摘要:介绍了压铸铝合金表面化学转化膜技术，包括表面除油、表面活化、表面化学氧化以及化学转化后的处理。通过实验获得了转化处理的溶液配方和工艺参数，且用SL1287恒电位仪测绘了SS盐雾试验中阳极极化曲线。从实验结果可知：经此种转化处理后得到的转化膜具有高的耐腐蚀性，并具有美观的金黄色外表面。
 

引 言
 

  铝合金压铸件具有比强度高、成型性好等优点，广泛应用于汽车、摩托车、航空航天、船舶、潜艇工业，特别是作为框架、支架等结构件以及外装零件。但铝合金相对铝有明显的腐蚀敏感性，在大气环境下容易发生晶间腐蚀而破坏。目前应用的高强度铸造铝合金一般含有硅、铜、镁等元素，这些元素的加入增加了合金的腐蚀敏感性。其次是表面硬度低，容易磨损，外表光泽不能保持长久，所以要求有较高的保护措施。其中在铝合金表面上生成化学转化膜是一种较好的处理方法，它能满足铸造铝合金零部件形状复杂、批量生产的需要，且具有设备简单、成本低、投资省等优点。本文采用铬酸盐法在Y112合金上生成化学转化膜，对其制备工艺、机理及性能进行研究和测试。
1实验过程
1.1 试样的制备
  压铸铝合金由某公司提供的Y112。将Y112合金锯成长方体，锉平，用240#砂纸粗磨，再用400#砂纸细磨，制成试样块。
1.2 转化膜的制备
1.2.1 工艺流程
  化学除油→热水清洗→活化→清洗→化学氧化→清洗→封孔→热水清洗→干燥→交验。
1.2.2 工艺规程
  铝及其合金具有很大的负电位值，在空气中易生成厚度为0.02 μm的氧化膜，前处理的目的是要去除表面油污和天然氧化物，形成活化、洁净的表面。前处理质量的好坏。直接影响化学成膜的质量。
1.2.2.1 除油
  由于铸件在压铸、机加工及搬运过程中。难免在表面上粘上油污，因此，为了增强表面防护层的附着力，保证化学氧化膜的质量，需对铸件进行除油处理。压铸铝合金表面疏松，毛细孔多，除油有一定的困难。
  油污的主要成分是各种动植物油脂和矿物油，它们按其性质分为皂化油和非皂化油两大类。皂化油能与碱反应生成肥皂，非皂化油不与碱起反应，但可加入表面活性物质如硅酸钠、OP乳化剂等。皂化油与碱起如下反应：

