铝及铝合金三价铬钝化粉配方生产技术_轻工金工

一、粉末状铝表面钝化剂技术配方

本配方采用三氧化二铬（Cr₂O₃）作为三价铬源，通过创新的活化与成膜体系，在室温下于铝及铝合金表面生成以三价铬/铬磷酸盐为主的非晶态转化膜。其先进性体现在：
1. 环保与合规性：彻底摒弃了六价铬（Cr⁶⁺）、硝酸盐（NO₃⁻）等受严格限制的物质，符合欧盟RoHS、REACH及中国环保法规，是未来表面处理的主流方向。
2. 性能卓越：生成的膜层呈浅彩虹金色至棕褐色，连续、致密。与基体结合力强，显著提高铝合金的耐腐蚀性（中性盐雾测试可达500-1000小时无基体腐蚀）并作为极佳的涂装底层，附着力可达0级（划格法）。
3. 工艺友好：室温操作（15-35℃），无需加热，能耗低，处理时间短（1-3分钟），易于集成到现有生产线。
4. 成本效益：原料均为大宗化工产品，易采购，成本低。配方设计优化，有效成分利用率高，单耗成本具有显著市场竞争力。
5. 操作简便：产品为粉末状，稳定性好，保质期长，运输储存方便。槽液维护简单，使用寿命长。

原料名称规格要求作用
三氧化二铬 (Cr₂O₃) 工业级，纯度 ≥ 98.5%，细度 ≥ 800目（粒径≤18μm），重金属杂质含量低。主成膜剂。提供三价铬离子，与铝反应并在表面形成Cr(OH)₃·xH₂O和CrPO₄为主的保护膜，是耐腐蚀性的核心。
磷酸二氢铵 (NH₄H₂PO₄) 工业级，纯度 ≥ 98.5%，水不溶物 ≤ 0.05%。成膜助剂 & pH缓冲剂。提供磷酸根，参与成膜，形成铬磷酸盐，增强膜层结合力和耐蚀性；同时维持工作液pH在稳定范围。
氟钛酸钾 (K₂TiF₆) 工业级，纯度 ≥ 98.0%，白色粉末。活化剂 & 膜层增强剂。提供F⁻侵蚀铝表面，同时Ti⁴+参与成膜，能细化膜层结晶，使膜层更均匀、致密，颜色更鲜艳，并进一步提高耐蚀性。
氟锆酸钾 (K₂ZrF₆) 工业级，纯度 ≥ 98.0%，白色粉末。活化剂 & 膜层增强剂。作用与氟钛酸钾协同，Zr⁴+的掺入能进一步提升膜层性能，尤其是在多种铝合金上的适用性。
硼酸 (H₃BO₃) 工业级，纯度 ≥ 99.5%，细度 ≥ 200目。缓冲剂 & 络合剂。稳定工作液pH，防止氟化物过快分解和pH剧烈波动，减缓对铝的过度侵蚀，使成膜更均匀。
硅酸钠 (Na₂SiO₃) 工业级，模数：2.8-3.2，白色粉末。缓蚀剂 & 封闭剂。少量添加可调节反应速度，防止产生粉状膜，并对膜层微孔有一定封闭作用，提升耐蚀性。
一水合次磷酸钠 (NaH₂PO₂·H₂O) 工业级，纯度 ≥ 98.5%。还原剂 & 促进剂。将可能存在的微量不稳定高价铬还原为三价，保持溶液稳定性，同时能轻微促进成膜起始反应。
聚乙二醇-4000 (PEG-4000) 工业级，平均分子量3800-4200。润湿剂。降低工作液表面张力，提高对铝件复杂表面的润湿性，消除处理盲点，使膜层更均匀。
气相二氧化硅 (SiO₂) 工业级，亲水型，比表面积150-200m²/g（如Aerosil 200等价型号）。抗结块剂 & 流动助剂。极少量添加即可极大改善粉末产品的流动性，防止储存和运输过程中吸潮结块，便于使用。

产品技术指标
项目技术指标要求
外观均匀的淡绿色或灰绿色自由流动粉末，无结块、无杂质。
pH值（1%水溶液） 3.8 - 4.5 (25℃)
密度 1.10 - 1.30 g/cm³
铬含量（以Cr计） ≥ 12.0%
溶解性完全溶于去离子水，溶液呈淡绿色，允许有轻微乳白色。
成膜外观在6063铝合金上，室温浸泡2分钟，生成均匀的浅彩虹金色至棕褐色膜层，无色差、无空白。
耐蚀性经转化膜处理后的铝板，中性盐雾试验（NSS）出现基体腐蚀时间 ≥ 168小时。
涂层附着力后续涂覆环氧树脂漆，划格法附着力测试达0级（ISO 2409）。
产品的储存、使用与注意事项
储存方法与时间：
密封储存于阴凉、干燥、通风的库房内。
避免与酸、碱、强氧化剂混存。
保质期：24个月。

