Co to jest powłoka konwersyjna chromianowa?
Chromianowa powłoka konwersyjna jest procesem stosowanym do ochrony aluminium i niektórych innych metali przed korozją, która często nazywana jest rdzą. Korozja powstaje w wyniku reakcji metali i tlenu z obecną wilgocią lub wodą. Rdza jest tlenkiem metalu, w którym atomy tlenu reagują chemicznie z atomami metalu. Pozostawione nieskorygowane, utlenianie lub rdza mogą bardzo szybko zniszczyć metalowe części w warunkach wysokiej wilgotności.
Nawet w XXI wieku proces chemiczny budowy atomów chromu na powierzchniach metalowych nie był dobrze poznany. Wiadomo było, że części metalowe zanurzone w wodnym roztworze soli chromu i niewielkiej ilości kwasu utworzą na powierzchni bardzo cienką warstwę tlenku chromu. Proces powlekania konwersją chromianów można przeprowadzić w temperaturze pokojowej w ciągu zaledwie kilku minut.
Nie wszystkie metale mogą zaakceptować chromianową powłokę konwersyjną, ponieważ proces nie działa dobrze na żelazie lub stali. Można jednak najpierw nałożyć powłokę cynkową, a później dodać warstwę chromianową. Powłoka chromianowa nie spowalnia rdzewienia żelaza lub stali, ale chroni cynk chroniący stal. Powłoki chromianowe różnią się kolorem, od jasnych żółci do ciemnobrązowych, których część jest spowodowana grubością powłoki oraz w mniejszym stopniu chronionym metalem. Ciemniejsze powłoki zazwyczaj są nieco grubsze i zapewniają lepszą ochronę przed korozją.
Aluminium stało się popularnym metalem w nowym przemyśle lotniczym na początku XX wieku. Czyste aluminium jest bardzo miękkie, dlatego do wytworzenia lekkich, ale mocnych części do samolotów użyto mieszanin z miedzią i innymi metalami. Korozja szybko stała się problemem, a normalne farby jej nie zapobiegły. Stwierdzono, że powłoki z chromu zmniejszają korozję do dopuszczalnego poziomu.
Powłoka konwersyjna chromianowa jest często nazywana folią chemiczną, a warstwa powlekająca jest dość cienka, w przeciwieństwie do powłoki malarskiej lub cynkowej. Jedną z zalet powłok chromianowych jest ich zdolność do samoleczenia małych niedoskonałości, otarć i zadrapań. Atomy chromu mogą się powoli przesuwać w warstwie powłokowej i ostatecznie ponownie pokryją małe zadrapania lub uszkodzenia. Duże nacięcia lub wcierane obszary nie mogą się leczyć i wymagają ponownego leczenia.
Istnieje kilka etapów przetwarzania potrzebnych do pokrycia aluminium lub innych metali. Metale muszą być wyjątkowo czyste i zwykle są wielokrotnie myte i płukane mydłem, rozpuszczalnikami i wodą. Powierzchnię należy przygotować do chromianowej powłoki konwersyjnej przez wytrawienie powierzchni kwasem. Trawienie jest procesem, w którym powierzchnia metalu jest szorstka przez reakcję z roztworem kwasu, który chemicznie atakuje powierzchnię metalu. Płukanie należy wykonać ponownie po wytrawieniu i przed nałożeniem powłoki konwersyjnej chromianu.
Chromianowa powłoka konwersyjna jest również przydatna, gdy część wymaga pomalowania; na przykład aluminium nie przyjmuje dobrze farby, a malowane powierzchnie bardzo szybko ulegają degradacji. Wstępna obróbka aluminium z powłoką chromową tworzy powierzchnię, która dobrze współpracuje z farbami, i pozwoliła komercyjnym liniom lotniczym malować samoloty z identyfikacją ich firmy. Powłoki chromianowe nie zmniejszają znacznie przewodności elektrycznej, czyli zdolności do przenoszenia prądu elektrycznego. Może to być zaletą w samolotach lub innych pojazdach przewodzących prąd elektryczny przez części ramy. Farby i inne powłoki tworzą warstwy, które blokują przepływ prądu, co wymaga kosztownych projektów okablowania, aby rozwiązać problem.
Główną wadą stosowania powłok chromowych była toksyczność chromu. Typ zwany sześciowartościowym chromem jest bardzo toksyczny dla ludzi i zwierząt i pozostaje w środowisku przez bardzo długi czas. Zastosowanie mniej toksycznego trójwartościowego chromu rozpoczęło się pod koniec XX wieku, który odniósł pewien sukces, ale jest mniej skuteczny jako metalowy protektor niż sześciowartościowy. Badania objęły również inne powłoki z tytanem i cyrkonem, które znalazły pewne zastosowanie w zastosowaniach przemysłowych.