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2、正交試驗設計
確定雙氧水和氟鋁酸鹽制備鈍化膜的處理液，經過研究分析得出，處理液的PH值、處理的時間、雙氧水的濃度、氟鋁酸鹽的濃度這四個因素對成膜的性能有著重要的影響，因此采用了四因素三水平正交試驗對鈍化工藝進行優化。以終端成品涂層的附著力性能的檢測試驗作為判斷的指標，通過檢測對比分析四個因素對成膜性能的影響，最終確定得出成膜的最佳工藝參數。
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水平 |
因素 |
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A |
B |
C |
D |
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氟鋁酸鹽濃度(g/L) |
雙氧水濃度(ml/L) |
處理液
PH值 |
處理的時間
(sec) |
|
1 |
2.0 |
20 |
2.0 |
60 |
|
2 |
2.5 |
25 |
2.5 |
90 |
|
3 |
3.0 |
30 |
3.0 |
120 |
3、實驗數據分析
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實驗
編號 |
A |
B |
C |
D |
指標 |
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氟鋁酸鹽濃度(g/L) |
雙氧水濃度(ml/L) |
處理液
PH值 |
處理的時間
(sec) |
涂層
附著性能 |
|
1 |
2.0 |
20 |
2.0 |
60 |
1級 |
|
2 |
2.0 |
25 |
2.5 |
90 |
0級一般 |
|
3 |
2.0 |
30 |
3.0 |
120 |
0級較好 |
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4 |
2.5 |
30 |
2.0 |
90 |
1級 |
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5 |
2.5 |
20 |
2.5 |
120 |
0級較好 |
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6 |
2.5 |
25 |
3.0 |
60 |
0級最佳 |
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7 |
3.0 |
25 |
2.0 |
120 |
1級 |
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8 |
3.0 |
30 |
2.5 |
60 |
0級一般 |
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9 |
3.0 |
20 |
3.0 |
90 |
0級一般 |
根據上述正交試驗數據分析得出，各因素對成膜影響的重要性排序由大到小為：處理液PH值>雙氧水的濃度>氟鋁酸鹽的含量>處理的時間，針對處理液PH值的重要性，通過上述正交試驗數據分析確定處理液PH最佳值為3.0。
雙氧水能夠促進鋁合金快速并且均勻地成膜，是氟鋁酸鹽鈍化成膜的良好促進劑，由上述數據表得知雙氧水的濃度在25ml/L時其涂層性能達到最好。由此可以確定雙氧水的最佳濃度為25ml/L。
氟鋁酸鹽是影響鈍化膜表面質量的重要因素，由上述數據表可以得出鈍化膜的表面質量隨著氟鋁酸鹽的含量升高先增加變好后逐漸降低，其涂層附著性能在2.5g/L時達到最佳。由此可以確定氟鋁酸鹽的最佳含量為2.5g/L。
從正交試驗數據表中可以看出處理時間的長短對成膜的影響最小，確定鈍化處理時間在90sec狀態較好。
綜上所述，四因素三水平正交試驗的較優水平為A2B2C3D1。
五、實驗分析結果
本文采用雙氧水-氟鋁酸鹽鈍化工藝對鋁合金噴涂無鉻前處理技術的研究，通過上述實驗探討進行優化組合，得出的結果如下：
1、雙氧水的最佳濃度為25ml/L
雙氧水是參與鈍化成膜的重要成分，在處理液中起著成膜氧化促進劑的作用，其濃度對鈍化膜的形成速度和表面質量都有著重要的影響，由上述數據表得知雙氧水的濃度在25ml/L時其涂層性能達到最好。
2、氟鋁酸鹽的最佳含量為2.5g/L
氟鋁酸鹽是鈍化液的主鹽成分，起到加快成膜速度的作用，氟鋁酸鹽是影響鈍化膜質量的重要因素，由上述數據表可以得出鈍化膜的表面質量隨著氟鋁酸鹽的含量升高先增加變好后逐漸降低，其涂層附著性能在2.5g/L時達到最佳。
3、處理液PH最佳值為3.0
處理液PH值在臨界值3.0時鈍化膜的形成速度最快，完整性最好，致密度最高，同時其涂層的附著性和耐蝕性也是最佳的。
綜合分析確定最佳工藝方案為A2B2C3D1，即雙氧水-氟鋁酸鹽鈍化工藝的最佳方案是：雙氧水的濃度為25ml/L，氟鋁酸鹽的含量為2.5g/L，處理液PH值為3.0，反應時間為90sec，處理溫度為常溫。
六、技術優勢概述
研究表明,利用氟離子對鋁的強刻蝕性迅速形成穩定的氟鋁絡合離子、進而反應產生氟鋁酸鹽沉淀的原理在鋁合金表面形成轉化膜。雙氧水-氟鋁酸鹽鈍化化膜技術優點如下：
1、綠色環保節能
鋁合金表面氟鋁酸鹽轉化膜制備技術不使用六價鉻鉻和磷酸鹽，生成的轉化膜自然不含六價鉻和磷酸鹽。采用這種技術處理的鋁合金不僅環保，廢舊產品的回收也更為方便。另外，氟鋁離子對鋁合金的強刻蝕性，使得氟鋁酸鹽轉化膜能夠在常溫條件下(10～40度)在鋁合金表面形成。
2、高效性能穩定
氟離子對鋁的強刻蝕性以及氟鋁絡合離子的高度穩定性，使得氟鋁酸鹽轉化膜常溫條件下短時間(1～5分鐘)就能夠在鋁合金表面形成。與傳統的鉻酸鹽轉化膜和磷化膜技術不同，氟鋁酸鹽轉化膜技術由于鋁合金表面被刻蝕的鋁離子本身參與了氟鋁酸鹽轉化膜的生成，使得膜層顆粒細小、致密，轉化膜與鋁合金本身基體結合牢固，耐蝕性能好、與有機涂層附著力強。
3、工藝操作簡便
處理過程關鍵的控制條件是PH。雖然鋁刻蝕過程轉化液PH將上升，但由于氟鋁酸鹽轉化膜的形成與PH無關，結果使得轉化反應過程中轉化液的PH幾乎不發生變化。又由于轉化反應在常溫條件下進行，因此，生產處理過程工藝控制操作簡單，使用、維護方便。
4、適用范圍廣、通用性好
通過在轉化液中加入配位化合物絡合反應過程中鋁合金表面溶解出來的銅、鋅、鎂等金屬離子（詞條“金屬離子”由行業大百科提供），可以消除這些有害雜質對轉化膜形成的影響，因而該工藝不僅適用于一般鋁合金，還適用于銅、鋅或鎂含量較高的航天航空、鑄造等其他鋁合金。
總之，與三價鉻鹽、高錳酸鹽和鋯鈦鹽三種鋁合金表面無鉻轉化膜處理技術相比，氟鋁酸鹽轉化膜新技術具有綠色環保節能、高效高性能、工藝操作簡便、適用范圍廣泛等許多優點而具有極強的市場競爭力，市場應用前景非常廣闊。
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