表面加工技術 鋁合金解讀

1、 表面加工技術課程論文 鋁合金表面處理國內(nèi)外研究現(xiàn)狀(The research status at home and abroad for surface treatment of aluminum alloy) 學院名稱： 材料科學與工程學院 專業(yè)班級： 復合材料 4567 學生姓名： 不知道 學 號： 3110706345 指導教師： 正在找 鋁合金表面處理國內(nèi)外研究現(xiàn)狀重點介紹了鋁合金的陽極氧化、,摘要：摘要：簡要介紹了鋁合金表面處理技術的新進展 電鍍、化學鍍和微弧氧化、激光熔覆等工藝。 關鍵詞：關鍵詞：鋁合金；表面處理；陽極氧化；電鍍；化學鍍；微弧氧化；激光熔覆The research

2、 status at home and abroad for surface treatment of aluminum alloy technotreatment paper described the recently progress on surface Abstract:This alloys aluminum aluminum alloys.Some surface treatment processes of logy of oxianodizing,electroplating,electroless plating,micro-arc were introduced.Such

3、 as etc. dation,laser clad treatment;anodizing;electroplating;electroless alloys;surface words:aluminum Key clad.oxidation;laser plating;micro-arc 前言 近 20 年來,我國鋁合金建筑型材的發(fā)展非常迅速。上世紀 80 年代中期,我國分別從東亞和西歐引進了 2 條手動臥式生產(chǎn)線,其年產(chǎn)量只有 3 000t,90 年代末期從日本引進了全自動陽極氧化電泳涂裝大型立式生產(chǎn)線,年產(chǎn)量超過了 30 000t。80 年代中期,我國以錫鹽電解著色穩(wěn)定劑、氟化鎳冷封孔

4、添加劑、長壽命堿洗添加劑及其相配套的工藝制度,形成了綜合東西方技術特點的表面處理生產(chǎn)體系,到本世紀建成了多家特大型企業(yè),從事陽極氧化電泳涂漆生產(chǎn)?，F(xiàn)在,我國 4t,超過全世界產(chǎn)量的 1/2,成為 500 的建筑鋁型材表面處理年產(chǎn)量已經(jīng)超過10名副其實的鋁合金建筑型材生產(chǎn)強國。我國的鋁型材表面處理技術已經(jīng)沖破單一的陽極氧化工藝格局,形成了電泳涂漆、粉末噴涂和氟碳漆噴涂等全面配套的完整的生產(chǎn)體系。不僅如此,我國在這方面的檢測標準、檢測方法、試驗裝備等已經(jīng)全面接軌國際先進標準和規(guī)范?？傊?我國的鋁型材陽極氧化生產(chǎn)規(guī)模、裝備 水平、技術水準和產(chǎn)品質(zhì)量已經(jīng)全面達到國際先進水平。 1 鋁及鋁合金鋁及鋁合金

5、 鋁及鋁合金的基本特性，鋁合金在現(xiàn)代工業(yè)上應用甚為廣泛，其主要原因為其具有以下特性: 輕量性、耐蝕性、成形性、強度性、切削性、表面處理性、導電性、易加工性、無毒性、無磁性、熔接性、導熱性、無低溫脆性、再生性、反射性。鋁之價格雖較一般碳鋼高，但易於回收重熔使用，為地球上可充分且有效利用之資源。 鋁是元素周期表中第三周期主族元素,為面心立方晶格,無同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變,延展性好、塑性高,可進行各種機械加工。鋁的化學性質(zhì)活潑,在干燥空氣中鋁的表面立即形成厚約 13nm 的致密氧化膜,使鋁不會進一步氧化并能耐水;鋁是兩性的,既易溶于強堿,也能溶于稀酸。鋁在大氣中具有良好的耐蝕性。純鋁的強度低,只有通過合金化才

