鋁合金表面處理技術(shù)大全

　鋁合金型材表面處理的目的是要解決或提高材料防腐蝕性、裝飾性和功能性三個(gè)方面的性能。如何解決這些問題呢？

　　一、鋁及鋁合金的特點(diǎn)

　　1.密度低

　　鋁的密度約為2.7g/cm3，在金屬(詞條“金屬”由行業(yè)大百科提供)結(jié)構(gòu)料中僅高于鎂的第二輕金屬，只有鐵或者銅的1/3。

　　2.塑性高

　　鋁及其合金延展性好，可通過擠壓、軋制或拉拔等壓力加工手段制成各種型、板、箔、管和絲材。

　　3.易強(qiáng)化

　　純鋁強(qiáng)度不高，但通過合金化和熱處理(詞條“熱處理”由行業(yè)大百科提供)容易使之強(qiáng)化，制造高強(qiáng)度鋁合金，強(qiáng)度可以和合金鋼媲美。

　　4.導(dǎo)電(詞條“導(dǎo)電”由行業(yè)大百科提供)好

　　鋁的導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性僅次于銀、金、銅。設(shè)銅相對(duì)導(dǎo)電率為100，則鋁為64，鐵只有16。如按照等質(zhì)量金屬導(dǎo)電能力計(jì)算，鋁幾乎是銅的一倍。

　　5.耐腐蝕

　　鋁和氧具有有極高的親和力，自然條件下鋁表面會(huì)生成保護(hù)性氧化物，具有比鋼鐵好得多的耐腐蝕性

　　6.易回收

　　鋁的熔融溫度(詞條“熔融溫度”由行業(yè)大百科提供)低，為660°С左右，廢料容易再生，回收率極高，回收能耗只是冶煉的3%。

　　7.可焊接

　　鋁合金可通過惰性氣體保護(hù)法焊接，焊接后力學(xué)性能好，耐腐蝕性好，外觀美麗，滿足結(jié)構(gòu)料要求

　　8.易表面處理

　　鋁可通過陽極氧化著色處理，處理后硬度(詞條“硬度”由行業(yè)大百科提供)高，耐磨耐腐蝕及電絕緣性好，通過化學(xué)預(yù)處理(詞條“預(yù)處理”由行業(yè)大百科提供)還可以進(jìn)行電鍍(詞條“電鍍”由行業(yè)大百科提供)、電泳、噴涂等進(jìn)一步提高鋁的裝飾性和保護(hù)性

　　二、鋁的表面機(jī)械預(yù)處理

　　1.機(jī)械預(yù)處理的目的

　　提供良好的表觀條件，提高表面精飾質(zhì)量;

　　提高產(chǎn)品品級(jí);

　　減少焊接的影響;

　　產(chǎn)生裝飾效果;

　　獲得干凈表面。

　　2.機(jī)械預(yù)處理的常用方法

　　常用的機(jī)械預(yù)處理方法有拋光、噴砂、刷光、滾光等方法。具體采用那一種預(yù)處理要根據(jù)產(chǎn)品的類型、生產(chǎn)方法、表面初始狀態(tài)及最終精飾水平而定。

　　3.機(jī)械拋光的原理及作用

　　高速旋轉(zhuǎn)的拋光輪與工件摩擦產(chǎn)生高溫，是金屬表面發(fā)生塑性變形，從而平整了金屬表面的凸凹點(diǎn)，同時(shí)使在周圍大氣氧化下瞬間生成的金屬表面的極薄氧化膜反復(fù)地被磨削下來，從而變得越來越光亮。主要作用是去除工件表面的毛刺、劃痕、腐蝕斑點(diǎn)、砂眼、氣孔等表面缺陷。同時(shí)進(jìn)一步清除工件表面上的細(xì)微不平，使其具有更高的光澤，直至鏡面效果。

　　4.噴砂的原理及作用

　　用凈化的壓縮空氣將干沙流或其它磨粒噴到鋁制品表面，從而去除表面缺陷，呈現(xiàn)出均一無光的沙面。主要作用：去除工件表面的毛刺、鑄件熔渣及其他缺陷和污垢;改善合金機(jī)械性能(詞條“機(jī)械性能”由行業(yè)大百科提供);取得均一的表面消光效果。

