摘要：在有色金属中，应用铝型材是相对广泛的，处理这种材料表面的方式为，阳极氧化以及粉末喷涂、电泳涂装。但是实施涂装之前通常是采取六价铬钝化工艺，工人操作时可能会接触到六价铬，同时产生六价铬废水，不仅对于人们的健康造成威胁，而且会破坏环境。所以，对于无铬钝化工艺进行研究和推广已经是大势所趋，是当前社会践行绿色制造以及节能减排的需要。
关键词：高性能；无铬钝化剂；铝材涂装；应用情况
在本文中，深入的研究了高性能无铬钝化剂在铝材涂装上的应用情况。开发出无铬和无磷钝化剂ZH-563，其具备了良好的环保性，能够进行无铬和无磷的反应性转化涂层。其中，在钝化液内无金属铬成分，可以在喷涂之前进行处理，操作便捷，能够将操作者的作业环境改善，而且降低破坏环境的程度。另外，钝化属于常温处理，不仅可以减少钝化时间，而且能够最大限度的节约能源。
一、开发试验概况
（一）处理铝材的步骤和钝化工艺情况
应用的基材是尺寸为100mm×50mm×0.5mm的6063铝板，概括其处理的工艺流程为：第一，进行酸性除油，在常温状态下进行，即5%SF-512，时间为5分钟；第二，进行水洗；第三，进行纯水洗，确保电导率在100μs/cm以下；第四，实施钝化处理；第五，进行纯水洗或者不水洗的方式；第六，予以干燥处理，即在60℃到120℃的环境中进行15分钟时间的干燥；第七，进行喷涂，采取静电喷涂聚酯粉末举措，掌握厚度是在（50±5）μm；第八，进行烘烤，时间为15分钟左右，温度为180℃-220℃之间。另外，钝化的工艺指标为：ZH-563：0.50%-4.00%；pH值：1.0-4.0；θ/℃：5-40；t/s：10-180。其中构成ZH-563钝化剂的主要成份为促进剂、钛盐以及钴盐、硅烷等，为有机以及无机成份，排除铬成份。
（二）测试性能方法
首先，进行测试抗冲击性。应用冲击试验器，把涂漆膜板在铁砧平放，机械具有变形以后，将胶带在表面处进行覆盖。之后，朝着喷涂面部位下压，将空隙以及里面的气泡充分排出。待一分钟之后拉下胶带，动作必须要快。如果具有良好的抗冲击性能，则漆膜不存在皱纹以及裂纹、剥落等不良的现象；其次，展开柔韧性的检测。应用柔韧性测定器测试，漆膜板朝上放置，对Φ3mm轴棒紧压，以两个大拇指力量，绕轴棒弯曲试板并对称轴棒中心线部位。如果具有良好的柔韧性，则表明漆膜无网纹或者裂纹等现象；接下来，实施耐蚀性的测定。于涂漆板上面以单刃切割刀划出两条交叉线，让划痕一直深入到基体的部位并放入盐雾箱内。保持35℃左右的温度状态，并且连续性的展开336小时的喷雾。将试板取出之后，仔细的清洗，保障清洁，之后尽快的观察表面处是否出现破坏问题。把透明胶带在切割区部位粘贴，并且朝着垂直于试板方向进行拉开。除了划线2mm之内，其他的不应该出现腐蚀以及脱落等问题；再次，进行膜划痕渗透性测试。进行马丘（Machu）试验，即把涂漆膜板切至基材，掌握宽度是在1mm，之后放进试验溶液。放置48小时，补充过氧化氢（30%）5ml。观察两边划痕的渗透有无在0.5mm以上；最后，展开测试耐沸水性能。把涂漆板在沸腾状态的去离子水内浸入，待3小时以后拿出，同时进行冷却到室温状态。将胶带粘于表面处，排出空气气泡。在1分钟之后，匀速的将胶带拿掉。仔细的检查是否存在涂层皱纹、气泡以及脱落等问题。
二、钝化工艺条件对涂装综合性能产生影响的情况分析
（一）pH值
2%ZH-563，时间是1分钟，钝化的温度是常温，掌握60℃的干燥温度。记录钝化液pH值对涂装综合性能的影响情况为：pH值是1.0、1.5、2.0、2.5、3.0、3.5、4.0时，水洗对涂装综合性能的影响分别是中、中、良、优、优、良、差，不水洗分别是差、中、优、优、优、良、中。可以看出，对于铝材钝化后的涂装综合性能而言，钝化液的pH值能够形成一定的影响，而且如果具有优良的综合性能，则钝化液pH值是在2.5-3.5之间。通过进行水洗之后，总体性能要低于未水洗性能。