6、能得到可作結(jié)構(gòu)材料使用的各種鋁合金。鋁合金的突出特點 是密度小、強度高。鋁中加入 Mn、Mg 形成的 Al-Mn、Al-Mg 合金具有很好的塑性和較高的強度,稱為防銹鋁合金,如 3A21,5A05。硬鋁合金的強度較防銹鋁合金高,但防蝕性能有所下降,這類合金有 Al-Cu-Mg 系如 2A11,2A12。Al-Cu-Mg-Zn 系為超硬鋁,如 7A04,7A09。新近開發(fā)的高強度硬鋁,強度進一步提高,而密度比普通硬鋁降低 15%,且能擠壓成型,可用作摩托車骨架和輪圈等構(gòu)件。Al_Li 合金可制作飛機零件和承受載重的高級運動器材。通過在鋁中加入 3%5%(質(zhì)量分數(shù))的比鋁更輕的金屬鋰,就可以制造出

7、強度比純鋁高 20%25%,密度僅 2.5 t/m3 的鋁 鋰合金。這種合金用在大型客機上,可以使飛機的重量減少 5 t 多,而載客人數(shù)不減。然而,鋁的腐蝕電位較負,全面腐蝕比較嚴重。鋁及其合金的腐蝕形態(tài)常見的1。為了克:有點腐蝕、電偶腐蝕、縫隙腐蝕、晶間腐蝕、絲狀腐蝕和層狀腐蝕服鋁合金表面性能方面的缺點,擴大應用范圍,延長使用壽命,表面處理技術是非常重要的一環(huán),用以解決或提高防護性、裝飾性和功能性三大方面的問題。 鋁合金在航空、電子、汽車、建筑、輕工業(yè)等領域應用廣泛。采用壓鑄技術可以高速生產(chǎn)精度高、形狀復雜且重量輕的鋁合金零部件。因此，壓鑄鋁合金的使用量正逐年增加。由于硅和銅等元素的加入，使

8、壓鑄成型鋁合金零件耐蝕性明顯降低，陽極氧化處理不易獲得均勻的保護膜。另外，其表面硬度低，容易磨損，2-4 。外表光澤不能保持長久，耐臟性、裝飾性差 雖然有報道稱鉻酸鹽化學轉(zhuǎn)化膜技術是一種較好的鑄鋁合金表面處理方法，但由于六價鉻在自然環(huán)境條件下不能自然分解，易在生物和人體內(nèi)積聚而導致病變。水中含微量的鉻(達到 0.1 mg/L 時)就會使人產(chǎn)生鼻出血、乳腺癌、霍奇金、流產(chǎn)、白血病、脊椎骨退化等各種病癥。因此，我國已于 2007 年 3 月 1日起5-6。此外， RoHS 指令，禁止在轉(zhuǎn)化處理過程中使用六價鉻等有害物質(zhì)執(zhí)行歐盟傳統(tǒng)的鑄鋁化學鈍化前處理硝酸氫氟酸混酸出光工序，在生產(chǎn)過程中產(chǎn)生大量的氮

9、氧化物、氟化氫等有毒氣體，給生產(chǎn)車間、周圍環(huán)境、工人健康和社會7-8。因此，在鑄鋁合金表面研究開發(fā)耐蝕性好的的可持續(xù)發(fā)展造成嚴重的影響環(huán)保型無鉻化學轉(zhuǎn)化處理新技術、新工藝，有十分重要的意義。 2 2 鋁合金陽極氧化鋁合金陽極氧化22 將鋁及其合金置于適當?shù)碾娊庖褐凶鳛殛枠O進行通電處理的過程稱為陽極氧化。經(jīng)過陽極氧化,鋁表面能生成厚度為幾微米至幾百微米的氧化膜。此氧化膜的表面為多孔蜂窩狀,較之鋁合金的天然氧化膜,其耐蝕性、耐磨性均顯著提高。采用不同的電解液和工藝條件,就能得到不同性質(zhì)的陽極氧化膜。陽極氧化有鉻酸陽極氧化、草酸電解液陽極氧化、硫酸陽極氧化。硫酸陽極氧化與草酸和鉻酸陽極氧化相比,工作

