1. Khái niệm

Cromat hóa bề mặt nhôm là tạo một lớp màng Cromat (lớp oxy hóa) từ phản ứng hóa học giữa bề mặt kim loại nhôm và hóa chất trong dung dịch thông qua quá trình ngâm đơn giản. Lớp màng này rất ổn định trong không khí, khó bị biến màu, không bị nhiễm bẩn  và tạo một lớp bám dính tốt cho sơn, được dùng trong quá trình tiền xử lý sơn tĩnh điện. 
Lớp phủ cromat có thể có các màu như vàng tươi, vàng đồng, bày màu, không màu, xanh oliu, xanh lá cây, xám đậm,…
màu lớp phủ crommat hóa chất việt quang
 

2. Cơ chế hình thành lớp phủ cromat trên nhôm

Sự hình thành của lớp phủ cromat là một quá trình từ phản ứng oxi hóa khử giữa các ion cromat hoặc dicromat trong dung dịch và bề mặt nhôm. Ở pH < 2, Cr6+ trong dung dịch tồn tại ở trang thái cân bằng sau :
2HCrO4- + 2H+      ↔  Cr2O72-  +  H2O
Cả hai ion này đều là những tác nhân oxi hóa mạnh:
HCrO4-   +  7H+  +   3e-   →  Cr3+  +  4H2O                  
Cr2O72-   +   14H+    +    6e-  →    2Cr3+   +    7H2O        
Với sự có mặt của các chất oxi hóa này Al0 được oxi hóa thành Al3+, trong khi đó Cr6+ bị khử về Cr3+. Ngoài ra quá trình khử của Hydro và Oxi cũng có thể xảy ra:
2H+   +   2e-    →   H2
O2   +  4H+   +   4e-    →  2H2O
Tất cả các phản ứng trên đều là phản ứng tiêu thụ proton dẫn đến sự tăng pH trên gần bề mặt kim loại và đây cũng là nguyên nhân hình thành hỗn hợp nhôm vô định hình (amorphous aluminiun), nhôm hydrat (nhôm ngậm nước) và hỗn hợp hydroxide crom. Phản ứng được đề xuất xảy ra như sau:
Cr2O72-  + Al0   +  2H+   +   H2O   →   2CrOOH↓  +   2AlOOH↓
Tuy nhiên trên thực tế, trong lớp phủ cromat có một lượng rất nhỏ Al, chủ yếu vẫn là hỗn hợp hydroxide crom, oxit crom,….
Phản ứng được đề xuất cho thấy sự tạo thành hỗn hợp các hợp chất crom trên bề mặt nhôm:
2Al0   +   Cr2O72-   +   8H →  2Cr(OH)3    +   2Al3+   +  H2O
2Al0  +  2HCrO4-   +   8H+   →  2Al3+   +  Cr2O3.3H2O    +   2H2O
Quy trình cromat hóa chất việt quang
Hình ảnh mô tả sự hình thành lớp phủ cromat trên nhôm
 
Nhưng để quá trình chuyển đổi lớp phủ diễn ra nhanh hơn thì bề mặt nhôm trước khi đưa vào hỗn hợp cromat cần được hoạt hóa bề mặt để loại bỏ lớp oxit ban đầu trên nhôm, giúp kích hoạt bề mặt nhôm. Khi đã loại bỏ lớp oxit ban đầu trên nhôm thì dung dịch cromat dễ dàng thâm nhập và tiếp xúc với kim loại nhôm để tạo ra lớp phủ cromat được đều hơn, bền hơn, màu cromat tươi hơn. Chất hoạt hóa đóng vai trò thúc đẩy quá trình cromat nhanh hơn.

Vậy, cơ chế hình thành lớp phủ cromat có thể được giải thích như sau: Đầu tiên là sự hòa tan lớp oxit nhôm nhờ hóa chất kích hoạt bề mặt nhôm, sau đó là chuỗi phản ứng oxi hóa khử giữa các ion cromat hoặc dicromat trong dung dịch và bề mặt nhôm để hình thành nên các kết tủa Cr2O3, Cr2O3.xH2O, Cr(OH)3, CrOOH, Crx(CrO4)y, AlOOH, Al2O3…bám trên bề mặt nhôm tạo thành lớp phủ cromat.

Sự hình thành lớp kết tủa chromium hydroxide trên nhôm