Патентованные растворы Алодин и Алокром
Фосфорная кислота (75%) |
A |
B |
C |
D |
E |
F |
Первичный кислый фосфат натрия (NaH2 PO4▪H2O) |
64 |
12 |
24 |
– |
– |
– |
Фторид натрия (NaF) |
– |
– |
– |
31.8 |
66.5 |
31.8 |
Фторид алюминия (AlF3) |
5 |
3.1 |
5.0 |
5.0 |
– |
– |
Кислотный фторид натрия (NaHF2) |
– |
– |
– |
– |
– |
5.0 |
Хромовая кислота (CrO3) |
– |
– |
– |
– |
4.2 |
– |
Бихромат калия (K2Cr2O7) |
10 |
3.6 |
6.8 |
– |
– |
– |
Серная кислота (H2SO4) |
– |
– |
– |
10.6 |
14.7 |
10.6 |
Плавиковая кислота (HCl) |
– |
– |
– |
– |
4.8 |
4.0 |
Вес покрытия новой пленки может быть определен путем очистки пленки в 70% растворе азотной кислоты. После нагревания покрытия или по прошествии 245 часаего уже нельзя подвергать очистке в азотной кислоте, однако его можно удалить с помощью жидкой соли. Наиболее эффективным параметром для оценки толщины покрытия является рентгеновское флуоресцентное свечение. Наличие вторичного флуоресцентного свечения у просвечиваемых рентгеновскими лучами образцов, является характеристикой присутствияв покрытии элементов,что делает возможной количественную и качественную оценку состава покрытия при наличие подходящего детектора. Существует и специальный инструмент для оценки предварительной обработки, названный Портаспек.
Для обеспечения антикоррозийной защиты хромато-фосфатное покрытие может иметь несколько микронов в толщину, однако, когда оно используется для предварительной обработки органического покрытия, то нормальное значение составляет 0.25 микрон (0.01 мил). В результате проведения химического, инфракрасного и термогравиметрического анализа выяснилось, что покрытие содержит:
Al |
9.41% |
Cr |
19.7% |
PO4 |
32.8% |
H2O |
26.1% |
Как уже было указано выше, покрытие так же содержит оксид хрома и фториды.
После предварительной обработки покрытие подвергается промывке в холодной воде на протяжении 10-15 секунд, рекомендуется использование противоточной промывки. 110 При этом происходит последовательное погружение покрытия на 10-15 секунд в 0.05% раствор хромовой кислоты или фосфорной кислоты (Диоксилитовая промывка), температура которой поддерживается на уровне 40-50º С. Сушка покрытий производится при температуре 40-65ºС.
В качестве альтернативы хромовой или фосфорной кислоте на конечном этапе промывки может использоваться бисульфит натрия в дистиллированной воде, что позволяет добиться лучшего сцепления с поверхностью. В других патентованных технологических процессах используютсясерные кислородосодержащие составы, которые совместно с ионами металла, типа бирилиума, борона, кальция и алюминия действуют в качестве восстановительных средств для шестивалентного хрома. Для хромато-фосфатных покрытий алюминия рекомендуется использование щелочной очистки (рН 9-11), особенно если на эти покрытия впоследствии предполагается нанесение краски на водной основе.
На отрезке значений температуры от 55 до 60 º С наблюдается реверсия скорости роста пленки, чему на настоящий момент не существует сколько-нибудь удовлетворительного объяснения. Проводится параллель с подобным же уменьшением скорости растворения алюминия в растворе. При нанесении покрытия методом иммерсии требуется больше времени для получения покрытия удовлетворительной толщины (приблизительно 20 мг/дм2, 200 мг/фут2), чем при нанесении покрытия методом напыления.
К преимуществам процесса относятся время предварительной обработки (пять минут) и низкая рабочая температура (комнатная температура, 17º С). Рабочее время можно сократить до 1 минуты с повышением температуры до 50º С. Использование метода напыления под давлением для нанесения раствора может привести к уменьшению времени предварительной обработки до нескольких секунд. Для предварительной обработки непрерывной ленты по поверхности распределяется раствор, содержащий 7-45 г/л CrO3 и 0.5-3 кратный избыток H3PO4.В результате этого можно получить покрытие с весом 2-12 мг/дм2
(20-2125 мг/фут2). Затем полоса нагревается до 165-330ºС на период 3-8 секунд, что позволяет получить аморфное покрытие.
Проблемы, связанные с концентрацией высокотоксичных ионов окиси хрома в отходах можно решить путем использования растворов, имеющих низкую концентрацию. Отработавшая вода, получаемая в результате этих технологических процессов, содержит только лишь малую концентрацию ионов окиси хрома, которые легко могут быть восстановлены до приемлемого уровня. Любые хроматы, оставшиеся в отходах после предварительной обработки могут так же быть легка
удалены. Несмотря на тот факт, что подобные растворы имеют значительно меньшую концентрацию, чем обычные хромато-фосфатные соединения, однако существуют свидетельства, говорящие об отличных эксплуатационных характеристиках красочного покрытия и коррозионной стойкости алюминиевых контейнеров и катушечного материала. Такие растворы обычно производятся из концентратов, содержащих нужные компоненты в правильной пропорции, например,.
CrO3 |
1.0 г/л |
H3PO4 |
3.9 г/л |
HF |
2.0 г/л |
Содержание составляющих компонентов в растворах для предварительной обработки может варьироваться следующим образом:
CrO3 |
0.005 – 0.2 г/л |
H3PO4 |
0.02 – 0.4 г/л |
HF |
0.015 – 0.04 г/л |
при рН менее 3.5.
В оптимальном составе содержится около 0.1 г/л CrО3, 0.09 г/л H3PO4 и 0.02 г/л HF. Используемые растворы могут так же содержать 0.005-20 г/л алюминия. Хорошие покрытия можно так же получить при времени предварительной обработки 2-40 секунд и при температурах от 15 до 65º С, однако наиболее предпочтительными условиями предварительной обработки является время 2-40 секунд и температура от 30 до 40º С. Использование солей кислот не рекомендуется вследствие того, что дополнительные катионы могут вмешиваться в процесс и отрицательно влиять на качество формируемого покрытия . Для дополнения состава может использоваться вода из под крана, однако при этом необходимо убедиться, что рН раствора не превышает 3.5, поэтому предпочтение отдается неионизированной воде.
В процессе предварительной обработки необходимо поддерживать концентрацию фторидов в пределах от 0.005 до 0.04 г/л, предпочтительнее всего от 0.015 до 0.030 г/л. Необходимо компенсировать все потери фторида, происходящие вследствие комплексообразования с алюминием и другими составляющими сплава, например, кальцием и магнием. Предварительная обработка этого типа может осуществляться методом напыления, иммерсии или прокатки.