10、電壓更低,電解液更價廉,操作更簡單,氧化膜裝飾性更9-10。目前 95%所以這種工藝很快得以普及以上的陽極氧化是在硫酸中進行強,的。陽極氧化的基本工藝過程如下。 2.12.1 前處理 11 2.1.1 機械處理 機械處理一般可分為拋光(包括磨光、拋光、精拋或者鏡面拋光)、噴砂(丸)、刷光、滾光等。 2.1.2 化學清洗 化學清洗劑有溶劑型化學清洗劑、堿性化學清洗劑和酸性化學清洗劑。從上世紀 80 年代開始,酸性脫脂槽液逐步普及,槽液為 H2SO4,或 H3PO4,加HF、Fe3+、H2O2、NO-2 和非離子表面活性劑,室溫下操作,時間為 35 min。這種工藝效率12。 其應用日益廣泛是較好

11、的脫脂工藝不污染后續(xù)槽高, 堿浸蝕2.1.3 鋁及其合金陽極氧化之前,需要去除致密但不均勻的自然氧化膜。對高硅鋁合金,采用 HNO3、HF 混合溶液,在室溫下操作,時間為 35 min,工作時會產(chǎn)生有13。其它鋁合金采用以 NaOH 溶液為主的堿性槽毒氣體,一般不用于其它鋁合金液,NaOH的濃度為 3070 g/L,操作溫度為 4080 ,時間為 310 min。堿腐蝕工藝維護簡單,成本低,腐蝕效果好,易于除去鋁合金表面的加工條紋,是陽極氧化重要的配套工藝。目前單獨使用 NaOH 溶液作堿腐蝕已很少見,往往加入葡萄糖酸鈉、檸檬酸鈉等絡合劑,防止槽液中 Al(OH)沉淀,即所謂“長壽堿” 。有的

12、3加入硫化物,防止重金屬在鋁合金表面發(fā)生置換反應,以消除“流痕” 。也有的加入氧化物和硝酸鹽,用以產(chǎn)生無光砂面效果。 2.1.42.1.4 化學拋光 14-16在做磷酸-Henley 硫酸型的電化學拋光是上世紀 40 年代后期發(fā)明的。當解拋光時,在尚未通電的情況下,發(fā)現(xiàn)鋁的腐蝕有光亮效果,接著他仔細研究了這個現(xiàn)象,得到了最早的化學拋光工藝:磷酸 75%(體積),硫酸 25%(體積),操作溫度為90100。后來人們發(fā)現(xiàn)在上述工藝中加 10%的硝酸,可以得到特別光亮的效果。由是,化學拋光在工業(yè)中得到應用,相應的專利陸續(xù)公布。光亮陽極氧化穩(wěn)定地進入市場,替代了部分鋼或銅上鍍鎳-鉻的工藝。 化學拋光不

13、需要通電,也不需要專用夾具,操作簡單,但需要良好的加熱和通風設備。使用高純鋁能得到反射率為 100%的效果,普通鋁合金也能達到裝飾性的光澤度。由于化學拋光比電解拋光成本低,所以大多數(shù)光亮陽極氧化是用化學拋光配套的。最通常的化學拋光工藝是:磷酸 75%(體積分數(shù)),硝酸 15%(體積分數(shù)),硫酸 10%(體積分數(shù)),操作溫度 90110 ,時間 0.53 min。有的工藝只用磷酸和硝酸,有些加了醋酸、鉻酸或氫氟酸。添加少量的鈷鹽、鎳鹽、銅鹽可以增加拋光的亮度?；瘜W拋光最大的缺點是會產(chǎn)生 NOx 有毒氣體,黃色的 NOx 氣體是 17。人們采取了許多辦法是化學拋光車間難以消除的“黃龍”強烈的致癌物

14、質(zhì),18,采用“籠形”化合物吸收有毒氣體,得到,來解決這一技術難題日本的 Tajima無黃煙化學拋光新工藝;德國對于純度達 99.99%的鋁件,采用 16%(體積分數(shù))的氟化氫銨,13%(體積分數(shù))硝酸,25 g/L 的糊精,操作溫度較低,析出氣體很少。1920氟化,0.6%硝酸):2.5%體積分數(shù)(發(fā)明了類似的工藝鋁和化學品公司 Kaiser氫銨,0.6%鉻酸,0.6%甘油,0.05%硝酸銅。也有在磷酸-硫酸配方中加有機硫化物替代硝酸,得到無黃煙拋光工藝。 除酸性化學拋光外,還有堿性化學拋光工藝,但其效果遠不及前者,故較少應用。典型的堿性拋光配方含有:NaOH、NaNO2、NaNO3、Na3

