Nhôm và hợp kim của nhôm được sử dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp hóa chất, hàng không vũ trụ, điện tử, công nghiệp hàng hải, đồ gia dụng; do giá thành thấp, tỉ trọng nhẹ và tính chất cơ lí tốt.
 

Tuy nhiên việc ứng dụng nhôm và hợp kim bị giới hạn bởi tính chất hoạt động hóa học cao và khả năng chống ăn mòn kém. Mặc dù trong tự nhiên, nhôm và hợp kim dễ dàng hình thành một lớp oxit nhôm tăng khả năng chống ăn mòn, nhưng lớp oxit nhôm này dễ dàng bị ăn mòn do các tác nhân hóa học hoặc môi trường ẩm chưa clorua, hoặc do khiếm khuyết của lớp oxit nhôm.

Các phương pháp, kĩ thuật chống ăn mòn cho nhôm và hợp kim là lĩnh vực nghiên cứu quan trọng và không ngừng phát triển, đổi mới công nghệ. Đến nay có nhiều phương pháp được áp dụng, trong đó phương pháp Cromate nhôm được sử dụng rộng rãi nhất.

Cromate nhôm là gì?

Cromate nhôm thực chất là một quá trình phản ứng hóa học trên bề mặt nhôm, hay còn gọi là tạo lớp phủ chuyển đổi trên bề mặt nhôm, nó tạo ra một lớp hỗn hợp các chất hóa học gồm: Cr2O3, Cr2O3.xH2O, Cr(OH)3, CrOOH, Crx(CrO4)y, CrF3, CrFe(CN)6, AlOOH, Al2O3, AlF3.

Lớp phủ cromate hóa có cấu trúc vô định hình gồm các phức của Cr6+, Cr3+ tạo thành từ các phản ứng liên tiếp của kim loại, oxit kim loại nền với dung dịch axit chứa Cr6+

Hiện nay, chưa có cơ chế cụ thể nào, nhưng người ta chấp nhận cơ chế chung nhất là từ Cr6+  > Cr3+ , ở môi trường axit
 

Lớp phủ Cromate nhôm có thể màu vàng đồng, vàng bảy màu, xanh ghi, không màu…

Ngoài ra, còn có sản phẩm dùng cho tiền xử lý sơn tĩnh điện trên bề mặt nhôm, đó là công nghệ "không có crom, hay còn gọi là free cromate"

Đặc tính của lớp phủ Cromate nhôm:

Lớp phủ Cromate phụ thuộc nhiều vào kim loại nền.

Ảnh hưởng của độ pH, pH là yếu tố quan trọng để kiểm soát quá trình tạo lớp phủ thường là 1,2-2,6.

Đặc tính của lớp Crom quyết định tốc độ tạo lớp phủ.

Tác dụng của Cromate nhôm

Lớp phủ chuyển đổi trên bề mặt nhôm trong quy trình Cromate nhôm có tác dụng:

+ Bảo vệ  bề mặt nhôm (thực tế cái này không phải là chính, bởi nhôm có một lớp Al2O3 mỏng, bền vững trên bề mặt rồi)

+ Tạo lớp có nhiều màu sắc khác nhau: Vàng, xanh, không màu, vàng bảy màu….

+ Lớp phủ tạo thành các tinh thể xếp khít nhau, bền chắc (làm nền cho lớp sơn tĩnh điện, hay còn gọi tạo chân bám cho lớp sơn tĩnh điện)

+ Lớp phủ bền, mịn khít, (tạo độ đàn hồi, mịn, chắc cho lớp sơn tĩnh điện)

Ứng dụng của cromate nhôm

- Bảo vệ bề mặt nhôm.

- Có màu vàng sáng đến bảy màu, rất đẹp.

- Tạo chân bám cho sơn, tạo nền cho sơn.

- Tạo độ đàn hồi cho sơn.