　　5.刷光的原理及作用

　　刷光是借助刷光輪的旋轉(zhuǎn)刷除產(chǎn)品表面的毛刺、污垢等。對(duì)鋁合金拉說就是對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行拉絲處理，主要目的是起到裝飾的作用

　　6.滾光的原理及作用

　　滾光是將工件放入盛有磨料(詞條“磨料”由行業(yè)大百科提供)和化學(xué)溶液的滾筒中，借助滾筒的旋轉(zhuǎn)使工件與磨料、工件與工件相互摩擦已達(dá)到拋光的效果

　　三、鋁的化學(xué)預(yù)處理

　　1.化學(xué)預(yù)處理的定義及作用

　　采用化學(xué)溶液或者溶劑對(duì)鋁表面進(jìn)行預(yù)處理的工藝，它可以有效除去原始鋁材表面的油污、污染物和自然氧化膜等，使鋁材獲得潤(rùn)濕均勻的清潔表面。

　　2.化學(xué)預(yù)處理常用工藝流程

　　常用的化學(xué)預(yù)處理方法有脫脂、堿洗、除灰、氟化物砂面處理、水洗等方法。根據(jù)待處理鋁材的用途，對(duì)表面質(zhì)量的要求，可采用不同的化學(xué)預(yù)處理工藝流程

　　3.脫脂的原理及作用

　　油脂在酸性脫脂液中會(huì)發(fā)生水解反應(yīng)生成甘油和相應(yīng)的高級(jí)脂肪酸，在少量潤(rùn)濕劑和乳化劑協(xié)助下油脂更容易溶解，提高脫脂效果。經(jīng)脫脂處理可清除鋁表面的油脂和灰塵等，使后道堿洗比較均勻。

　　4.堿洗的原理及作用

　　將鋁材放入以氫氧化鈉為主要成分的強(qiáng)堿性溶液中進(jìn)行浸蝕反應(yīng)，進(jìn)一步除去表面的臟污，徹底去除鋁表面的自然氧化膜，顯露出純凈的金屬基體以便進(jìn)行后續(xù)的陽極氧化處理。

　　5.除灰的原理及作用

　　堿洗后產(chǎn)品表面往往會(huì)附著一層不溶于堿洗槽液的金屬化合物(詞條“金屬化合物”由行業(yè)大百科提供)及其堿洗產(chǎn)物，它們是一層灰褐色或灰黑色掛灰。除灰的目的就是除去這層不溶于堿液的掛灰，以防至后道陽極氧化工序槽液的污染。

　　6.氟化物砂面處理的原理及作用

　　氟化物砂面處理是利用氟離子使鋁材表面生產(chǎn)高度均勻、高密度點(diǎn)腐蝕的一種酸性浸蝕工藝，目的是消除產(chǎn)品表面的擠壓痕并生成平整的表面。但由于氟化物砂面處理工藝存在嚴(yán)重的環(huán)境污染問題，目前已不與推廣使用。

　　四、鋁的(電)化學(xué)拋光和化學(xué)轉(zhuǎn)化

　　1.化學(xué)拋光或電化學(xué)拋光的作用

　　化拋是高級(jí)精飾處理方法，能去除鋁制品表面輕微的模痕和擦劃傷條紋，去除機(jī)械拋光中可能形成的摩擦條紋、熱變形層、氧化膜等，使粗糙的表面趨于光滑從而獲得近似鏡面光亮的表面，提高了鋁制品的裝飾效果。

　　2.化拋的原理

　　化拋是通過控制鋁材表面選擇性的溶解，使鋁材表面微觀凸出部分較其凹洼部分優(yōu)先溶解，從而達(dá)到表面平整光亮的目的。電化拋的原理是尖端放電，其他的化拋類似。

　　3.化學(xué)轉(zhuǎn)化的作用

　　化學(xué)轉(zhuǎn)化主要用于保護(hù)鋁及其合金不受腐蝕，可直接用作涂層或者作為有機(jī)聚合物的底層，不僅解決了涂層與鋁的附著性，也可提高有機(jī)聚合物涂層的耐腐蝕性。

