Chromianowanie - antykorozyjna zewnętrzna warstwa kryjąca
Chrom VI – sześciowartościowy pełni istotną rolę w procesie przygotowania powierzchni aluminium przed malowaniem jako inhibitor korozji. Ze względu na swoje antykorozyjne właściwości, chrom jest stosowany jako zewnętrzna warstwa pokrywająca elementy stalowe, aluminiowe, poprawiająca ich wygląd oraz chroniąca przed korozją, jest także składnikiem stali nierdzewnych (chromowych).
Rozróżnia się dwa typy chromianowania:
- zielone – tzw. fosforochromianowanie – Chromate 22;
- żółte.
Głównymi składnikami zielonego chromianowania są: kwas fosforowy, kwas fluorowodorowy oraz kwas chromowy. PH jest utrzymywane na poziomie 1,7-1,9 przez dodawanie kwasu fosforowego i związków buforujących. Temperatura kąpieli powinna wynosić od 15ºC do 25ºC. Rysunek 1 przedstawia strukturę aluminium poddanego zielonemu chromianowaniu. Główną warstwę stanowi hydrat ortofosforanu chromu z domieszką tlenku chromu. Warstwę przejściową między aluminium a powłoką główną tworzą fluorki i tlenki aluminium. Fosforochromianowa powłoka ma zielone zabarwienie, a jej intensywność zmienia się od opalizującej do ciemnej zieleni, w zależności od masy powłoki - 0,4-1,2 g/m².
Produkt do żółtego chromianowania składa się głównie z bezwodnika chromowego (lub innego źródła anionu chromianowego), kwasu fluorowodorowego bądź jego soli. Kwas azotowy jest dodawany w celu zapewnienia odpowiedniego pH wynoszącego około 1,8-2,1. Każdy z producentów posiada własny, zastrzeżony skład, zapewniający lepsze warunki pracy w przemysłowym użyciu. Temperatura kąpieli powinna oscylować w okolicy 25ºC. Do procesu można dołączyć akcelerator, kiedyś najczęściej w postaci heksacyjanożelazianu (II) potasu. Obecnie bierze się pod uwagę szkodliwość cyjanków względem środowiska, co znacznie obniża częstotliwość ich stosowania. Najbardziej zewnętrzną, cienką warstwę aluminium, które zostało poddane chromianowaniu, stanowi żelazocyjanek chromu wraz z hydratem tlenku chromu (VI). Główną warstwę tworzy powłoka hydratu tlenku chromu (VI). Wewnętrzną warstwę, jaka tworzy się pomiędzy aluminium a powłoką chromianową, stanowią niewielkie ilości tlenku aluminium, fluorku aluminium.
Związki chromu (VI), które wykorzystuje się w procesie chromianowania, zaliczane są do substancji toksycznych i kancerogennych, ich odpady podlegają ściśle określonym reżimom podczas utylizacji. Z tego względu podjęto działania redukujące ilość chromu (VI) w preparatach do chromianowania. W takich przypadkach proces pokrywania powierzchni zachodzi przy stosunkowo niskiej zawartości chromu. Doskonałym przykładem jest Chromate 12 LC firmy AD Chemicals B.V. - przy jego zastosowaniu ilość odpadów zawierających chrom spada o 60-70 %. Różnice w opisanych procesach chromianowania nie są znaczne. Oba typy chromianowania dają podobne efekty. Żółte chromianowanie jest bardzo czułe na obecność pozostałości tlenkowych, które mogą być jeszcze obecne po procesie deoksydacji. Tyczy się to zwłaszcza wytłaczanych profili aluminiowych, które zazwyczaj mają grubą i nieregularną warstwę tlenku wraz z innymi zanieczyszczeniami. Użycie zielonego chromianowania do tego typu profili może dać lepszą jakość powierzchni wraz z lepszą przyczepnością dla powłok lakierniczych. Żółte chromianowanie z kolei zapewnia lepszą ochronę antykorozyjną.
ADC Technologies
Holenderska firma AD Chemicals B.V. z wyłącznym polskim przedstawicielem ADC Technologies posiada w swojej ofercie szeroki asortyment preparatów do chromianowania aluminium i obróbki bezchromowej, fosforanowania, odtłuszczania, trawienia, nakładania powłok konwersyjnych i innych.
Rozpoczęto również poszukiwania alternatywnych technologii zabezpieczeń antykorozyjnych w celu wyeliminowania obecności chromu VI. Skład chemiczny produktu do technologii bezchromowej jest zróżnicowany, związki cyrkonu, tlenu, fluoru czy tytanu tworzą trwałe powłoki na powierzchni aluminium, dając mu doskonałą odporność na korozję.
Masa jednostkowa wytworzonej bezbarwnej powłoki jest niewielka i waha się od ok. 0,1 do 0,4 g/m², jej grubość wynosi około 8 nm. Obróbka bezchromowa przy pomocy nowoczesnych preparatów, takich jak Precoat CR Free, zaliczana jest do metod „no-rinse”, czyli bez płukania końcowego. Niska temperatura pasywacji (5-40ºC) zmniejsza znacznie zużycie energii, co jest jedną z wielu zalet tego typu procesu. Kolejnymi plusami preparatu Precoat CR Free jest krótki czas obróbki wynoszący 30-90 s wraz z efektami końcowymi – doskonałą ochroną antykorozyjną wraz ze znakomitą przyczepnością do podłoża powłoki lakierniczej.
Technologie alternatywne do procesów chromianowania spełniają wszelkie wymagania technologiczne, ekonomiczne i ekologiczne.
mgr inż. Katarzyna Kasperek
specjalista ds. procesów chemicznych
ADC Technologies
