控制減少色差

3.通過規(guī)范人為操作減少色差

惠州市富坤陽極氧化有限公司始建于1999年，工廠位于廣東省惠州市博羅縣羅陽鎮(zhèn)小金四角樓，公司占地6000平方米，是一家大型的氧化機(jī)構(gòu)，擁有三條自動(dòng)線、三套手動(dòng)線，自動(dòng)線主要從事較大鋁擠材生產(chǎn)，手動(dòng)線主要從事精密的結(jié)構(gòu)外觀件生產(chǎn)，富坤主營鋁制品及其他五金產(chǎn)品的沖壓、CNC、噴砂、拉絲、拋光、陽極氧化、鐳雕、高光等配套工藝生產(chǎn)，獨(dú)立的鋁制品及其他五金產(chǎn)品的模具設(shè)計(jì)/開發(fā)/制作工程隊(duì)伍。公司擁有自建廠房，獨(dú)立污水處理系統(tǒng)及ISO9001質(zhì)量管理體系、環(huán)保14000。公司現(xiàn)生產(chǎn)客戶產(chǎn)品類型：1、英特爾mini電腦機(jī)箱鋁外殼；2、華為通訊散熱器；3、華為手機(jī)外殼；4、三星冰箱把手；5電腦支架；6、飛利浦果汁機(jī)等。經(jīng)過二十年現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)，公司具有完整的數(shù)字管理系統(tǒng)，可靠的技術(shù)開發(fā)團(tuán)隊(duì)，完善的環(huán)保硬件設(shè)施；富坤執(zhí)著的工匠精神，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓に嚨拙€使富坤在鋁制品氧化及開發(fā)贏得了眾多客戶的信任與支持。