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（二）处理的时间
pH值为3.0，进行常温钝化，干燥的温度掌控在60℃，记录处理时间对涂装综合性能的影响数据为：t/s为10、20、40、60、90、180情况下，水洗对于涂装综合性能的影响效果分别是差、差、差、优、优、优，未水洗的影响效果分别是差、中、中、优、优、良。显示出了，在低于40秒的处理时间时，不管应用水洗或者未水洗的方式，均不会得到良好的涂装综合性能。在处理时间为60秒以上时，铝材钝化后综合性能更具有优势。
（三）钝化剂浓度
统计不同ZH-563钝化剂浓度对涂装综合性能的影响情况，结果为：w（ZH-563）/%为0.50、0.75、1.00、1.50、2.00、4.00时，水洗为中、中、中、良、优、中，不水洗为差、中、中、良、优、良。伴随着增加钝化剂浓度，会相应的提升涂装综合性能，在4%时，产生降低的趋势，所以选取2%左右钝化剂浓度为宜。
（四）钝化的温度
pH值是3.0,5℃-40℃的钝化温度，干燥的温度是60℃，时间为60s，得到的钝化温度对涂装综合性能的影响情况为：θ/℃为5、10、15、20、25、30、35、40时，水洗对涂装综合性能的影响效果分别是中、优、优、优、优、优、优、良，不水洗分别是良、优、优、优、优、优、优、良，结果显示钝化温度不会对于涂装综合性能产生一定的影响，综合考虑以后，将钝化处理的温度选定为10℃-35℃。
（五）干湿的温度
统计干燥温度对涂装综合性能的影响为：θ（干湿）/℃是60、80、120、150、180、220时，水洗为优、良、良、中、差、差，不水洗为优、优、优、良、差、差。所以，不水洗时干燥温度可达120℃，水洗时干燥温度应在80℃以下。
三、同常规六价铬钝化处理的对比探究
对于试样展开酸性除油以后，以相异钝化剂处理，获得到自然的干燥状态，经过展开钝化膜耐蚀性试验，对于钝化膜层的耐蚀性进行测试，结果为：ZH-563在168h时，未产生膜层异常问题，在336h时，没有产生膜层划线腐蚀痕迹以及脱落问题；六价铬在168h时，没有产生膜层异常现象，在336h时，没有产生膜层划线腐蚀痕迹以及脱落问题。所以，两种钝化处理方案均可实施336h 钝化膜耐蚀性盐雾试验，具有良好的钝化膜层耐蚀性。
记录通过ZH-563与六价铬钝化处理后的试样进行抗冲击以及水煮、弯折等性能做综合测试结果显示，ZH-563附着力等级是0，耐沸水是无起泡，弯曲试验中无裂纹，336h 钝化膜耐蚀性试验起泡等级是9.9,48h Machu测试腐蚀等级为9.5；六价铬附着力等级是0，耐沸水是无起泡，弯曲试验中无裂纹，336h 钝化膜耐蚀性试验起泡等级是9.9,48h Machu测试腐蚀等级为9.5。所以，能够将ZH-563无铬钝化工艺对六价铬钝化处理进行取代，在铝型材钝化喷涂处理中推广应用。
结语：
综上所述，ZH-563钝化剂能够同六价铬产生相同的作用，将六价铬钝化剂代替，发挥出环保、安全的钝化处理剂优势。因此，其可以在铝型材喷涂前处理被大量的应用。
参考文献：
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论文作者:陈念龙
论文发表刊物:《基层建设》2018年第3期
论文发表时间:2018/5/17
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