使用方法：
1. 槽液配制：按 4-6% 的重量比（推荐5%），将粉末缓缓加入搅拌中的去离子水中，充分搅拌至完全溶解。即每1000L槽液加入50kg粉末。
2. 前处理：工件必须经过完善的脱脂（可选碱性或中性脱脂剂）和水洗（最好两级逆流漂洗），确保表面洁净、无油。对于有氧化皮或严重污垢的工件，建议增加碱蚀或酸洗步骤。
3. 钝化处理：
温度：室温（15-35℃），最佳范围20-30℃。
时间：浸渍 1-3分钟。可通过缩短或延长时间来调节膜层颜色和厚度。
方式：浸渍、喷淋均可。
4. 后处理：
取出后，建议立即用去离子水清洗（浸洗或喷淋），去除表面残留的可溶性盐类，烘干后避免出现“白霜”。
烘干：用压缩空气吹干或在≤80℃的烘箱中烘干。
5. 槽液维护：
定期检测pH值，工作范围应保持在3.8-4.5。pH过高可用少量磷酸调节，pH过低可用氢氧化钠或氨水轻微调节。
每处理一定面积（如100-150 m²/L）后，需按比例补充浓缩液或粉末，以维持有效成分浓度。
注意事项：
本品虽不含六价铬，但仍含氟化物，操作时需佩戴好个人防护用品，避免吸入粉尘和接触皮肤。
槽液为酸性，避免与皮肤长时间接触。
废水需集中处理，中和至中性并沉淀氟化物和重金属后才能排放。

主要用途与应用范围
主要用于铝及铝合金（如1000系、3000系、5000系、6000系、7000系）的涂装前处理，广泛应用于：
汽车行业：铝合金轮毂、发动机零部件、散热器等。
航空航天：飞机结构件、蒙皮等。
电子电器：手机中框、笔记本电脑外壳、散热片等。
建筑型材：门窗、幕墙型材等。
通用五金：各种铝制配件、器材。

包装要求
内包装：聚乙烯塑料薄膜袋，密封。
外包装：防潮牛皮纸袋或铝塑复合袋，或塑料编织袋内衬塑料薄膜袋。
净重：通常为25kg/袋，也可根据客户要求定制。
标识：应清晰标注产品名称、成分、生产日期、批号、有效期、执行标准、净重、厂家信息以及“防潮”、“避免吸入”等安全警示标识。

二、铝及铝合金用三价铬钝化粉生产技术

环保合规性：本配方严格遵循欧盟RoHS、ELV及全球环保趋势，完全不含有毒有害的六价铬（Cr⁶⁺）和硝酸盐。采用低毒性的三价铬（Cr³⁺）作为成膜主体，处理废水简单，极大减轻环境负担。
性能卓越性：通过精选氧化剂、络合剂和成膜助剂体系，确保了转化膜的高致密性和交联度。所得膜层在中性盐雾试验（NSS）中可达168-240小时无白锈，与环氧、聚氨酯等涂层的附着力达到0级（划格法），性能完全对标传统铬酸盐转化膜。
操作经济性：产品为高浓度粉末，运输储存成本低。工作液为常温（室温）操作，无需加热，能耗极低。工艺窗口宽，pH值和处理时间范围大，易于生产线控制，综合使用成本低。
应用广泛性：适用于所有系列的铝及铝合金（包括1000系至7000系及压铸铝），膜层颜色随工艺参数变化可从浅彩虹色至深棕褐色，满足不同外观需求。