　　4.化學(xué)轉(zhuǎn)化的原理

　　在化學(xué)處理溶液中金屬鋁表面與溶液中化學(xué)氧化(詞條“化學(xué)氧化”由行業(yè)大百科提供)劑反應(yīng)生成化學(xué)轉(zhuǎn)化膜(詞條“化學(xué)轉(zhuǎn)化膜”由行業(yè)大百科提供)的化學(xué)處理過程，常見的化學(xué)轉(zhuǎn)化分為化學(xué)氧化處理、鉻酸鹽處理、磷鉻酸鹽處理和無鉻化學(xué)轉(zhuǎn)化。

　　5.化學(xué)轉(zhuǎn)化介紹

　　鋁在沸水中可以得到致密的保護(hù)性化學(xué)氧化膜，這種方法稱為化學(xué)氧化處理，但由于成膜速度和性能不具備量產(chǎn)性;鉻酸鹽處理形成的鉻化膜是目前耐蝕性最佳的鋁化學(xué)轉(zhuǎn)化膜，它不僅常用于噴涂的底層也可直接作為鋁合金最終涂層直接使用，但它的缺點(diǎn)是環(huán)境污染嚴(yán)重;磷鉻酸鹽處理可以滿足噴涂的底層并且三價(jià)鉻是無毒的，目前在3C產(chǎn)品使用的較多;無鉻化學(xué)轉(zhuǎn)化目前工業(yè)化生產(chǎn)主要采用含鈦或(和)鋯的氟絡(luò)合物的無鉻化處理，無鉻化處理要求有嚴(yán)格的化學(xué)預(yù)處理，同時(shí)無鉻化膜是無色透明的，肉眼無法斷定化學(xué)轉(zhuǎn)化的實(shí)際效果，因此更加依賴于可靠的工藝和制程的的嚴(yán)格控制。綜上所述化學(xué)轉(zhuǎn)化最常用于3C產(chǎn)品的是磷鉻酸鹽處理。

　　五、鋁合金的陽極氧化

　　1.陽極氧化的定義

　　陽極氧化是一種電解氧化，在該過程中鋁合金的表面通常轉(zhuǎn)化為一層氧化膜，這層膜具有保護(hù)性、裝飾性以及其他的一些功能性。

　　2.陽極氧化膜的分類

　　氧化膜分兩大類：壁壘型氧化膜和多孔型氧化膜，壁壘型氧化膜是一層緊靠金屬表面的致密無孔的薄氧化膜，厚度取決于外加電壓一般不超過0.1um。多孔型氧化膜由阻擋層和多孔層兩層氧化膜組成，阻擋層厚度和外加電壓有關(guān)，多孔層厚度取決于通過的電量。我們最常用的是多孔型氧化膜。

　　3.陽極氧化膜的特性

　　a.氧化膜結(jié)構(gòu)呈多孔性蜂窩狀結(jié)，膜的多孔性使具有很好的吸附能力，可以作涂鍍層的底層也可被染色，提高金屬的裝飾效果。

　　b.氧化膜的硬度高，陽極氧化膜的硬度很高，其硬度大約在196-490HV，因?yàn)橛捕雀邲Q定了氧化膜的耐磨性非常好。

　　c.氧化膜的耐蝕性，鋁氧化膜在空氣、土壤中都很穩(wěn)定，同基體的結(jié)合力也很強(qiáng)，一般情況下氧化后都會(huì)進(jìn)行染色封孔或噴涂處理，使其耐腐蝕性進(jìn)一步增強(qiáng)。

　　d.氧化膜的結(jié)合力，氧化氧化膜于基體金屬的結(jié)合力很強(qiáng)，很難用機(jī)械的方法將它們分離，即使膜層隨金屬?gòu)澢�，膜層仍于基體金屬保持良好的結(jié)合，但氧化膜的塑性小，脆性大，當(dāng)膜層受到較大的沖擊負(fù)荷和彎曲變形時(shí)，會(huì)產(chǎn)生龜裂，所以這種氧化膜不易在機(jī)械作用下使用，可以用作油漆層的底層。

　　e.氧化膜的絕緣性，鋁的陽極氧化膜的阻抗較高，導(dǎo)熱性也很低，熱穩(wěn)定性可高達(dá)1500度，熱導(dǎo)率0.419W/(m?K)—1.26 W/(m?K)。可用作電解電容器的電介質(zhì)層或電器制品的絕緣層。

