无铬钝化在铝型材涂装上的应用
1前言
铝型材是有色金属中使用量最大、应用面最广的金属材料。金属铝型材以其优异的耐久性、装饰性和加工成型性等特点，广泛应用于建筑物的各个方面。目前铝型材的表面处理方式主要包括阳极氧化、电泳涂装和粉末喷涂。而涂装的前处理大都还是使用六价铬钝化工艺，在使用的过程中工人会接触到六价铬，而且会产生六价铬废水，既危害了工作人员的身体健康，又造成严重的环境污染。
对此，各国政府先后制定了一系列环保政策，逐步限制使用六价铬产品。鉴于此，开发研究及推广使用无铬钝化工艺是铝型材企业技术创新，节能减排，推行绿色制造工艺的形势所需。
2成膜机理及钝化工艺
无铬钝化剂的主要组成为氟钛酸盐、含反应性功能团的有机聚合物、交联促进剂等，是一种无铬、无磷的反应性转化涂层，该转化层是由机体铝、氧化物及聚合物形成的均匀网状结构，高度交联的转化层可有效抵抗水及氧的浸透，因而可提供优异的耐蚀性能及湿附着性。使用该钝化剂可以节约药品用量，减少废水排放及能耗，同时可以节省处理时间和生产成本，涂装性能完全可以和六价铬媲美，并且符合ELV、RＯHS和WEEE等法规要求。
反应成膜机理如下：
反应式：
2Al 4H2O→2AlO(OH) 3H2→Al2O3 H2O
2Al 6H 3TiF62– 5H2O→(2AlOF.3TiOF2) 10HF 3H2
Al3 Ti4 F- 4H2O→Al(OOH)Ti(OOH)F 6H
Al3 2R-COOH F– H2O→(RCOO)2AlOF 4H
膜层结构：
图1膜层结构
在卧式线无铬钝化处理工艺如下表：
表1无铬钝化工艺流程及参数
3生产过程监控
3.1钝化膜检测
3.1.1无铬钝化膜现场检测
由于无铬钝化膜接近无色（无色到浅黄色），相比较六价铬的黄色膜，生产现场监控难度加大很多，为此我们采用了一种现场钝化膜的快速检测方法――滴定点测法，每筐处理完后进行一次快速鉴定。
滴定点测法是比较简易和直观的检测方法。用奥美伦公司特制
的检测试剂滴在经过SF-563无铬处理的铝材和未经SF-563处理的铝材表面，未经过处理的表面不变色，而经过SF-563处理的表面将根据处理时间或浓度的不同而显不同程度的红色。
图2无钝化膜图
图3有无铬钝化膜
3.1.2钝化膜质量测定
根据要求，生产中每天进行转化膜膜重测试，测试方法按GB/T4.2-2005进行不同批次无铬钝化膜重量。
表2
3.2水煮测试
为了检测喷涂层与无铬钝化膜之间的抗渗水性，每班均按GB 5237.4-2004沸水测试方法煮2小时，连续数月检测未出现划线处扩散和涂层起泡现象，说明无铬钝化膜与涂层的抗渗水性优异。
3.3马丘试验
为快速监控槽液在使用过程中的稳定性及老化问题，定期对喷涂产品进行Machu试验，所有测试均通过了Qualicoat的要求，结果见图４。
图4 48h马丘测试试验结果
3.4涂层耐蚀性测试（CASS试验）
定期取喷涂产品进行铜加速腐蚀测试（CASS），结果见图５和表３。
表3
图5 336hCASS测试试验结果
3.5生产过程中无铬钝化的工艺管控
无铬钝化较六价铬钝化工艺要求高，需严格按工艺要求进行操作，主要控制点为纯水电导率、钝化槽PH值、游离酸、钝化时间、干燥温度。
3.6无铬钝化槽液废水处理
由于无铬钝化液不含重金属离子及磷酸盐，且使用浓度低，因此废水处理简单。
表4是无铬钝化漂洗水用石灰水直接中和至PH值为8.5-9.0，沉淀过滤后的废水测试结果：
表4漂洗水处理后的结果
表5是用石灰水将无铬老化槽液中和至PH值为8.5-9.0，再加入适量漂白水后的处理结果：
表5无铬槽液处理后的结果
4结论
1.无铬钝化可以满足现行铝材涂装技术标准，虽其工艺控制精度较高，生产中实际操控有一定难度，但无铬钝化工艺替代传统铬酸盐工艺将成为必然趋势。
2.实际生产中，只需控制水质、PH值、游离酸点在参数范围，同时进行钝化膜的在线检测，以确保产品质量。
3.无铬钝化废水处理简单，只需用石灰水简单中和处理即可达到排放标准。
来源：豆丁网
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