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使用鉻酸鹽進行鋁型材表面處理后轉化膜的自愈性
六價鉻酸鹽的危害性逐漸顯現出來,同時在這40年間也促進了鋁型材和涂料涂裝技術的開發;隨著無鉻技術的研發,除了必不可少的需要六價鉻可靠性的機械零件、航空零件等行業保留以外,其他領域的六價鉻基本已經退出了;在這個過程中,又重新認識了Cr^6+的耐腐蝕性;根據所述六價鉻酸鹽的作用效果,促進了無鉻技術的發展;在本節中,將主要說明鉻酸鹽的普遍性和自愈性;
1:六價鉻酸鹽的普遍性
六價鉻酸鹽轉化膜對所有實際應用的鋁型材均能起到防腐蝕的作用;Cr^6+具有較高的氧化還原電位,是氧化的抑制劑;出于這個原因,對于鋁型材基體的材質、合金類型、晶體偏析、組成不均、缺陷部位等都容易形成不敏感、穩定的處理膜、鉻酸鹽轉化膜通過溶膠-凝膠析出,通過干燥處理進行水合物的脫水、縮合,形成非晶態、致密、無孔的高分子聚合物的網狀結構;
錳系轉化膜可與鉻酸鹽轉化膜相媲美,同樣以溶膠-凝膠形式析出,顯示出較高的氧化能力;錳的危害性尚不清楚,存在發展困難之虞,現在還在開發中;
2:鉻酸鹽轉化膜的自愈性
鋁型材的鉻酸-鉻酸鹽轉化膜是六價和三價鉻的復合化合物膜;在多數情況下,六價鉻是水溶性的,三價鉻是不溶性的;鉻表面一旦受到損傷,Cr^6+就會從轉化膜位置移動到損傷部位,修復作用在很久以前就已經廣為人知了,這是經過各種腐蝕試驗的經驗得到的一種現象;圖1就是一個典型的模型;

(鋁型材表面自愈性模型)
已提出了多種化學轉化膜的組成、結構,伴隨著儀器分析、檢測設備的發展,轉化膜的自愈性理論、驗證也不斷進步;舉一個采用掃描震動電極法的例子,在0.01/L的NaCl電解腐蝕溶液中測量腐蝕電流分布隨時間的變化情況,如圖2所示;在斜切劃痕位置的初始腐蝕電流具有一個峰值,經過4h、8h、24h后,腐蝕電流逐漸變小,32h后,腐蝕電流幾乎為零,斜切位置被認為已經自愈;這里的自愈性是在0.01g/L的NaCl水溶液中的結果,在嚴重的腐蝕環境下,不發生自愈作用;
3:鋁型材表面修復性的差異
鉻酸鹽轉化膜的自愈性是因為在鋁型材表面形成了化學轉化膜,這點并不是由鋁型材基材所引起的;鋁型材表面如同皮膚,只要存在就會受到氧和水的腐蝕,在鋁型材表面覆蓋一層基材的氧化物膜,從而抑制腐蝕;氧化膜的損傷位置通過鋁型材氧化物進行修復;金和鉑在自然環境中不形成氧化膜,其他金屬都會形成氧化膜,具有保護母材的作用;不銹鋼、鈦等特別堅固,銅、耐候鋼板等通過形成腐蝕產物再次抑制腐蝕的進行;在嚴峻的環境下,保護膜被破壞,也無法看到修復作用;
4:干燥溫度的影響
鉻酸鹽轉化膜通過溶膠-凝膠析出干燥脫水縮合聚合成膜;干燥是不可缺少的,有報告稱,75℃干燥2h以上其耐腐蝕性會降低;作者認為用80℃以上的溫度干燥會導致鋁型材表面電位變差,與涂料的附著性降低,通過對鉻酸鹽轉化膜進行差熱分析發現,在124℃存在吸熱反應的峰;此外,歐洲標準MIL-C-5514B中規定該轉化膜在儲存過程中不得超過60℃;

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