　　六、鋁合金氧化膜生成過程

　　1.陽極氧化的第一階段

　　無孔層的形成階段，ab段，通電開始斷時(shí)間(幾秒到幾十秒)內(nèi)電壓劇增，達(dá)到臨界電壓，(電壓的最大值)表明這時(shí)陽極表面形成了連續(xù)、無孔的薄膜層。無孔層電阻較大，阻礙了膜的繼續(xù)增厚，無孔層的厚度與形成電壓成正比，氧化膜在電解液(詞條“電解液”由行業(yè)大百科提供)中溶解速度成反比。厚度約0.01~0.1微米 。

　　2.陽極氧化的第二階段

　　多孔層形成階段，bc段，在膜最薄的地方將首先被溶解出空穴來，電解液就可以通過這些空穴到達(dá)鋁的新鮮表面，電化學(xué)反應(yīng)得以繼續(xù)進(jìn)行，電阻減小，電壓隨之下降(下降幅度為最高值的10~15%)，膜上出現(xiàn)多孔層。

　　3.陽極氧化的第三階段

　　多孔層增厚，cd段，這時(shí)電壓平穩(wěn)而緩慢的上升，這時(shí)無孔層不斷被溶解成多孔層，新的無孔層友在生長(zhǎng)，這樣多孔層就在不斷增厚，當(dāng)生成速度與溶解速度達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡時(shí)，膜的厚度就不再增加，這時(shí)反應(yīng)就應(yīng)該停止了。

　　七、鋁合金陽極氧化的工藝

　　1.陽極氧化的常用工藝

　　鋁合金陽極氧化的常用工藝有：硫酸陽極氧化工藝、鉻酸陽極氧化工藝、草酸陽極氧化工藝和磷酸陽極氧化工藝。最常用的是硫酸陽極氧化。

　　2.硫酸陽極氧化

　　目前國(guó)內(nèi)外廣泛使用的陽極氧化工藝就是硫酸陽極氧化，和其他方法相比他在生產(chǎn)成本、氧化膜特點(diǎn)和性能上都具有很大優(yōu)勢(shì)，它成本低、膜的透明性好、耐腐蝕耐摩擦性好、著色容易等優(yōu)點(diǎn)。它是以稀硫酸作電解液，對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行陽極氧化，膜的厚度可達(dá)5um—20um，膜的吸附性好，無色透明，工藝簡(jiǎn)單，操作方便。

　　3.鉻酸陽極氧化

　　鉻酸陽極氧化得到的膜較薄，只有2-5um，能保持工件原有的精度和表面粗糙度;孔隙率低難染色，不做封孔也可使用;膜層軟，耐磨性較差但彈性好;耐腐蝕力較強(qiáng)，鉻對(duì)鋁的溶解度小，使針孔和縫隙內(nèi)殘留液對(duì)部件的腐蝕較小，適于鑄件等結(jié)構(gòu)件，該工藝在軍事上用得較多。同時(shí)可以對(duì)部件質(zhì)量進(jìn)行檢驗(yàn)，在裂紋處褐色電解液就會(huì)流出，很明顯。

　　4.草酸陽極氧化

　　草酸對(duì)鋁的氧化膜溶解性小，所以氧化膜孔隙率低，膜層耐磨性和電絕緣性比硫酸膜好;但草酸氧化成本高是硫酸的3~5倍;同時(shí)草酸在陰極和陽極都會(huì)被反應(yīng)，導(dǎo)致電解液穩(wěn)定性差;草酸氧化膜的色澤易隨工藝條件變化，導(dǎo)致產(chǎn)品產(chǎn)生色差，所以該工藝應(yīng)用受到一定限制。但草酸可做硫酸氧化添加劑使用較常見。

