铝合金腐蚀与着色技术研究

1金属腐蚀种类及铝合金腐蚀防护技术

1.1腐蚀种类

金属腐蚀是一个渐进性过程，可发生在大气、水及各种溶液剂等有机环境中，不同类型的腐蚀，其表现特点存在很大差异，对应采用的防护措施也不同，如应力腐蚀会有裂纹生成，应避免材料应力集中；腐蚀疲劳由腐蚀介质引起，应降低pH值；裂缝腐蚀会形成浓差电池，应增加pH值。此外，还有点蚀、氢脆、晶间腐蚀、均匀腐蚀、磨损腐蚀等类型，均有相对应的防护措施[1]。铝合金在周围介质作用下容易遭受腐蚀，具体表现为在铝的表面发生化学或电化学多相反应，并转入氧化状态，使铝材的塑性、强度、韧性等力学性能遭受破坏，在对铝合金进行防腐处理时，有必要对造成铝腐蚀的各种化学物质进行分析，以提高铝合金的防腐蚀性能。

1.2腐蚀防护

铝合金腐蚀防护技术分为有铬和无铬两种，有铬即传统的铝合金传统铬酸盐处理方法，目前铬盐在铝合金表面处理中仍广泛应用，具体标准由铬盐转化膜制定，可形成多孔膜结构，利于与其他有机高分子喷涂材料相结合，根据膜层厚度，可将转化膜分为100～200nm、300nm和500～600nm三种类型，随着厚度的增加，其耐腐蚀性能也会随之增强，常用配置方法为：三价铬酸、重铬酸盐、氟化钠和铁氰化钠[2]，剂量分别为3～4g/L、3～5g/L、1g/L、2～5g/L。将铝合金浸入六价铬水溶液中，可使其表面形成一层稳定的混合材料，这种膜层被称为铬转化膜，耐腐性性能更强，且具有自我修复特性和导电性能。在对铝合金保护过程中，六价铬会转变为三价铬，三价铬本身并不具备较强的耐腐蚀性能，需通过电化学反应再次转变为六价铬，三价铬实际上上起到的是一个转换作用。铬元素来源较广，但是不能够长期存留在空气中，会随着环境条件的变化，而发生不同价态的变化，该种元素进入人体，会给人体造成很大的影响，相关转化工艺备受关注，有铬处理向无铬处理转变已经成为今后发展的重要趋势，目前无铬转化产品已经出现，但是在应用方面仅局限在某些领域，还难以全面替代六价铬。无铬技术包括阳极氧化技术、化学转化技术以及其他一些无铬处理技术，其中，阳极氧化技术是目前应用最为全面的铝合金表面处理技术，通过外加适当的电流密度，以给定电解质为阳极，形成防腐蚀氧化物，覆盖在铝合金表面，此种氧化物薄膜可使金属表面状态及性能发生改变，提高其耐磨性和耐腐蚀性。通常铝合金被氧化，会在其表面形成厚度5～20μm的氧化铝薄膜，有良好的耐热性能、绝缘性，且易于着色，能够满足多种应用需求，但是利用该技术，成本较高，在工艺水平有限的情况下也不宜采用[3]。对于铝的化学转化处理，一种是将化学处理溶液喷涂在铝表面，还有一种是直接将其进入化学转化处理溶液中，这种处理存在一定的局限性，因形成的自然氧化膜较薄，难以有效防止铝表面的腐蚀。为进一步消除六价铬的影响，无铬化的化学转化处理备受关注，如高锰酸盐处理，将铝合金放入高锰酸盐溶液中，便可形成于铬酸盐氧化膜较为接近的防护膜，现多用于纯铝或含其他成分不高的铝合金中，因其本身具有强烈的氧化性质，对环境的要求较高；稀土金属盐氧化法，以浸渍法处理，对于这方面技术的研究还停留在实验室阶段，真正付诸实践还面临很多难题；再有就是锆盐氧化膜、钛盐氧化膜、铬酸盐-磷酸盐工艺以及溶胶凝胶法等，在此不做列述。

2铝合金表面腐蚀处理及着色技术分析

很多材料自身具有良好的性能，但是在颜色方面却存在很多缺陷，这也是其应用受到限制的主要因素之一，目前着色技术在铝合金表面处理中的应用较为广泛，它不仅可以使铝合金变得更为美观，还可以作为评估防腐蚀转化性能的重要参考依据。正常情况下，人眼可见色光在380nm～780nm范围内，物体在折射光时，会吸收某些特定的频率，人眼所见只是白光的一部分，将其叠加即可显示其他颜色，而未被反射的则为黑色，通过对颜色的观察可迅速判断铝合金表面转化膜的形成以及膜层的厚度，其在防腐蚀处理应用中较为广泛[4]。

3结论

铝合金受到腐蚀不仅会影响到自身性能，还会造成严重的经济损失，采取防腐蚀处理尤为重要，而目前诸多化学处理仍难以完全替代传统的铬酸盐处理方法，加之着色技术受到一定的限制，无铬技术的应用受到很大制约，有必要加大对无铬技术的研究力度。

作者：邓合辉 苏念盛 单位：南南铝业股份有限公司