шаблоны joomla сайт визитка
Скачать Joomla 3 шаблоны бесплатно

 

Hromatne prevlake na aluminijumu Hromatne prevlake na aluminijumu

Šta je to hromatizacija aluminijuma?

Objavljeno u Nove tehnologije Napisano  Novembar 30 2001 veličina teksta Smanji veličinu teksta Povećaj veličinu teksta
Ocenite ovaj članak
(0 glasova)

NAUKA U PRAKSI

Šta je to hromatizacija aluminijuma?

Tehnološki proces zaštite površine aluminijuma

Hromatne prevlake na aluminijumu imaju odličnu korozionu otpornost i ostvaruju veoma dobru vezu (adheziju) organske prevlake sa aluminijumom

Hromatizacija je tehnološki proces formiranja hromatne prevlake na površini aluminijuma i njegovih legura. Debljina prevlake se kreće od 0,01 do 3 μm. Boja, debljina i koroziona otpornost hromatne prevlake zavisi od sastava rastvora, pH, temperature i vremena hromatizacije. U ovom procesu se formira amorfni film usled kontakta aluminijuma sa vodenim rastvorom koji sadrži jedinjenja hroma. Hromatna prevlaka se formira spontano, bez primene električne struje (hemijski postupak). Hromatne prevlake se formiraju s ciljem da se poveća adhezija organske prevlake i aluminijuma, te da se poveća koroziona otpornost tokom izlaganja obojenog (plastificiranog) aluminijuma atmosferskom uticaju.

Prve hromatne prevlake na aluminijumu počele su se u industriji koristiti dvadesetih godina prošlog veka. Ubrzana primena hromatnih prevlaka  dešava se oko 1970 g. zbog ubrzane primene aluminijuma u građevinarstvu, kada se pojavio zahtev za visokim kvalitetom elemenata izrađenih od obojenog aluminijuma.

            Hromatne prevlake na aluminijumu imaju odličnu korozionu otpornost i ostvaruju veoma dobru vezu (adheziju) organske prevlake sa aluminijumom.

Rastvori za hromatizaciju aluminijuma dominantno sadrže šestovalentni htom (Cr6+). Rastvori sadrže do 50 mmol dm-3 Cr6+, a pH vrednost im je od 1,2 do 3. Najčešće korišćeni rastvor za hromatizaciju sadrži:

 

  • CrO3 ...                      3,5 - 4 g/dm3
  • Na2Cr2O7...            3,0 – 3,5  g/dm3
  • NaHF2 ...                 0,8 - 1  g/dm3
  • Katalizator ...                0,1 – 1 g/dm3
  • Temperatura ....            30oC
  • pH  ...                1,5
  • Vreme ...              1 -5 minuta

 

U ovom tehnološkom procesu hromatizacije formiraju se prevlake mase  1 - 5 mg/dm2.

Tehnološki proces hromatizacije sadrži operacije koje se izvode u kontinuitetu. U tabeli 6 prikazane su tehnološke operacije i odgovarajući tehnološki parametri. Izgled površine aluminijuma nakon formiranja hromatne prevlake prikazan je na slici 19.

Tabela 6. Tehnološke operacije i tehnološki parametri u procesu hromatizacije

Redni broj

Naziv operacije

Vreme trajanja

(min)

Temperatura

       (oC)

1

Odmašćivanje

5-10

50-70

2

Nagrizanje

2-5

50-60

3

Ispiranje

5-10

20

4

Osvetljavanje

1-2

20

5

Ispiranje

5-10

20

6

Hromatizacija

1 – 5

30

7

Ispiranje

5-10

20

8

Sušenje

10

50-65

 

 sl19

  a)                                                                    b)

Slika 19. Površina legure AlMg0.5Si0.4 nakon držanja u rastvoru za hromatizaciju a) 30 s, b) 3 min(13).

 

 sl20

Slika 20. Poprečni presek hromatizovane površine legure aluminijuma AA6060(13).