　　5.磷酸陽極氧化

　　氧化膜在磷酸電解液中溶解比硫酸大，因此氧化膜薄(只有3um)，同時(shí)孔徑大。因磷酸膜有較強(qiáng)的防水性，可阻止膠黏劑因水合而老化使膠接劑的結(jié)合力比較好，所以主要用于印刷金屬板的表面處理和鋁工件膠接的預(yù)處理。

　　八、鋁合金硬質(zhì)陽極氧化

　　1.硬質(zhì)氧化膜的特點(diǎn)

　　鋁合金硬質(zhì)陽極氧化和普通氧化膜相比具有以下特點(diǎn)：氧化膜比較厚(一般厚度不小于25um)、硬度比較高(大于350HV)、耐磨性較好、空隙率較低、耐擊穿電壓較高，而表面平整性可能顯得稍差一點(diǎn)。

　　2.硬質(zhì)陽極氧化的工藝特點(diǎn)

　　硬質(zhì)陽極氧化和普通氧化的原理、設(shè)備、工藝和檢測(cè)等各方面沒有本質(zhì)的區(qū)別。硬質(zhì)氧化設(shè)法降低氧化膜的溶解性，主要特點(diǎn)為：

　　a.槽液溫度較低(普通20度左右，硬質(zhì)5度以下)，一般情況下溫度低生成的氧化膜硬度高

　　b.槽液濃度低(普通硫酸濃度20%，硬質(zhì)15%以下)，濃度低對(duì)膜溶解性小

　　c.槽液里添加有有機(jī)酸，硫酸里面加草酸或者酒石酸等

　　d.外加電壓、電流較高(普通電流1.5A/dm2,電壓18V以下，硬質(zhì)電流2~5A/dm2，電壓25V以上。最高可達(dá)100V)

　　e.外加電壓宜采用逐步遞增電壓的方法。因其電壓高電流大，處理時(shí)間長(zhǎng)因此能耗大。同時(shí)硬質(zhì)氧化常采用脈沖電源或者特殊波形電源

　　3.鑄造鋁合金硬質(zhì)陽極氧化

　　鑄造(詞條“鑄造”由行業(yè)大百科提供)鋁合金通常需要硬質(zhì)陽極氧化來提高其性能，鑄造鋁合金常用鋁/硅系合金和鋁/銅系合金，鋁硅系具有良好的鑄造性能和耐磨性能而用量最大，廣泛應(yīng)用于結(jié)構(gòu)件和零部件，有時(shí)添加銅和鎂改善力學(xué)性能和耐熱性。鋁銅系也是常用的鑄造合金，主要用于承受大的動(dòng)靜載荷和形狀不復(fù)雜的砂型鑄件。鑄造鋁合金因含有非金屬等元素需要對(duì)電解液和電源波形進(jìn)行改進(jìn)，電解液一般可在硫酸中加某些金屬鹽或有機(jī)酸，硫酸-草酸-酒石酸溶液、硫酸-干油溶液;電源形式一般改為交直流疊加、不對(duì)稱電流、脈沖電流等，其中脈沖效果較好。電鑄件氧化前應(yīng)對(duì)菱角導(dǎo)園和去除毛刺等，防止電流集中。

　　九、鋁合金微弧氧化(MAO)

　　1.微弧氧化技術(shù)的原理：

　　微弧氧化也稱微等離子體表面陶瓷化技術(shù),是指在普通陽極氧化的基礎(chǔ)上，利用弧光放電增強(qiáng)并激活在陽極上發(fā)生的反應(yīng)，從而在以鋁、鈦、鎂金屬及其合金為材料的工件表面形成優(yōu)質(zhì)的強(qiáng)化陶瓷膜的方法，是通過用專用的微弧氧化電源在工件上施加電壓，使工件表面的金屬與電解質(zhì)溶液相互作用，在工件表面形成微弧放電，在高溫、電場(chǎng)等因素的作用下，金屬表面形成陶瓷膜，達(dá)到工件表面強(qiáng)化的目的。