Quy trình Cromate Nhôm và 1 số lỗi thường gặp:

1. Quy trình:

Quy trình Cromate nhôm tùy thuộc vào từng sản phẩm và điều kiện tiến hành mà được thực hiện theo số bể khác nhau, nhưng thông thường sẽ trải qua 6 bể (3 bể hóa chất và 3 bể nước)

Quy trình Cromate nhôm như sau:

Tẩy dầu > Rửa nước > Định Hình > Rửa nước > Cromate nhôm > Rửa nước > Rửa nước nóng > Sấy khô

Chi tiết:

Bước 1: Tẩy dầu mỡ trên nền nhôm

Trong quy trình cromate nhôm nếu trên bề mặt nhôm còn dầu mỡ thì sẽ ngăn cản dung dịch cromate phản ứng với bề mặt nhôm tạo lớp phủ chuyển đổi dẫn đến lớp phủ không đồng đều ảnh hưởng đến độ bám sơn.

Hóa chất tẩy dầu mỡ trên nền nhôm có rất nhiều loại : MC-03, MC-04, CS-600…
Tìm hiểu thêm về hóa chất tẩy dầu mỡ MC-03, CS-600

Phương pháp : có thể ngâm chi tiết hoặc phun lên bề mặt chi tiết

Thời gian: thời gian thích hợp ( 3-7,5 phút)  để hóa chất ngấm đều và ăn sâu để loại bỏ hết bụi bẩn, dầu mỡ bám trên bề mặt nhôm.

Hàm lượng của các chế phẩm tẩy dầu được sử dụng là 3 – 8% (w/v) trong điều kiện nhiệt độ thường, không cần thêm cất xúc tác.

Khi thấy xuất hiện những mảng dầu đã được tách ra khỏi bề mặt của nhôm hay những vết ố vàng, bụi bẩn đã có hiện tượng được tẩy sạch thì tiến hành bỏ nhôm ra khỏi hóa chất tẩy dầu mỡ.

Sau đó tiến hành rửa dưới nước sạch 2 lần liên tiếp, để nước xả vào nhôm cho đến khi tràn bề.

Bước 2: Đình hình lớp Cromate nhôm

Hóa chất định hình được sử dụng trong quy trình cromate nhôm  là DH500-S4 ở dạng dung dịch, màu nâu đỏ nhẹ, axit yếu.
 

DH500-S4 là chất hoạt động bề mặt, nhằm điều chỉnh mầm trước khi cromate nhôm, nhằm nâng cao chất lượng sản phẩm bề mặt nhôm, tránh mốc nhôm.

Hàm lượng: 10 ÷ 25 (w/v, g/l), trong điều kiện nhiệt độ thường và có sục khí nhẹ.

Phương pháp:  ngâm, thời gian ngâm khoảng: 1,5 ÷ 5 phút

Sau đó tiến hành rửa dưới nước sạch 2 lần liên tiếp, để nước xả vào nhôm cho đến khi tràn bề.

Bước 3: Cromate nhôm

Tiếp theo nhôm được tạo lớp phủ cromate bằng cách cho vào bể chứa dung dịch hóa chất cromate. Quá trình cromate diễn ra ở nhiệt độ thường trong khoảng 1- 3 phút.  Hàm lượng hóa chất 3-5% (w/v).

Trên bề mặt nhôm hình thành lớp cromate với màu sắc tùy thuộc vào dung dịch sử dụng để cromate.

Các chế phẩm cromate nhôm thường dùng: CR-323A màu vàng đồng , CR-323B Bảy màu đến vàng , CR-323C màu xanh ghi, CR-323E Không màu, CR-323Free không có crom.
Tìm hiểu chi tiết các chế phẩm Cromate nhôm

Tùy theo đặc tính lớp cromate nhôm , màu sắc muốn tạo cho nhôm, hệ thống dây truyền và điều kiện môi trường và con người mà các doanh nghiệp, cá nhân chọn sản phẩm phù hợp nhất.

Sau đó tiến hành rửa dưới nước sạch 2 lần liên tiếp, để nước xả vào nhôm cho đến khi tràn bề.

Có thể thêm bước rửa nước nóng ở nhiệt độ 45÷85 oC, sau đó sản phẩm được đem đi sấy khô.

