鋁合金表面處理技術

鋁在地殼中含量僅次於氧和硅，是含量豐富的金屬元素發色處理之一。鋁及其合金以其優良的特性，廣泛地應用於航空、航天、建築、機械設備、橋梁、車輛、船舶、家庭用具、電子設備等各個方面，鋁及其合金已經成為我國國民經濟中的一個重要角色。隨著鋁及其合金應用的發展，其表面處理技術也相應地處於高速增長期，使得鋁合金表面處理技術得到了進一步的完善和優化。鋁合金表面處理涉及多門學科，包括金屬學、化學、材料學等。

鋁及其合金在大氣環境中呈鈍態，所以傳統的黑色金屬表面處理技術在其表面的附著力不佳，難以達到滿意的保護效果。但是，鋁及其合金表面可以很容易地形成性能良好的化學轉化膜，起到令人滿意的防護效果。所以在鋁及其合金的表面處理技術中，化學轉化膜技術應用的更加廣泛。

目前，關於鋁及其合金的表面處理技術的相關內容多以章節的形式出現在金屬表面處理、電鍍、金屬加工的書籍當中，內容較少並且不夠全面，對於想要系統查閱鋁及其合金的表面處理技術的，多有不便，所以《鋁合金表面處理技術》編寫的目的是為了給這些提供一本內容比較全面、詳細、實用性較強的鋁及其合金表面處理技術的書籍。

《鋁合金表面處理技術》涉及了鋁及其合金的性質、預處理的各種處理工藝，著重論述了鋁合金的陽極氧化處理、化學氧化處理、磷化處理等技術，對各種鋁及其合金轉化處理技術的優缺點，做出了評價和總結。特別是對鋁及其合金的磷化處理這一符合現代塗裝技術發展趨勢的工藝進行了詳細的闡述，並說明了稀土元素對其磷化工藝過程及磷化膜性能的影響，這對於開發無亞硝酸鹽作為磷化促進劑技術有著積極的作用。

電鍍作用

利用電解作用在機械制品上沉積出附硬陽處理著良好的、但性能和基體材料不同的金屬覆層的技術。電鍍層陽極處理比熱浸層均勻，一般都較薄，從幾個微米到幾十微米不等。通過電鍍，可以在機械制品上獲得裝飾保護性和各種功能性的表面層，還可以修復磨損和加工失誤的工件。

此外，依各種電鍍需求還有不同的作用。舉例如下：
1。鍍銅：打底電鍍用，增進電鍍層附著能力，及抗蝕能力。（銅容易氧化，氧化後，銅綠不再導電，所以鍍銅產品一定要做銅保護[1]）
2。鍍鎳：打底用或做外觀，增進抗蝕能力及耐磨能力，(其中化學鎳為現代工藝中耐磨能力超過鍍鉻)。（注意，現在許多電子產品，比如DIN頭，N頭，不再使用鎳打底，主要是由於鎳鋁表面處理有磁性，會影響到電性能裡面的無源互調）
3。鍍金：改善導電接觸阻抗，增進信號傳輸。(金最穩定，也最貴。)
4。鍍鈀鎳：改善導電接觸阻抗，增進信號傳輸，耐磨性高於金。
5。鍍錫鉛：增進焊接能力，快被其他替物取代(因含鉛現大部分改為鍍亮錫及霧錫)。
6。鍍銀：改善導電接觸阻抗，增進信號傳輸。(銀性能最好，容易氧化，氧化後也導電)

陽極化處理

一種金屬表面處理工藝，金屬材料在電解質溶液中，通鋁表面處理過外施陽極電流使其表面形成氧化膜的一種材料保護技術。又稱表面陽極氧化。金屬材料或制品經過表面陽極化處理後，其耐蝕性、硬度、耐磨性、絕緣陽極處理性、耐熱性等均有大幅度提高。實施陽極化處理最多的金屬材料是鋁。