　　2.微弧氧化的特點(diǎn)

　　a.大幅度地提高了材料的表面硬度(HV>1200)，超過熱處理后的高碳鋼、高合金鋼和高速工具鋼的硬度;

　　b.良好的耐磨損性能;

　　c.良好的耐熱性及抗腐蝕性(CASS鹽霧試驗(yàn)>480h)，這從根本上克服了鋁、鎂、鈦合金材料在應(yīng)用中的缺點(diǎn)，因此該技術(shù)有廣闊的應(yīng)用前景;

　　d.有良好的絕緣性能，絕緣電阻可達(dá)100MΩ。

　　e. 工藝穩(wěn)定可靠,設(shè)備簡(jiǎn)單.反應(yīng)在常溫下進(jìn)行，操作方便，易于掌握。

　　f.基體原位生長(zhǎng)陶瓷膜，結(jié)合牢固,陶瓷膜致密均勻。

　　3.微弧氧化的應(yīng)用

　　微弧氧化是一項(xiàng)新的鋁合金表面處理技術(shù)，他把氧化鋁(詞條“氧化鋁”由行業(yè)大百科提供)的陶瓷性和鋁合金的金屬性結(jié)合起來，使鋁合金表面具有更優(yōu)良的物理化學(xué)性能。但由于技術(shù)、經(jīng)濟(jì)等原因目前在我國(guó)應(yīng)用不廣泛。但由于氧化膜的特殊性能可以在許多領(lǐng)域應(yīng)用，包括航空汽車發(fā)動(dòng)機(jī)、石化工業(yè)、紡織工業(yè)和電子工業(yè)等。

　　4.微弧氧化的不足

　　微弧氧化會(huì)造成火花放電、火花腐蝕，使產(chǎn)品表面比較粗糙，使用時(shí)要磨掉粗糙層，造成浪費(fèi)。能耗比較高 是普通氧化的五倍。

　　十、鋁合金氧化膜的電解著色

　　1.鋁合金氧化膜的常用著色工藝：

　　鋁合金常用著色工藝大體上可以分為三類：

　　a.整體著色法：包括自然發(fā)色和電解發(fā)色兩種，自然發(fā)色指陽極氧化過程使鋁合金中添加成分(Si、Fe、Mn等)氧化，而發(fā)生氧化膜的著色。電解發(fā)色指電解液組成及電解條件的變化而引起的氧化膜的著色。

　　b.染色法：以一次氧化膜為基礎(chǔ)，用無機(jī)顏料或者有機(jī)染料進(jìn)行染色的氧化膜。

　　c.電解著色法：以一次氧化膜為基礎(chǔ)，在含金屬鹽的溶液中用直流或交流電進(jìn)行電解著色的方法，電解著色的耐候性、耐光性和使用壽命比染色法要好、其成本遠(yuǎn)低于整體著色法，目前廣發(fā)應(yīng)用于建筑鋁型材的著色。國(guó)內(nèi)外工業(yè)化的電解著色槽液基本上都是鎳鹽和錫鹽(包括錫鎳混合鹽)溶液兩大類，顏色大體上都是從淺到深的古銅色系。

　　2.電解著色的原理

　　多孔型陽極氧化膜的有規(guī)律和可控制的微孔，通過電解著色在孔的底部沉積非常細(xì)的金屬和(或)氧化物顆粒，由于光的散射效應(yīng)可以得到不同的顏色。顏色的深淺和沉積顆粒的數(shù)量有關(guān)，也就是與著色時(shí)間和外加電壓有關(guān)。一般來說，電解著色顏色類似都是從香檳色、淺到深的青銅色一直到黑色，色調(diào)又不完全相同，這與析出顆粒的尺寸分布有關(guān)。目前電解著色只有于古銅色、黑色、金黃色、棗紅色幾種。

　　3.電解著色的應(yīng)用

　　Sn鹽和Sn-Ni混合鹽是我國(guó)和歐美主要的著色方法，其鹽為SnSO4，是利用Sn2+電解還原在陽極氧化的微孔中析出而著色;但Sn2+穩(wěn)定性差易被氧化成沒有著色能力的Sn4+，因此錫鹽著色關(guān)鍵是槽液成分和錫鹽穩(wěn)定性是此工藝的關(guān)鍵，錫鹽對(duì)雜質(zhì)不敏感，著色均勻性(詞條“均勻性”由行業(yè)大百科提供)比較好，對(duì)水污染不大。 Ni鹽電解著色在日本比較普遍，他常用于淺色系(仿不銹鋼色、淺香檳色)，他著色速度快，槽液穩(wěn)定性好 ，但對(duì)雜質(zhì)敏感，目前除雜質(zhì)設(shè)備已成熟，但需要一次性投資大。