序号原料名称 (具体确切) 规格要求作用机理及介绍
1 三氧化二铬 (Cr₂O₃) 含量 ≥ 98.5%，粒径 ≤ 15μm (600目以上)，绿色粉末主成膜剂：提供三价铬源，在铝表面与氟化物、磷酸根等形成无定形的Cr(III)/Al(III)/PO₄³⁻复合氧化物保护膜。
2 氟化氢铵 (NH₄HF₂) 含量 ≥ 98.0%，白色结晶或粉末，避免结块主活化/腐蚀剂：提供F⁻离子，有效溶解铝材自然氧化膜，暴露出新鲜铝基体以进行反应，同时提供NH₄⁺稳定pH，是低温快速成膜的关键。
3 氟锆酸钾 (K₂ZrF₆) 含量 ≥ 98.5%，白色粉末协同成膜剂/增强剂：Zr⁴⁺可参与成膜，形成更致密、更耐腐蚀的Zr/Cr复合氧化膜，显著提高膜层性能，尤其适用于高标准应用。
4 磷酸二氢锌 (Zn(H₂PO₄)₂) 含量 ≥ 96.0%，白色结晶性粉末，使用前需粉碎成膜促进/缓蚀剂：提供Zn²+和PO₄³⁻。Zn²+能改善膜层结构，提高耐蚀性；PO₄³⁻与Cr³⁺、Al³⁺形成稳定的磷酸盐膜，增强结合力和稳定性。
5 硼酸 (H₃BO₃) 含量 ≥ 99.5%，白色粉末缓冲剂/络合剂：有效稳定工作液pH值，抑制氟离子过快消耗，使成膜反应平稳均匀，防止过腐蚀，获得外观均匀的膜层。
6 钼酸铵 ((NH₄)₆Mo₇O₂₄) 含量 ≥ 99.0%，白色或淡黄绿色结晶氧化剂/着色剂：作为温和的氧化剂，促进铝的溶解和铬的沉积，同时使膜层呈现所需的彩虹色至棕褐色。
7 无水硫酸钠 (Na₂SO₄) 含量 ≥ 99.0%，白色粉末促进剂/导电盐：提高溶液电导率，使成膜电流均匀，膜层厚度一致。同时降低表面张力，改善药液对复杂工件的浸润性。
8 硅溶胶 (SiO₂) 含量 ≥ 30%，胶体粒径10-20nm，碱性或中性纳米封闭剂：以粉末形式引入（需喷雾干燥品）。其纳米粒子能有效填充转化膜微孔，显著提升膜层的致密性和耐腐蚀性，并增强与涂层的附着力。

产品技术指标
外观：均匀的浅绿色或灰白色粉末，无结块异物。
pH值 (5%水溶液)：3.6 - 4.2
比重 (松装密度)：1.3 - 1.6 g/cm³
水溶性：完全溶解，溶液呈淡绿色半透明状。
成膜外观：均匀的彩虹色、金黄色至棕褐色。
耐腐蚀性 (NSS)：≥ 168小时 (ASTM B117) 无白锈（基于6061铝材，膜重≥0.6g/m²）。
涂层附着力：划格法测试（ASTM D3359），0级。
产品的储存、使用及注意事项
储存方法：
储存于阴凉、干燥、通风的库房。
避免与酸类、强氧化剂及潮湿物品混存。
保质期：12个月（在规定的储存条件下）。

使用方法：
工作液配制：
推荐使用浓度：40 - 50 g/L。
在洁净的槽体中注入2/3体积的自来水或去离子水（室温）。
在持续强力机械搅拌下，缓缓撒入计量的钝化粉，搅拌至完全溶解。
补加水至工作液位，继续搅拌10分钟，静置熟化30分钟后即可使用。
处理工艺流程：
铝件 → 脱脂（碱性或中性）→ 水洗（两次）→ 碱蚀（可选）→ 水洗 → 出光/中和（硝酸或硝酸/硫酸混酸，可选）→ 水洗（必须彻底） → 三价铬钝化（室温，浸泡2-5分钟） → 水洗（两道）→ 去离子水洗（推荐） → 烘干（≤70℃热风） → 涂装。

工艺参数控制与维护：
温度：室温 (15-35℃)。最佳20-30℃。
时间：浸泡 2 - 5分钟（喷淋时可缩短至1-2分钟）。通过试片调整。
pH值：控制范围 3.8 - 4.2。用10%稀磷酸调低pH，用10%碳酸钠溶液调高pH。
槽液维护：每平方米铝材约消耗1.2-1.8克有效成分。按分析补加或按面积补加（每处理100m²补加4-5kg钝化粉）。当Al³⁺离子浓度积累过高（>3g/L）或成膜质量下降时，应更换槽液。

注意事项：
安全第一：尽管是三价铬，仍需避免吸入粉尘和长期皮肤接触。操作时务必做好个人防护。
废水处理：废水中含氟化物和少量三价铬，必须经石灰沉淀法或专用废水处理剂处理，达标后方可排放。
前处理关键：彻底的水洗是成功钝化的前提，任何前处理药液的残留都会导致钝化膜发花、附着力差。
主要用途及应用范围
本产品专为铝及铝合金的涂装前处理而设计，形成的转化膜是极佳的涂层基底。
应用领域：汽车发动机罩盖、轮毂、散热器；航空航天结构件；电子电器外壳（笔记本电脑、手机中框）；建筑铝型材；户外五金件等。
适用基材：1100, 3003, 5052, 6061, 6063, 7075, ADC12压铸铝等。

技术服务：铝及铝合金三价铬钝化粉技术资料费320元，包括生产配方、原料介绍、工艺流程等，提供技术支持。

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