15、PO4、Cu(NO3)2 等,堿性化學拋光無有毒氣體析出。 2.1.52.1.5 電化學拋光 電化學拋光又稱電解拋光。1934 年在英國和美國,幾乎同時發(fā)明了電解拋光工藝“Brytal 和 Alzak”,在堿性(Brytal 工藝)或氟硼酸(Alzak 工藝)溶液中陽 極電解 1020 min,得到較高反射率的表面,并在陽極氧化后繼續(xù)保持下來。電解拋光是利用電流的作用,使鋁合金發(fā)生電化學反應,在鋁合金表面凸凹不平的部分發(fā)生不同程度的溶解,使鋁件表面產(chǎn)生光滑的鏡面效果。電解拋光的鋁件,經(jīng)過后續(xù)的陽極氧化處理仍然保持大部分光澤。電解拋光的鋁件有較好的耐蝕性,即使未經(jīng)陽極氧化處理也能在大氣中很長時間

16、不銹蝕,而保持原有的光澤。二次21-23。這一期間鋁的電解拋光技術發(fā)展很快 世界大戰(zhàn)期間,鋁反光鏡的需求大增,高純鋁片(99.99%)經(jīng)過電解拋光,可以得到反射率近 100%的鏡面效果。鋁片的純度越高得到的反射率越高。常用的工藝有:磷酸-鉻酸型,磷酸-硫酸-鉻酸型巴特爾(Battelle)工藝,高氯酸-醋酸型,磷酸-硫酸-甘油型,氟硼酸型(Alzak 工藝),碳酸鈉-磷酸三鈉型(Brytal 工藝),氫氧化鉀-鉻酸型,硫酸-鉻酸型(Aluflex、GIV)等。操作溫度為室溫至 90 ,電流密度 1020 A/dm2,有的工藝高達 150A/dm2。用于鋁合金金相顯微組織試樣的高氯酸電化學拋光工

17、藝對鋁合金顯微組織的檢驗起到了重要作用,它對特殊的電化學拋光工藝的研發(fā)會有啟發(fā)24。 電解拋光的主要污染物是六價鉻。近年來,隨著環(huán)保意識的加強,不含鉻酸的電解拋光處理液逐步盛行,不含鉻酸的電解拋光處理液的主要問題是,對有些合金拋光不夠亮。另外,鋁合金在這種處理液中拋光后,在不通電的條件下亮度會迅速下降,需要立即從處理液中取出、水洗,這給該工藝的廣泛應用帶來一定的影響。后來,有人在這種處理液中添加某種添加劑,使這兩個問題有所緩解。電解拋光工藝成熟,污染小,但工作電流大,成本高,目前用于高亮度、高裝飾性鋁件的加25 。工2.2 陽極氧化 1.2.1 硫酸陽極氧化 硫酸陽極氧化有以下特點: 1)生產(chǎn)

18、成本低 成分簡單,操作維護簡便,一般只需將硫酸稀釋到一定的濃度即可,無需添加其它化學藥品。推薦使用化學純硫酸,雜質(zhì)較少的工業(yè)級硫酸也可采用,所以成本特別低。 2)膜的透明度高 純鋁的硫酸陽極氧化膜,是無色透明的。對于鋁合金,隨著合金元素 Si、Fe、Cu、Mn 的增加,透明度會下降,但 Mg 對透明度無影響。最適合于拋光后的光亮陽極氧化處理。 3)著色性高 硫酸氧化膜透明,多孔層吸附性強,易于染色和著色,著色鮮艷且不易退去,有很強的裝飾作用。 2.2.2 草酸和鉻酸陽極氧化 草酸陽極氧化在日本應用較普遍。草酸氧化膜的特點和硫酸氧化膜相近,孔隙率低于硫酸氧化膜,耐蝕性和硬度高于硫酸氧化膜。草酸陽