　　十一、鋁合金氧化膜的染色

　　1.鋁合金氧化膜染色的定義

　　染色法是將剛氧化后的鋁合金清洗后立即浸漬在含有染料的溶液中，氧化膜孔隙因吸附染料而染上各種顏色。這種工藝上色快、色澤鮮艷、操作簡(jiǎn)便，但是染色后需要做封孔處理。

　　2.染色對(duì)氧化膜的要求

　　a.鋁在硫酸溶液中得到的氧化膜無色而多孔，最適宜染色。草酸氧化膜本身呈黃色只能染深色，鉻酸膜孔隙率低，膜本身發(fā)灰，也只能染深色。

　　b.氧化膜必須有一定的厚度，最小要求大于7um，較薄的氧化膜只能染上很淺的顏色。

　　c.氧化膜應(yīng)有一定的松孔和吸附性，所以硬質(zhì)氧化膜和鉻酸常規(guī)氧化膜均不適與染色。

　　d.氧化膜應(yīng)完整、均勻、不應(yīng)有劃傷、砂眼、點(diǎn)腐蝕等缺陷。

　　e.膜層本身具有合適的顏色，且沒有金相結(jié)構(gòu)的差別，如晶粒大小不一或者嚴(yán)重偏析等

　　3.氧化膜的染色機(jī)理

　　a.有機(jī)染料染色機(jī)理：基于物質(zhì)的吸附理論，分為物理吸附和化學(xué)吸附;物理吸附指分子或離子以靜電力方式的吸附;以化學(xué)力(反應(yīng)生成的共價(jià)鍵、氫鍵、螯合鍵等)方式吸附的叫化學(xué)吸附。物理吸附希望低溫，高溫易脫附;化學(xué)吸附在一定溫度下進(jìn)行，一般認(rèn)為染色時(shí)兩種吸附同時(shí)進(jìn)行以化學(xué)吸附為主，所以在中溫下進(jìn)行。

　　b.無機(jī)染料染色機(jī)理：通常在常溫下進(jìn)行，將工件按一定次序先浸漬在一種無機(jī)鹽(詞條“無機(jī)鹽”由行業(yè)大百科提供)溶液中，再浸入另一種無機(jī)鹽溶液中，使這些無機(jī)物在膜孔中發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成不溶于水的有色化合物，填塞氧化膜孔隙并將膜孔封住(某些情況下可省去封孔過程)。無機(jī)染料顏色范圍有限，色澤不夠鮮亮，但耐溫耐曬性特好。

　　4.不合格染色膜的褪色(詞條“褪色”由行業(yè)大百科提供)

　　染色后封孔前發(fā)現(xiàn)不良可用硝酸27%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))或者5ml/l硫酸在25度條件下退除。

　　十二、鋁合金氧化膜的封孔

　　1.鋁合金氧化膜封孔的定義

　　鋁陽極氧化之后對(duì)氧化膜進(jìn)行的物理或化學(xué)處理過程，以降低氧化膜的孔隙率和吸附能力，以便把染料密封在微孔中，同時(shí)提高膜的耐蝕性、耐磨等性能。在建筑行業(yè)世界各國(guó)對(duì)氧化膜的封孔基本上采用高溫蒸汽法、冷封孔、電泳涂裝法三種工藝，但目前中溫封孔有擴(kuò)大的趨勢(shì)。從封孔原理來分主要有水合反應(yīng)、無機(jī)物填充或有機(jī)物填充三大類。

　　2.熱封孔工藝

　　a.沸水封孔：在接近沸點(diǎn)的純水中(溫度95度以上，去離子水)，通過氧化鋁的水合反應(yīng)將非晶態(tài)的氧化鋁轉(zhuǎn)化成水合氧化鋁，由于水合氧化鋁比原來的體積大了30%，體積膨脹使的氧化膜的微孔填充封閉。

　　b.高溫蒸汽封孔：原理和沸水封孔一樣，優(yōu)點(diǎn)：速度快、水質(zhì)的依賴性小、少出現(xiàn)白灰、褪色風(fēng)險(xiǎn)小。設(shè)備需要密閉來保證溫濕度，一般溫度115~120度，壓力在0.7~1atm為佳，成本高!

