鋁閥體環保成膜工藝試驗研究

陶 利

（廣東萬和熱能科技有限公司 佛山 528300）

引言

鋁是一種兩性金屬，但同時也是容易發生腐蝕的材料，雖然鋁及鋁合金在大氣中會與氧氣反應生成氧化膜，但是這種自然氧化膜極薄，耐蝕性能低，故遠不能滿足工業上應用的需要。目前鋁合金腐蝕防護處理中應用最簡單有效的是金屬表面鈍化處理技術，實際上就是通過生成一層鈍化膜把金屬與腐蝕性介質隔開，防止腐蝕性介質滲入金屬基體從而降低金屬腐蝕速率[1]。傳統的鋁合金防腐方法是鉻酸鹽鈍化處理，但鉻酸鹽有毒會對環境造成污染，因而采用環保鈍化工藝技術具有十分重要的意義。

鋁閥體所使用的材料是壓鑄鋁，牌號ADC12，ADC12是日本牌號，相當于中國國產的合金代號為YL113，合金牌號是YZAlSi11Cu3，執行標準GB/T 15115-2009。ADC12又稱12號鋁料，Al-Si-Cu系合金，是一種壓鑄鋁合金，適合氣缸蓋罩蓋、傳感器支架、缸體類、閥體等[2]。未鈍化處理的鋁閥體經2 h中性鹽霧試驗（NSS）后，表面已嚴重腐蝕，如圖1所示?？梢钥闯?，未處理的鋁閥體的耐腐蝕性能較差，在較短的時間內就出現氧化變色現象，不僅影響產品外觀，還影響產品使用性能。壓鑄鋁成分中的硅含量相對較高，在鈍化過程中硅元素的析出會影響成膜效果，故壓鑄鋁鈍化后的耐蝕性能相比其它類型的合金鋁會差一些。

圖1 未鈍化鋁閥體鹽霧前后形貌變化

1 工藝試驗

為提高鋁閥體的耐腐蝕性能，行業中大多是采用三價鉻鈍化處理工藝，雖然防腐效果不錯，但溶液中含有三價鉻離子，隨著環保要求的提高，部分企業的廢水標準里已明確要求不能含有鉻、鎳等第一類污染物。因此，需要開展鋁閥體無鉻鈍化環保成膜的工藝試驗研究。

本次工藝試驗，在生產線上選取同型號批次的鋁閥體，預先除油干凈后，分別選取多家供應商的無鉻鈍化劑產品，按照各產品的施工工藝技術要求進行開槽和鈍化處理，再將處理后的鋁閥體樣品編號后進行加速腐蝕實驗，分析幾種無鉻鈍化成膜工藝的特點，其中樣品S鋁閥體為我司外購件，S鋁閥體性能優，在行業中也有一定影響力，因此作為本次試驗的對標樣本，用于試實驗參照。具體實驗情況如表1。

表1 各鈍化劑成膜實驗情況

鋁閥體經過各種無鉻鈍化劑處理后，表面成膜外觀效果如圖2所示。

圖2 鋁閥體鈍化處理后形貌

由表1、圖2中各鈍化成膜實驗結果對比可以看出，樣品D、G可實現鈍化后免水洗工藝，工藝相對簡單，方便操作；樣品Z、W開槽添加藥劑比例較高；樣品Z施工工藝較復雜，工藝成本高；另外成膜外觀也有差別，其中樣品D、G免水性工藝的成膜顏色不均勻，外觀效果稍差。

2 加速腐蝕試驗

2.1 中性鹽霧試驗

為驗證各鈍化膜的耐蝕性能，根據GB/T 1771中性鹽霧試驗要求，對樣品進行24 h中性鹽霧實驗，實驗過程中不定期觀察，若有樣品出現腐蝕應取出試驗箱停止實驗，未出現腐蝕的樣品繼續實驗。實驗結果見表2。

表2 中性鹽霧實驗結果

實驗效果圖如圖3所示。

圖3 鹽霧腐蝕后樣品的形貌

由以上結果可知，對標樣本S的耐鹽霧時間為8 h。樣品D、J的耐鹽霧時間只有6 h，耐蝕性稍差。樣品H、G的耐鹽霧時間為18 h，耐蝕性相對較好。

2.2 潮熱試驗

由于未鈍化的鋁閥體耐蝕性差，閥口易腐蝕并與膜片粘連，易造成粘閥問題。為驗證已鈍化鋁閥體的防粘閥性能，將經上述工藝處理的鋁閥體樣品組裝為比例閥總成，放入溫度為70 ℃、濕度為93 %RH的試驗箱里實驗168 h，模擬鋁閥體的實際工作狀況，實驗結束后取出，在常溫下放置8 h后，在氣壓2 000～3 000 Pa、電流120 mA的條件下，測試電磁閥是否能夠正常打開。實驗結果見表3。

表3 潮熱實驗結果

由表3的實驗數據可以看出，已鈍化處理的樣品均可以正常開閥，而未鈍化處理的樣品中有1個粘閥不開閥，1個開閥電流136 mA，偏大于正常開閥電流120 mA，屬輕微粘閥，說明鋁閥體表面鈍化處理對于解決粘閥問題有效果。

3 總結

本文通過鋁閥體表面環保成膜工藝對比試驗研究，討論了不同成膜方案的特點。鋁閥體表面化學鈍化不僅可以解決鋁閥體氧化變色問題，而且對粘閥問題也有改善。同時也實驗了免水洗成膜工藝，施工工藝簡單，但外觀效果還需改善。本試驗研究為后期鋁閥體鈍化工藝的實際應用提供實驗依據。當然，鋁閥體表面處理還有其它方法，比如鈍化加封閉、涂層處理等等，后期再作討論。