19、極氧化的槽液成本和操作電壓高于硫酸者,有些合金的草酸氧化膜顏色較深。草酸和硫酸陽極氧化26。 都需要良好的冷卻系統(tǒng)配套鉻酸陽極氧化膜特別耐腐蝕,主要應用于飛機制造工業(yè)。鉻酸氧化膜和油漆的附著力強,也用于作油漆的底層。鉻酸陽極氧化膜灰色不透明,一般不用于裝飾。 2.2.3 硬質(zhì)陽極氧化 在二次世界大戰(zhàn)后期,為了提高陽極氧化膜的硬度和厚度,把硫酸氧化槽的溫度降低至 0 ,電流密度提高至 2.74.0 A/dm2,獲得了 2550m 的“硬質(zhì)氧化膜” 。用草酸加少量硫酸可以在 515得到硬質(zhì)氧化膜。有些專利采用優(yōu)化硫酸的濃度,加有機酸或其他添加劑,如苯羧酸進行硬質(zhì)陽極氧化。 27發(fā)明了采用交流-直流

20、疊加電源,電蘭在蘇格,Campbell 解液高速流動,0 ,電流密度 2535 A/dm2,獲得 100m 的硬質(zhì)陽極氧化膜。 現(xiàn)在,脈沖電流用于硬質(zhì)陽極氧化時,特別是對一般很難硬質(zhì)陽極氧化的高銅鋁合金,使用脈沖電流可以防止“燒蝕” 。還有許多電源可用于硬質(zhì)陽極氧化,各種頻率的單相或三相脈沖電流、反相電流等。傳統(tǒng)的直流硬質(zhì),如交流加直流陽極氧化,電流密度一般不超過 4.0 A/dm2,單相整流脈沖電源,電流的脈沖峰值可以很大,但保持氧化膜厚度的均勻一致是重要的問題。 由于硬質(zhì)陽極氧化膜具有獨特的硬質(zhì)和耐磨性,所以正逐步被航空、航天、自動化、汽車、計算機設備、電子和其他工業(yè)所采用。目前正在開發(fā)采

21、用聚四乙烯、二硫化鉬等固體潤滑劑封閉,使硬質(zhì)陽極氧化膜具有自潤滑性能,應運前景更加廣闊。 28 陽極氧化膜的厚度控制陽極氧化膜的厚度控制 2.2.42.2.4 陽極氧化生成的氧化膜厚度從理論上可按由法拉第定律所推導的如下公式進行計算:=kIt 式中 為陽極氧化膜厚度(m)；I 為電流密度(A/dm2)；t 為氧化時間(min)；k 為系數(shù),理論上取為 1057/,實測值一般是 0.250.35 m3/kg； 為氧化膜密度,一般取為 25003000 kg/m3,則 k 為 0.420.35。 2.32.3 鋁陽極氧化膜的著色和染色鋁陽極氧化膜的著色和染色 鋁及其合金經(jīng)過陽極氧化處理而得到的新鮮

22、氧化膜具有強烈的吸附能力,因而可以再經(jīng)過一定的工藝處理使其著上各種鮮艷的色彩,達到美化和抗腐蝕的雙重效果。根據(jù)著色物質(zhì)和色素在氧化膜中分布的不同,可分為自然發(fā)色法、電解29。 著色法和染色法三類 2.3.12.3.1 自然發(fā)色 鋁和鋁合金在電解液中經(jīng)陽極氧化處理直接產(chǎn)生有顏色的氧化膜。這種電解液常含有特殊的有機酸和少量的硫酸等化合物。自然發(fā)色工藝,需要大約 60 V 的操作電壓,它的電解能源消耗和冷凍能源消耗,都遠遠大于普通的硫酸陽極氧化工藝,槽液中鋁鹽的不斷增多,導致槽液的報廢。需要用離子交換裝置連續(xù)凈化30-31。 自然發(fā)色成本較高 Al3+過多增加。因此,電解液,防止槽液中32 電解著色