（C₁₇H₃₅COO）₃C₃H₅+3NaOH→3C₁₇H₃₅COONa+C₃H₅(OH)₃
  铝合金的除油规范有两种，可任意选择： 

  除油A: Na₃PO₄: 40～60 g/L；NaOH：8～12 g/L；Na₂SiO₃：5～30 g/L；温度：70～80℃；时间：3～5 min。
  除油B: Na₃PO₄: 40～50 g/L；Na₂CO₃：40～50 g/L；Na₂SiO₃： 20～30 g/L；温度：70～80℃；时间：3～5 min。
  对油污较重的零件，需先在有机溶剂如汽油中浸泡半小时左右后在上述溶液中处理。
1.2.2.2 酸洗中和
  经过碱液除油的零件，表面上会余留碱液，不利于化学转化，需用酸中和。由于Y112合金中Si、Cu的含量较高，用如下的处理规范：
  HN0₃: 300～400 ml； HF: 100～150 ml；温度：室温；时间：0. 5～1.5 min。
1.2.2.3 化学氧化工艺
  对预处理好的铸件进行化学氧化处理。可在酸性或碱性溶液中进行。本试验采用弱酸性溶液。其处理规范如下：
  Na₂Cr₂O₇或K₂Cr₂O₇：X 1 g/L；CrO₃：X 2 g/L； NaF或KF： X 3g/L；温度：30～35℃； pH：1.2～1.8；时间：2～5 min。
  一般情况下，预处理后应立即进行氧化处理，以防表面再次生成氧化膜。如不能及时进行化学氧化，需用防锈纸等封存。
  化学氧化时，温度高、浓度高，则处理时间短；相反，则应适当延长处理时间。同一批产品，处理规范应一致，以保证外观色泽一致。
1.2.2.4 化学氧化后处理
  化学氧化处理后，表面生成一层较为疏松的氧化膜。此时不具有耐蚀性，需对其进行封孔处理。其处理规范如下：
  K₂Cr₂O₇：45～55 g/L；温度：90～98℃；PH值：4.5～6.5；时间：15～25 min。
  在进行封孔操作时，注意处理温度，当温度低于80℃时，生成的氧化膜没有防腐蚀性能。因此，温度要达到90℃以上。
1.3 化学转化膜抗蚀性能
1.3.1 膜重
  按GB9792- 88测定。
1.3.2 盐雾腐蚀试验
  为了检验化学转化膜在大气甚至更恶劣的环境中的抗腐蚀能力，按GB10125-88在自制盐雾腐蚀试验箱中，进行人造海水盐雾试验（即SS试验），程序是：喷雾6h，停36h，再喷6h，循环往复。经SS试验腐蚀的试样先用冷水清洗，在室温干燥0.5～1 h后再用不高于40℃流动水轻洗，除掉表面残留的盐溶液，立即吹干。
1.3.3 极化曲线测定
  介质为0.1 mol/L NaCl溶液；采用恒电位仪（ZF-3型），电位扫描信号发生器（ZF-4型），对数转换仪（Lg-3型），X-Y记录仪（LZ3-100型）和电解池构成的三电极测量系统。辅助电极为铂电极。参考电极为饱和甘汞电极，电位扫描速度为50 mV/min。工作电极表面积l cm²，非工作表面用清漆涂封，去离子水清洗，丙酮除油。
2结果与讨论
2.1 成膜工艺优化
  利用L⁹（3₄）正交设计表以反应时间和K₂Cr₂O₇、CrO₃、NaF的含量为因素，以表面转化膜的质量为考核目标，以点滴试验结果为观测指标。正交试验结果表明，时间、CrO₃和NaF为显著因素。其中NaF的用量最少，是最显著的因素，而因素K₂Cr₂O₇为不显著因素。从而得出最佳方案为：时间5 min，K₂Cr₂O₇ l g/L，CrO₃ 4g/L，NaF l.2g/L。
2.2抗腐蚀性能
  经盐雾腐蚀后的样品，从外观上看，表面几乎无斑点，经过300h和500h盐雾腐蚀后的扫描电镜见图1。

2.3 阳极极化曲线测绘
  试样的阳极极化曲线见下图2。

  由图可知，试样在SS试验溶液中的阳极极化曲线的斜率由大到小，最后变化平稳。说明试样开始的腐蚀较大，后来逐渐变小趋于平稳，化学转化膜有较强的抗腐蚀能力。
2.4外观观察
  用肉眼观察处理后的外表面，色泽均匀，无污点，且有金黄色外表。
3结论
(1)压铸铝合金Y112的化学转化膜处理工艺条件为：Na₂Cr₂O₇或K₂Cr₂O₇：3.0～4.0 g/L；CrO₃：3.0～3.5 g/L；NaF或KF：0.6～0.8 g/L；温度：30～35℃；pH：1.2～1.8；时间：2～5 min；
(2)反应温度、时间、pH值、CrO₃和NaF含量是影响转化膜性能的主要因素，封孔液的组成、封孔时间对膜的耐蚀性也有一定的影响；
(3)经此种处理工艺的压铸铝合金，表面呈金黄色，且色泽均匀；
(4)试样经SS盐雾腐蚀300h后，无明显腐蚀斑点；
(5)电化学测试结果表明，此化学转化膜有较高的耐腐蚀性；
(6)本工艺具有设备简单、投资省、成本低的特点。