 

            Formiranje hromatne prevlake na aluminijumu rezultat je simultane oksidacije aluminijuma i redukcije Cr(IV) do Cr(III), odnosno:

2Al → 2Al3+ + 6e-

Cr2O72- + 8H+ + 6e- → 2Cr(OH)3 + H2O

Fluoridni jon rastvara aluminijum oksid prisutan na površini aluminijuma  formirajući rastvorljiv aluminijum fluorid po reakciji:

Al2O3 + 6HF → 2AlF3 + 3H2O

Hromatna prevlaka sastavljenja je od mešavine oksida i hidroksida aluminijuma i hroma. Deponovani oksidi hroma na površini imaju poroznu morfologiju.

            Mikrostruktura legura aluminijuma značajno utiče na hromatnu konverzionu prevlaku. Na granicama zrna često se dobija tanka prevlaka i siromašne hromom, čak u nekim situacijama se i ne formiraju (Slika 20). Takođe, značajno su tanje hromatne prevlake na intermetalnim fazama. Dokazano je da prethodna homogenizacija legure (termički tretmani), značajno poboljšava ravnomernost i ujednačen sastav hromatne prevlake.

Na slici 22 prikazana je  promena koncentracije pojedinih elemenata u prevlaci u funkcij vremena izloženosti aluminjuma rastvoru za hromatizaciju

 sl22

 

 

 

 

Slika 22. Promena koncentracije pojedinih elemenata u prevlaci u funkcij vremena izloženosti aluminjuma rastvoru za hromatofosfatiranje (15).

 

 

6.3. Hromatofosfatiranje

Hromatofosfatiranje je naziv za tehnološki proces formiranja hromato-fosfatne prevlake na površini aluminijuma. Ovaj tehnološki proces je sličan tehnološkom procesu hromatizacije, a nastao je kao posledica težnje da se u rastvoru za hromatizaciju smanji sadržaj hroma. Hromato-fosfatna prevlaka formira se u kontaktu aluminijuma sa kiselim rastvorom koji sadrži: CrO3, H3PO4 i NaF. Znači da pored već navedenih reakcija formiranja oksida i hidroksida hroma i aluminijuma imamo reakcije aluminijuma i hroma sa fosfornom kiselinom što rezultuje stvaranju hrom fosfata i aluminijum fosfata tj:

Cr3+ + H2PO4- →CrPO4 + 2H+

Al3+ + H2PO4- →AlPO4 + 2H+

 Na površini se formira hromato – fosfatni sloj kristalne ili amorfne strukture u zavisnosti od sastava rastvora, temperature i vremenskog kontakta aluminijuma sa rastvorom.

            Hromato-fosfatna prevlaka u najvećem procentu sadrži Al2O3, AlPO4, CrPO4. Takva prevlaka se formira u toku nekoliko sekundi od uranjanja aluminijuma u rastvor, daljim držanjem u rastvoru formira se trodimenzionalna struktura. Dobijena struktura  i hemijski sastav prevlake  u funkciji je vremena držanja aluminijuma u rastvoru. Na slici 23 prikazan je izgled hromatofosfatne prevlake.

 sl23

 

 

Slika23.  Izgled hromatofosfatne prevlake(14).

 


            Tehnološki proces hromatofosfatiranja sadrži operacije koje se izvode u kontinuitetu. U tabeli 7 prikazane su tehnološke operacije i odgovarajući tehnološki parametri.

 

Tabela 7. Tehnološke operacije i tehnološki parametri u procesu hromatofosfatiranja

Redni broj

Naziv operacije

Vreme trajanja

(min)

Temperatura

       (oC)

1

Odmašćivanje

5-10

50-70

2

Nagrizanje

2-5

50-60

3

Ispiranje

5-10

20

4

Osvetljavanje

1-2

20

5

Ispiranje

5-10

20

6

Hromatofosfatiranje

2’5

20-25

7

Ispiranje

5-10

20

8

Sušenje

10

50-65

 

Optimalna tehnolološka operacija hromatofosfatiranja izvodi se pri sledećim uslovima:

    • H3PO4  ....                   58 g/dm3
    • CrO3      ...                  7 g/dm3
    • NaF        ....                4,5 g/dm3
    • Temperatura ....         20 -25oC
    • Vreme           ....         2 -5 minuta