23、2.3.22.3.2 TMTM”工藝。硫酸陽極氧化膜在、Analok60 年代,日本開發(fā)了“Asada 上世紀后,鎳鹽溶液中交流電解,使金屬鎳沉積到多孔層中得到從淺棕色到黑色的著色開發(fā)出 Asada 工藝,獲得在鈷鹽溶液中電解著色的專利。來 AlcanAlcan 又針對也有一些公司致力于開發(fā)基于用許多種金屬鹽電解著色的專利并在國際上注冊。在這(V.A.W)錫鹽溶液的電解著色工藝。其中德國的 Gartner 和德國的鋁業(yè)公司TM公司開,V.A.W.工藝 Almeco-lor 公司開發(fā)的 Henkel 市場上有一領域非?；钴S。TM工藝。還有一些國家開發(fā)出了許多類似硫酸亞錫加硫酸的工藝,發(fā)的 Met

24、oxal這類錫鹽電解著色工藝應用最廣泛。還有的電解著色工藝采用錫鹽加鎳鹽電解液。錫鹽電解著色溶液,主要含硫酸亞錫、硫酸、錫鹽穩(wěn)定劑、著色分散劑等,33-37。易于維護管理 重現(xiàn)性好,溶液抗雜質(zhì)能力強,著色美觀,電解著色是金屬微粒沉積在陽極氧化膜多孔層的底部,由于隨機分布的金屬微粒對光線的反射,得到著色。隨著沉積金屬微粒的增加,顏色由稻草黃到棕色,直至黑色。電解著色工藝具有成本低、顏色耐曬、不易退色等特點,是目前應用最廣泛的著色方法。此外還有干涉著色、多色電解著色等。 2.3.32.3.3 有機和無機染料染色 染料染色是染料吸附在陽極氧化膜多孔層的最外側(cè) 1/3 或 1/2 處。許多種類的陽極氧

25、化膜都可以被染料染色,但只有硫酸和草酸陽極氧化膜的染色有工業(yè)價值,硫酸陽極氧化膜的染色是其中的絕大部分。 有機染料染色,操作簡便、染色均勻、幾乎可以染出任意顏色?？梢圆捎糜∷⒑投嘀厝旧夹g,在同一鋁合金表面染出多種顏色和花紋,顏色鮮艷裝飾性極強。但由于有機染料存在分解退色、耐曬差的問題,所以多用于室內(nèi)裝飾。 無機染色,顏色的穩(wěn)定性高、不易退色,能經(jīng)受陽光的長期暴曬。用高錳酸鉀溶液可以染出棕色,用鐵鹽溶液可以染出金黃色。無機染色的顏色種類較少、均勻性較差,目前正逐步被電解著色工藝所替代。 38 2.42.4 陽極氧化膜的封閉 2.4.12.4.1 熱水封閉 新鮮的陽極氧化膜在沸水或接近沸點的熱水

26、中處理一定的時間后即失去活性,不再吸附染料,已染上的顏色也不易退去,這一過程就是封閉,也稱封孔。用熱蒸汽也能封閉,但能耗大,應用不及用熱水廣泛。 2.4.22.4.2 低溫封閉 上世紀 80 年代以來,人們開發(fā)出含 Ni、F 溶液的“低溫封閉劑”,操作溫度2540 ,封閉速度快,幾乎是熱水封閉的三倍,且不易產(chǎn)生粉霜。有的配方加入少量的鈷鹽,防止產(chǎn)生綠色,低溫封閉的應用非常普遍。 中溫封閉 2.4.32.4.3 醋酸鎳封閉技術的廣泛應用,替代了部分熱水封閉工藝。醋酸鎳封閉在北美洲非常流行,這得益于它具有較高的封閉質(zhì)量。醋酸鎳封閉的原理是:鎳離子被陽極氧化膜吸附后,發(fā)生水解反應,生成氫氧化鎳沉淀,