　　3.冷封孔工藝

　　冷封孔是我國(guó)最常用最基本的封孔技術(shù)，操作溫度20~25的室溫，時(shí)間和熱封孔比縮短一半，是依靠微孔中的沉積的填充物來進(jìn)行封孔的，最成熟的工藝為氟化鎳為主成分的冷封工藝。冷封孔完成后要進(jìn)行熱水陳化后(60~80度去離子熱水，10~15分鐘)處理來改性，避免產(chǎn)品出現(xiàn)高溫微裂。

　　4.中溫封孔工藝

　　針對(duì)熱封和冷封工藝的缺陷開發(fā)出無機(jī)鹽中溫封孔技術(shù)，主要包括鉻酸鹽封孔、硅酸鹽(詞條“硅酸鹽”由行業(yè)大百科提供)封孔和乙酸鹽封孔。

　　a.鉻酸鹽封孔：可提供良好的防腐蝕作用，尤其用于壓鑄(詞條“壓鑄”由行業(yè)大百科提供)鋁合金和高銅鋁合金(PH6.32~6.64，大約10min)

　　b.硅酸鹽封孔：由于硅酸鹽封孔后常常發(fā)生白灰或者變色，目前除非特殊需要不用此工藝

　　c.乙酸鎳封孔：封孔品質(zhì)比較好，在北美用得較多，我國(guó)除有機(jī)染色的小部件采用外，其他基本不用。

　　十三、鋁合金氧化膜的電泳涂裝

　　1.電泳涂裝的定義

　　溶液中帶電的涂料粒子在直流電的作用下由于電泳的作用形成涂層的方法，鋁的電泳(ED)涂裝一般采用陽極電泳。電泳屬于低污染、能耗低的工藝，具有涂膜平整、耐水耐化學(xué)性好的特點(diǎn)，容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，適合形狀復(fù)雜、有邊緣棱角或孔穴工件的涂裝。

　　2.電泳涂裝工藝原理

　　電泳涂裝分為陽極電泳和陰極電泳(詞條“陰極電泳”由行業(yè)大百科提供)，陽極電泳涂裝的水溶性樹脂是一種高價(jià)酸的羧酸鹽，一般是羧酸銨鹽。電泳涂料在酸或堿性溶液中能電離成帶點(diǎn)膠粒并分散于水中，在直流電的作用下，帶電的樹脂膠粒將在金屬表面附著一層樹脂模。鋁合金氧化膜的電泳涂料主要成分是水溶性丙烯酸高分子化合物，為半透明乳膠液。電泳涂裝過程是個(gè)電化學(xué)過程，主要包括電泳、電沉積、電滲和電解四個(gè)過程。

　　3.鋁合金電泳工藝

　　典型的鋁氧化后電泳流程為：上料(詞條“上料”由行業(yè)大百科提供)——除油——水洗——堿蝕——水洗(2次)——除灰——水洗——陽極氧化——水洗(2次)——電解著色——水洗——熱純水洗——高純水洗——瀝干——電泳涂裝—— RO1循環(huán)水洗—— RO2循環(huán)水洗——瀝干——烘烤固化——冷卻——下件。

　　4.電泳涂裝的特點(diǎn)

　　優(yōu)點(diǎn)：涂裝工藝自動(dòng)化程度高、涂料回收率高、涂裝效率高、膜厚均勻， 可減少不必要的浪費(fèi)同時(shí)槽液管理容易涂裝條件容易控制和管理膜厚均勻泳透性高、內(nèi)板防銹好不會(huì)發(fā)生漏涂、流痕等不良現(xiàn)象。

　　缺點(diǎn)：設(shè)備一次性投資大被涂物必須導(dǎo)電更換涂料、顏色困難。