 

            Debljina dobijene hromatofosfatne prevlake je od 0,1 do 1μm, što zavisi od koncentracije rastvora i vremena držanja aluminjuma u rastvoru. Optimalna koncentracija pojedinih komponenti rastvora data je gore, medjutim rastvori za hromatofosfatiranje daju dosta dobre prevlake na aluminijumu u dosta širokom opsegu koncentracija pojedinih elemenata. Operativni opseg procesa hromatofosfatiranja da je na slici 24.

 sl24

 

 

 

 

 

 

 

Slika 24. Operativni opseg procesa hromatofosfatiranja korišćenjem NaF, H3PO4 i CrO3.

 


Temperatura rastvora se može kretati u rasponu od 20 – 30 oC. Ako je vreme tretiranja duže od 10 minuta dobijaju se loše hromatofosfatne prevlake na površini aluminijuma. Uticaj vremena držanja u rastvoru i temperature rastvora na debljinu prevlake dat je na slici 25.

 sl25

 

 

 

 

 

 

Slika 25. Uticaj vremena držanja aluminijuma u rastvoru i teperature rastvora na debljinu hromatofosfatne prevlake.

 


Izuzetno je važno ispiranje aluminijumskih profila i limova nakon izvođenja svake pojedine tehnološke operacije. Usled nedovoljnog ispiranja dolazi do promene u koncentracijama i sastavu rastvora, posebno je to izraženo nakon operacije osvetljavanja. Ako ispiranje nije dobro dolazi do promene pH rastvora za hromatofosfatiranje, što prouzrokuje slabljenje kvaliteta hromatofosfatne prevlake. 

            U tehnološkom procesu  formiranja hromatofosfatnih prevlaka izuzetno je važna temperatura sušenja aluminijuma nakon što je na njemu formirana prevlaka. Temperatura sušenja ne sme biti veća od 65oC. U slučaju više temperatrure dolazi do ubrzane dehidratacije i pucanja hromatofosfatne prevlake. Ovakva prevlaka ne poseduje zahtevane karakteristike. Prevlaka ima slabu korozionu otpornost i slabu adheziju.

Tehnološki proces hromatofosfatiranja aluminijuma može se izvesti na dva načina: potapanjem aluminijumskih limova i profila u kade koje sadrže odgovarajuće rastvore, Slika 26, ili provođenjem aluminijumskih profila i limova kroz tunele u kojima se špricanjem rastvora kroz mlaznice tretira površina aluminijuma.

Ovim tehnološkim procesom dobija se hromatofosfatna prevlaka koja poseduje vrlo veliku otpornost na filiformnu koroziju i omogućuje izuzetno dobro prijanjanje (adhezija) organskih prevlaka (boja) na površinu aluminijuma. Ograničenost primene je prevashodno zbog skupog procesa obrade otpadnih voda i rastvora, posebno onih koji sadrže šestovalentni hrom. Čak se ide u susret odlukama koje će zabraniti korišćenje šestovalentnog hroma u tehnološkim procesima zbog njegovog štetnog uticaja na zdravlje ljudi.

 

Pročitano 61 puta Poslednji put izmenjeno Poslednji put izmenjeno Avgust 19 2017
Morate biti prijavljeni da bi mogli da ostavite komentar

Alupress newsletter

Prijavite se na naš newsletter i budite blagovremeno informisani o svim našim aktivnostima.
Avgust 19 2017 0

Opšte karakteristike aluminijuma i njegovih legura

U sve se meša Jedinstvena kombinacija osobina postavlja aluminijum i njegove legure među najprilagodljivije materijale…

Pratite nas na Facebook-u

Alupress newsletter

Prijavite se

Prijavite se na naš newsletter i budite blagovremeno informisani o svim našim aktivnostima.

Uslovi i politika privatnosti

Uslovi korišćenja portala: Uslovi 

Politika privatnosti: Saznaj više

Alu press d.o.o.

Alu press d.o.o.

Adresa: Nede Spasojević 7b

             11070 Novi Beograd

Tel/fax: +381 11 228 65 17
             +381 11 228 65 16

Mob tel: +381 63 279 605