鋁的陽極氧化一般在酸性電解液中進行，以鋁為陽極。在電解過程中，氧的陰離子與鋁作用產生氧化膜。這種膜初形成時不夠細密，雖有一定電阻，但電解液中的負氧離子仍能到達鋁表面繼續形成氧化膜。隨著膜厚度增大，電阻也變大，從而電解電流變小。

這時，與電解液接觸的外層氧化膜發生化學溶解。當鋁表面形成氧化物的速度逐漸與化學溶解電鍍的速度平衡時，這一氧硬陽處理化膜便可達到這一電解參數下的最大厚度。鋁的陽極氧化膜外層多孔，容易吸附染料和有色物質，因而可進行染色，提高其裝飾性。氧化膜再經熱水、高溫水蒸氣發色處理或鎳鹽封閉處理後，還能進一步提高其耐蝕性和耐磨性。除鋁外，工業上采用表面陽極化處理的金屬還有鎂合金、銅和銅合金、鋅和鋅合金、鈦合金、鋼、鎘、鉭、鋯等。

鋁陽極化染黑工藝中表面發花處理

表面發花，類似大理石狀的花紋表面發花多出現在大電鍍面積工件，其原因可能為:陽極處理

　　a、工件在預處理堿洗不夠徹底

　　當工件堿洗不徹底時，基體表面原有的氧化膜鋁表面處理不能除淨，該處也就難以生成人工氧化膜，導致染不上色，而原有的氧化膜除淨處有人工氧化膜生成，染上了色，從而形成不規則的花紋；此外，有的雖經充分堿洗，但沒有及時在硝酸中出光，並在空氣中又擱置過久後才轉入陽極化槽，這種情況下所獲的氧化膜染色後也可能出現花紋現像。

　　陽極化前的預處理質量優劣是獲得氧化膜質量的關鍵，要認真對待。

　　b、染色溶液溫度過低

　　染色溶液溫度過硬陽處理低時，染色性能降低，染色速度緩慢，應延長染色時間，並頻頻晃動染色件，以保證色澤均勻。

　　在可能的條件下染色液應予以加溫，以保證染色件的質量。

　　c、染色溶液表面有油污

　　染色液表面的油發色處理膜是由顏料帶人的，為除去這層油膜，溶液配成後應經過濾紙過濾，或用粗制紙片拖吸。

　　為避免工件進入染色液時這層油膜覆蓋其表面而引起色澤不均勻和發花，通常的做法是工件進入染色液後在液面下晃動幾下，使吸附在工件表面的油膜脫離下來。

鋁陽化溶液溫度偏高處理

　　當陽極化溶液溫度偏高時，氧化膜的陽極處理溶解速度加快，結果所生成的氧化膜因溶解而產生粉末狀物質，也就是“浮灰”。

　　為避免高溫季節浮灰加重，維持陽極化溶液的溫度在正常的工藝規範之內，以確保產品質量。筆者提出了以下解決方法:

　　①調整工作班次

　　將白天班改為夜間班，一般情況下夜間氣溫比白天低5～10℃。

電鍍　　②鋁表面處理多槽輪流工作

　　經一次或多次陽極化後，因焦耳效應，溶液溫度上升，當超過工藝允許的溫度時應停止工作，讓其自然冷卻，下一槽硬陽處理的工件在另一只陽極化槽中進行，這樣輪流操作既不影響生產，又可避開高溫溶液時對陽極化膜的影響。

　　③更換大容積槽子

　　增大陽極槽的容積，對於加工同樣表面積的工件，溶液的升溫度會相應減緩。

　　④減少一次裝載量

　　槽內裝載量減少後，陽極時產生的焦耳熱亦相應減少，可降低溶液的升溫速度。

　　⑤繼息式工作

　　當溶液溫度超過允許值發色處理時停止工作，待溫度降至工藝範圍時再繼續工作。

　　⑥水冷法

　　宜用井水，因井水具有冬暖夏涼的特點，能起到一定的控溫作用；而水塔上的儲備水是冬涼夏暖，不適宜作冷卻水用。