27、填充在孔隙內(nèi),達到封閉的目的。 2.4.42.4.4 其它封閉 用硅油封閉硬質(zhì)陽極氧化膜,可以提高陽極氧化膜的電絕緣性。硅脂封閉用于制造無塵表面。脂肪酸和高溫油脂封閉用于制造紅外線反射器,防止波長為46m 之紅外線的吸收損失。此外還開發(fā)了許多有機封閉劑,可在特定條件下選用之。 3939 鋁合金化學氧化 3 鋁合金化學氧化處理后獲得的化學氧化膜厚度一般為 0.34m,質(zhì)軟,抗磨和抗腐蝕性均低于陽極氧化膜。但它有較好的吸附能力,在其表面再涂漆可有效提高鋁制品的耐腐蝕性和裝飾性。常見的有磷化膜和鈍化膜。 3.1 磷化工藝(Alodine(Alodine 法法) ) 用單純的磷酸鹽處理鋁及其合金,所得

28、的膜幾乎不能用于防護目的,但用鉻酸鹽-磷酸鹽處理則能夠得到耐蝕性十分好的膜。這一方法 1949 年出現(xiàn)于美國,40 法.名曰 Alodine3.2 鈍化工藝 鋁和鋁合金經(jīng)鉻酸鹽處理,可以獲得一種轉(zhuǎn)化膜,成分為鉻的復雜化合物,俗稱鈍化膜。鋁的這種轉(zhuǎn)化處理在工藝方法和膜的性質(zhì)上獨具特色。首先是工藝簡單,其次是在膜層具有一定的防護性能的同時,不會對零件尺寸和導電性能產(chǎn)生明顯影響。此外,鋁表面鋁酸鹽膜的高頻傳導性能也相當高。這些特點,使得這種處理方法在電子工業(yè)、飛機制造和導彈生產(chǎn)中有著特殊的應用意義。處理鋁合金的鉻酸鹽溶液有酸性和堿性兩種。其基本組分除了六價鉻化合物外,在酸性溶液41。對于堿性溶液則還

29、有堿金屬碳酸鹽 ;中還有氟化物4 鋁合金的電鍍和化學鍍 4.1 鋁合金的電鍍工藝鋁合金的電鍍工藝 由于鋁及其合金本身的化學物理特性,使得在鋁件上的電鍍比在鋼鐵基材上 施鍍要困難得多而必須進行一些特殊的處理。下面是某廠的汽車鋁合金42-44:拋光噴丸(選擇性超聲波除臘輪轂的電鍍工藝流程水洗堿 洗除油水洗酸蝕(出光)水洗浸鋅()水洗退鋅水洗浸鋅()水洗電鍍暗鎳水洗酸性亮銅水洗拋光超聲波除臘水洗 陰極電解除油水洗活化水洗半光亮鎳高硫鎳光亮鎳鎳封水洗鍍鉻水洗。 4.2 鋁合金的化學鍍工藝 鋁合金化學鍍鎳以其優(yōu)良的性能越來越為生產(chǎn)廠家所接受。化學鍍鎳也就是45:常溫電腦散熱片、硬盤等)采用如下工藝我們通

30、常說的鍍鎳磷。鋁合金表面(化學脫脂流水清洗2熱脫脂流水清洗2堿蝕流水清洗3酸洗流水清洗2一次浸鋅流水清洗220%硝酸流水清洗3二次浸鋅流水清洗3(15%)氨水預浸預鍍化學鎳流水清洗2純水洗中磷光亮化學鎳或高磷光亮化學鎳流水清洗3鈍化流水清洗3吹干烘干檢驗包裝半導體器件等電子元件表面的鋁基體由于焊接的需要,往往要求化46-48:除油堿蝕出光學鍍鎳和化學鍍金,其工藝流程如下第一次浸鋅退鋅預處理液第二次浸鋅化學鍍鎳酸洗預浸化學鍍金后處理 5 鋁合金的微弧氧化和激光熔覆技術鋁合金的微弧氧化和激光熔覆技術 5.1 鋁合金的微弧氧化鋁合金的微弧氧化 微弧氧化是普通陽極氧化的技術延伸,是電化學過程與物理放電

