鋁合金三價鉻鈍化后成膜呈現(xiàn)藍(lán)色或黃色,主要由以下因素決定:
1. 鈍化劑配方與成分
鉻濃度與價態(tài)
鈍化劑中三價鉻(Cr3?)的濃度直接影響成膜厚度和顏色。
藍(lán)色膜:通常與較低的三價鉻濃度和較薄的膜層相關(guān)(厚度約幾十納米),因光的干涉效應(yīng)呈現(xiàn)藍(lán)色。
黃色膜:較高的三價鉻濃度或更厚的膜層(厚度約100-300納米)可能導(dǎo)致吸收光譜變化,呈現(xiàn)土黃色或金黃色。
添加劑與pH值
鈍化劑中常添加氟化物、硝酸鹽、有機(jī)絡(luò)合劑等調(diào)節(jié)反應(yīng)速率和成膜結(jié)構(gòu)。
酸性環(huán)境(pH 3-5):更易形成致密膜層,顏色偏向黃色或彩虹色。
弱酸或近中性環(huán)境:可能形成較薄膜層,顏色偏藍(lán)或淺黃。
2. 鈍化工藝參數(shù)
處理時間
短時間(10-30秒):膜層較薄,因干涉效應(yīng)顯藍(lán)色。
長時間(1-5分鐘):膜層增厚,顏色逐漸過渡為黃色或深黃色。
溫度
低溫(20-30℃):反應(yīng)速率慢,膜層較薄,顏色偏藍(lán)或淺黃。
高溫(40-60℃):反應(yīng)加速,膜層增厚,顏色趨向黃色。
攪拌或噴淋
動態(tài)處理(如噴淋)可能促進(jìn)均勻成膜,減少顏色偏差。
3. 鋁合金基材成分
合金元素(如Mg、Si、Cu)
高鎂鋁合金(如5xxx系):鈍化膜較厚,易顯黃色。
高硅鋁合金(如4xxx系):膜層較薄,顏色偏藍(lán)或灰色。
銅含量(如2xxx系):可能因合金表面氧化差異導(dǎo)致顏色偏深。
表面狀態(tài)
拋光或噴砂表面可能因微觀粗糙度不同影響光干涉效果,改變顏色表現(xiàn)。
4. 前處理工藝
酸洗/堿洗
酸性清洗(如硝酸、磷酸):活化表面,促進(jìn)鈍化膜均勻生長,顏色更穩(wěn)定(偏向黃色)。
堿性清洗:可能輕微腐蝕表面,導(dǎo)致膜層變薄,顏色偏藍(lán)。
表面活化劑
使用含氟化物的活化劑可加速鈍化反應(yīng),促使膜層增厚(顏色偏黃)。
5. 后處理與干燥方式
封閉處理
鈍化后若采用硅酸鹽或有機(jī)硅封閉劑,可能因封閉層折射率變化導(dǎo)致顏色微調(diào)(如藍(lán)色轉(zhuǎn)淺黃)。
干燥溫度
高溫烘干(>80℃)可能加速膜層脫水,顏色加深(趨向黃色);低溫自然干燥則顏色較淺(偏藍(lán))。
顏色形成機(jī)理
光干涉效應(yīng):
鈍化膜厚度與入射光波長(可見光范圍400-700 nm)接近時,會發(fā)生光干涉。
膜厚較?。s50-100 nm):干涉導(dǎo)致藍(lán)色(短波長光反射增強(qiáng))。
膜厚增加(>200 nm):吸收光譜改變,反射光趨向黃色(長波長光占優(yōu))。
化學(xué)顯色:
鈍化膜中三價鉻氧化物(Cr?O?)與合金元素(如Fe、Mg)的復(fù)合物也可能顯黃色。
實(shí)際生產(chǎn)中的控制策略
目標(biāo)為藍(lán)色膜:
降低鈍化劑濃度(Cr3? 0.5-1.5 g/L)。
縮短處理時間,控制溫度20-30℃。
采用酸性前處理(pH 3-4)并避免封閉處理。
目標(biāo)為黃色膜:
提高鈍化劑濃度(Cr3? 2-4 g/L)。
延長處理時間,溫度升至35-40℃。
使用含氟化物的活化劑,并高溫烘干(80-100℃)。
總結(jié)
成膜顏色(藍(lán)/黃)由鈍化劑成分、工藝參數(shù)、基材特性及后處理共同決定,核心控制點(diǎn)在于:
通過調(diào)節(jié)鈍化劑濃度、pH值和處理時間控制膜厚。
根據(jù)合金成分選擇適配工藝,優(yōu)化光干涉和化學(xué)顯色效果。
通過干燥和后處理調(diào)整最終顏色表現(xiàn)。
實(shí)際生產(chǎn)中需通過小試確定最佳參數(shù)組合,確保顏色穩(wěn)定性和功能性。