Kết quả mà quá trình cromate nhôm cần đạt được:

+ Bề mặt của nhôm được làm sạch, quá trình xử lý bề mặt đạt được hiệu quả cao.

+ Sau quá trình cromate nhôm thì bề mặt nhôm bắt buộc phải tạo được ra một lớp màng cromate màu vàng (bảy màu), đây là lớp màng được sử dụng để bảo vệ bề mặt nhôm khỏi bị ăn mòn, chống gỉ, tạo chân bám cho lớp sơn …

Quy trình cần được tuân thủ theo những quy định, hướng dẫn sử dụng và hướng dẫn của nhân viên kỹ thuật để đạt được kết quả cao nhất.

Bảng Quy trình Cromate Nhôm

Tên bể

Thông số kỹ thuật

Ghi chú

Tẩy dầu mỡ nhôm

Tên hóa chất

MC – 04

Tẩy sạch lớp dầu mỡ trên bề mặt nhôm

Phương pháp

Ngâm, (phun)

Hàm lượng, (%)

3 ÷ 8

Nhiệt độ, (oC)

thường

Thời gian, (phút)

5 ÷ 30

Rửa nước

Sạch, chảy tràn

Rửa nước

Sạch, chảy tràn

Cromate nhôm

Tên hóa chất

CR – 323A

Tạo lớp cromate nhôm màu vàng trên bề mặt nhôm, tạo lớp bám sơn

Phương pháp

Ngâm

Hàm lượng, (%)

3 ÷ 8

Nhiệt độ, (oC)

Thường

Thời gian

1.5   ÷ 5 phút

Rửa nước

Sạch, chảy tràn

Rửa nước

Sạch, chảy tràn

 

Một số chế phẩm Cromate nhôm:

Có nhiều chế phẩm được đưa ra trên thị trường như:

CR-323A: Tạo bảy màu tới màu vàng đồng trên bề mặt nhôm, bảo vệ bề mặt nhôm.

CR-323B: Tạo màu vàng đến bảy màu trên bề mặt nhôm, bảo vệ bề mặt nhôm, tạo chân bám cho lớp sơn tĩnh điện.

CR-323C: Tạo màu ghi xanh ghi trên bề mặt nhôm.

CR-323E: Tạo một lớp cromate nhôm không màu trên bề mặt nhôm.

CR-323Free: Tạo ra lớp phủ chuyển đổi trên bề mặt nhôm mà không chứa crom. Thích hợp để chuẩn bị bề mặt nhôm trước khi sơn phủ để cải thiện tính chống ăn mòn và độ kết dính của bề mặt.

Ngoài ra còn một số chế phẩm được sử dụng trong quy trình Cromate nhôm như:

CR-300: chất bảo vệ bề mặt nhôm, giúp chống mốc nhôm, xỉn nhôm sau khi tẩy sơn.

CR-301: chế phẩm cromate nhôm 3+, giúp chống mốc, xỉn nhôm.

DH500-S4: chế phẩm định hình trước cromate nhôm.

MC-03, MC-04: chế phẩm tẩy dầu nhôm.

CS-607: chế phẩm tẩy sáng bề mặt nhôm.


Một số lỗi thường gặp trong quy trình Cromate nhôm:

Sản phẩm nhôm sau khi Cromate được coi là chuẩn khi đáp ứng được các tiêu chí sau:

- Màu vàng sáng đến 7 màu, rất đẹp, mịn đều chắc.
- Bề mặt kim loại sáng và bóng khi tiếp xúc ánh nắng.
- Nhôm không bị sùi, loang lổ màu.

- Một số lỗi khiến sản phẩm nhôm không đạt tiêu chuẩn:

+ Nhôm sau khi được xử lý ra bột, dạng phấn, lau rất bụi.

+ Màng lau nhiều ra hết màu, lộ ra lớp màng nhôm.

+ Màu nhôm tối màu và xỉn.

+ Bề mặt nhôm bị loang lổ, không đều

+ Lớp màng đẹp xong sơn vẫn bị bong.