31、過程共同作用的結(jié)果,是一種新的表面處理技術。西安理工大學研制的鋁、鎂合金微弧氧化設備已投入產(chǎn)業(yè)化運行,其處理成本僅相當于硬質(zhì)陽極氧化和電鍍硬鉻的1/31/45。微弧氧化突破了傳統(tǒng)陽極氧化的電壓局限,利用高壓放電所產(chǎn)生的等離子體的強化作用,在基體表面獲得硬度可達 3000 HV、最大厚度200300m、絕緣電阻100 M、與基體冶金結(jié)合的陶瓷層。微弧氧化技術處理工藝簡單,對環(huán)境無污染,處理工件能力強,而且大幅度提高了鋁及其合金的性能,達到了第二代工程材料(金屬)和第三代工程材料(陶瓷)的完美結(jié)合,是一項很有發(fā)展前途的輕49。 合金表面處理技術 我國的研究人員對材料為 ZL108的小型發(fā)動機缸體進

32、行微弧氧化處理,時間 30 min。鋁合金缸體內(nèi)表面經(jīng)微弧氧化處理后形成的陶瓷層主要由 -Al2O3 和陶瓷材質(zhì)的特性決定了其優(yōu)良的抗腐蝕性1000 HV,顯微硬度,相組成-Al2O3和耐磨性。缸體在油潤滑條件下磨損 50 h 后,鋁合金微弧氧化陶瓷層的磨損失重50。 低于電鍍硬鉻層和磷釩銅鑄鐵51 鋁合金的激光熔覆技術鋁合金的激光熔覆技術 5.25.2 激光熔覆是通過在基材表面添加熔覆材料,并利用高能密度的激光束使之與基材表面一起熔凝,從而在基材表面獲得與之形成冶金結(jié)合的熔覆層的方法。激光熔覆按熔覆材料的供給方式可分為兩大類,即:預置涂層法和同步送粉法。影響鋁合金激光熔覆的工藝參數(shù)主要包括:

33、激光功率、掃描速度、光斑直徑、涂層厚度(預置法)或送粉速率(同步法)。目前,用于鋁合金激光熔覆處理的粉末類型主要有 Ni 基、Cu 基、陶瓷粉末等。在我國,鋁合金表面激光熔覆技術目前已成為 極其活躍的研究領域,且在某些方面取得了一定的進展并進入實際應用階段。我國的航天航空和汽車工業(yè)正處于發(fā)展階段,尤其是汽車有著廣闊的市場。因此,鋁合金表面激光熔覆技術的開發(fā)和應用在我國有著巨大的潛力。 6 結(jié)語結(jié)語 隨著我國經(jīng)濟的高速發(fā)展,鋁合金表面處理技術正在與世界同步前進。在傳統(tǒng)工藝技術方面,與國際水平已沒有什么差距,只是在不同地區(qū)、不同企業(yè)因工藝裝備、人員素質(zhì)、管理水平的差異,在技術和質(zhì)量上存在一些不平衡

34、。不過,對于一些先進的工藝技術的推廣應用,目前還缺乏力度。由于存在傳統(tǒng)技術方面的惰性,有些企業(yè)對推廣新技術的積極性不高。因此,有必要大力宣傳一些先進企業(yè)的成功經(jīng)驗,以起到示范性效果。 參考文獻參考文獻 1 劉定福.壓鑄鋁合金件光亮導電膜化學氧化J.電鍍與環(huán)保,2004,24(1): 33-34. 2 彭靚,錢翰城.壓鑄鋁合金表面化學轉(zhuǎn)化膜技術J.表面技術,2002,31(1): 42-44. 3 葛圣松,楊玉香,邵謙.鑄鋁表面無鉻黑色轉(zhuǎn)化膜的形貌及耐蝕性J.腐蝕科學與防護技術,2006,18(3):228-230. 4 全國電工電子產(chǎn)品與系統(tǒng)的環(huán)境標準化工作組.電工電子產(chǎn)品與系統(tǒng)的環(huán)境標準化工

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