アルミニウム合金のクロムフリー表面不動態化処理

アルミニウムの用途

 アルミニウムは、非鉄金属の中で最も生産性が高く、広く使用されている金属材料である。構造用金属材料の生産では、鉄と鋼に次ぐ第2位である。

オール・アルミニウム製エンジン   

ダイカスト製造におけるアルミ鋳造ブロックの利点は、軽量であることで、軽量化による燃料節約が可能です。同じ排気量のエンジンでは、アルミブロックエンジンを使用することで約20kgの軽量化が可能です。車両重量が10%減るごとに、燃料消費は6～8%削減できます。

クロメート表面処理の欠点

クロメート処理法では、廃液中に多量の六価クロムイオンが含まれるが、GB 8978-1996「下水総合排出基準」によると、廃液中の六価クロム濃度は0.5mg/L以下となっている。 しかし、六価クロムイオンは人体に対して発がん性がある。六価クロム化合物の長期暴露は、肺がん、上気道がん、消化器がんのほか、皮膚炎、アレルギー性皮膚反応、湿疹性皮膚反応、呼吸器疾患、眼疾患、口腔粘膜病変、胃腸炎、腎機能障害などの急性中毒を引き起こす可能性がある。

  環境にやさしい社会のニーズに応えるため、表面処理はクロメート処理に取って代わる方向にあります。そのため、環境汚染の低減を目標としています。

クロムフリー表面不動態化

現在のところ アルミニウム ジルコニウム系、チタン系、マンガン酸塩系、モリブデン酸塩系、希土類系、リチウム塩系、ケイ酸塩系、タンニン酸塩系などのクロムフリー化学酸化。現在、国産アルミ合金の陽極酸化皮膜は、レアアースによる表面処理でクロム封孔処理をしていない。セリウム塩または他の希土類塩を使用して、常温金属塩を使用する方法の効果の処理に、クロム酸塩陽極酸化皮膜の効果は似ています。

表面不動態化に影響を与える要因

-セリウム塩濃度
-被膜形成酸化剤（過マンガン酸カリウム）濃度
-製膜促進剤（アンモニウム塩）濃度
-温度
-時間

実験手順：

1.脱脂処理
  溶剤をしみこませた脱脂綿で拭いて油を落とし、きれいな綿布で数回拭く。よく使われる溶剤は、トリクロロエチレン、酢酸エチル、アセトン、ブタノン、ガソリンなど。
2.研磨 
手動研磨、すなわちサンドペーパー研磨は実際の必要性に応じて使用され、化学研磨液は研磨に使用される。
3.アルミニウムの酸化
最適な実験パラメーターと条件を見つけるために、単一変数法が用いられた。
4.結果テストとフィードバック
耐食性は酸スポット腐食法で、強度は硬度計で試験した。また、電子顕微鏡で観察者の微細構造を観察した。欠点については、その後改善する。

期待される結果

  1.処理されたアルミ合金は、従来のクロメート処理されたアルミ合金の耐食性と機械的強度を満たすか、それを上回ることができる。

    2.クロム酸塩処理の段階的な代替は、実現可能で信頼性が高く、できれば工業用途に適している。六価クロムイオンが環境や人命・健康に与える害を大幅に削減し、工業生産を環境に優しい方向に発展させることができる。

    3.SIT閉鎖報告書一式。

アルミニウム用途とクロムフリー不動態化処理に関するよくある質問（FAQ）

1. 自動車エンジンにおけるアルミの利点は何ですか？

アルミ製エンジンは、軽量化（約20kgの軽量化）によって燃料消費量を大幅に削減し、車両重量10%の削減で6%～8%の燃料を節約できる。

2. クロメート仕上げの主な危険性は？

クロメート処理は発がん性のある六価クロムを生成し、肺がんや皮膚病などの健康障害を引き起こす。

3. クロムフリー不動態化処理に代わる主流は？

主流の方法には、ジルコニウム、チタン、希土類（セリウム塩など）、シリケート系があり、クロメート系に近いが、より環境に優しい。

4. クロムフリー不動態化の効果に影響を与える主な要因は何ですか？

セリウム塩濃度、酸化剤（過マンガン酸カリウム）、促進剤（アンモニウム塩）、温度、処理時間が、影響を与える中心的な要因である。

5. 処理したアルミ合金の特性を試験するには？

この工程は、酸腐食による耐食性試験、硬度計による強度測定、電子顕微鏡による微細構造の観察によって最適化される。

6. クロムを含まない処理は、工業用途の基準を満たすことができますか？

実験的な目標は、耐食性と機械的強度の点でクロメート処理を凌駕し、環境に優しいプロセスの産業的代替を促進することである。

7. アルミニウムの表面処理実験にはどのような段階がありますか？

工程は、脱脂（溶剤による拭き取り）、研磨（手作業／化学的）、酸化（パラメーターの最適化）、性能テストの4段階に分けられる。

8. なぜクロムフリーの表面処理技術を推進するのか？

六価クロム汚染の低減は、環境および健康リスクを低減し、グリーン製造の傾向や国際的な環境規制に沿ったものである。

9. 希土類セリウム塩処理の利点は何ですか？

セリウム塩の不動態化効果はクロム酸塩に近く、コストがコントロールでき、毒性も低い。

10. 産業環境保護にとって、この研究はどのような意義があるのか？

クロムフリー技術の適用が成功すれば、アルミニウム産業は排出量を削減し、持続可能な開発を推進し、企業のコンプライアンス・リスクを軽減することができる。