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1、铝合金表面处理的方法及应用简彩娣指导教师：宋世涛（河北科技师范学院理化学院化学0701班）摘要：综述了铝及铝合金表面处理技术的研究进展,讨论了铝及其合金表面处理的各种方法,并对它的应用前景进行了简述。关键字：铝合金；表面处理；应用前景0前言对铝及其合金进行表面处理产生的氧化膜具有装饰效果、防护性能和特殊功能,可以改善铝及其合金导电、导热、耐磨、耐腐蚀以及光学性能等。因此,国内外研究人员运用各种方法对其进行表面处理,以提高它的综合性能,并取得了很大进展。目前,铝及其合金材料已广泛地应用于建筑、航空和军事等领域中。本文分类论述了铝及其合金材料表面处理的主要方法。1化学转化膜处理金属表面处理工
2、业中的化学转化处理时使金属与特定的腐蚀液接触，在一定条件下，金属表面的外层原子核腐蚀液中的离子发生化学或电化学反应，在金属表面形成一层附着力良好的难溶的腐蚀生成物膜层。换言之，化学转化处理是一种通过除去金属表面自然形成的氧化膜而在其表面代之以一层防腐性能更好、与有机涂层结合力更佳的新的氧化膜或其他化合物的技术。1.1阳极氧化法铝的阳极氧化法是把铝作为阳极,置于硫酸等电解液中,施加阳极电压进行电解,在铝的表面形成一层致密的Al2O3膜,该膜是由致密的阻碍层和柱状结构的多孔层组成的双层结构。阳极氧化时,氧化膜的形成过程包括膜的电化学生成和膜的化学溶解两个同时进行的过程。当成膜速度大于溶解速度
3、时,膜才得以形成和成长。通过降低膜的溶解速度,可以提高膜的致密度。氧化膜的性能是由膜孔的致密度决定的。1.1.1硬质阳极氧化铝的硬质阳极氧化是在铝进行阳极氧化时,通过适当的方法,降低膜的溶解速度,获得更厚、更致密的氧化膜。常规的方法是低温(一般为0℃左右)和低硫酸浓度(如<10%H2SO4)的条件下进行,生产过程存在能耗大、成本高的缺点。改善硬质阳极氧化膜的另一种方法是改变电源的电流波形。氧化膜的电阻很大,氧化过程中产生大量的热量,因此,传统直流氧化电流不宜过大,运用脉冲电流或脉冲电流与直流电流相叠加,可以极大地降低阳极氧化所需要的电压,并且可使用更高的电流密度,同时还可以通过调节占空比
4、和峰值电压,来提高膜的生长速度,改善膜的生成质量,获得性能优良的氧化膜。1.1.2复合阳极氧化复合阳极氧化法是一种新型的阳极氧化技术。日本的吉村长藏等[4]往铝阳极氧化液中添加一些难溶粉体,发现氧化膜的厚度,硬度均有很大变化。曾凌三、梁东[5]也做了类似的实验,结果发现这些难溶粉体表面带电状态和膜层表面之间发生电化学反应,粉体沉积在膜层中,同时也有一部分粉体在机械搅拌作用下进入膜孔内,氧化膜的性能改变取决于粉体的性质和悬浮浓度。1.2化学氧化法在一定温度下，通过化学反应在率零件表面生成一层薄的氧化膜，称为绿的化学氧化法。广义的化学氧化法包括重铬酸盐等氧化剂参与的化学氧化膜。这种方法不需要
5、通过电流，工艺上的电化学氧化法要简单，成本低。所生成的氧化膜很薄，一般膜的厚度约0.5~4um，膜层质软，耐磨性低，故不能单独使用。膜层有较好的物理吸附能力，是涂层的良好底层，经化学氧化后在涂装所得的防护层，课大大提高铝零件的防护能力。1.3稀土转化膜显示了良好的应用前把铝置于铬酸盐、锰酸盐、钼酸盐等溶液中数分钟,表面即可形成与铝基体表面结合良好的转化膜。其中应用最广泛的是铬酸盐转化膜,但六价铬有剧毒和致癌作用,在使用上受到严格限制,稀土转化膜正是适应当前环保的要求而受到研究人员的关注。Hinton等[6]首先把7075铝合金置于含有少量CeCl3的NaCl溶液中一段时间,发现铝合金表面
6、形成具有高耐蚀性的转化膜。这种方法得到的转化膜需要一周时间。在此后,国内外的研究集中在减少成膜时间和改善膜层质量上,并且已取得很大进展。总之,稀土转化膜在机理、工艺方面还不成熟,有待于进一步研究,但它以其优良的抗蚀性和工艺上无毒无污染的特点,显示了良好的应用前景。我国稀土资源丰富,更应有广泛的应用价值。稀土转化膜在机理、工艺方面还不成熟，有待于进一步研究，但它以其优良的抗蚀性和工艺上无毒无污染的特点，景。我国稀土资源丰富，更应有广泛的应用价值。1.4微弧氧化法微弧氧化又称等离子体氧化,是在阳极氧化基础上,在金属基表面原位生长陶瓷层的一种表面处理技术。当阳极氧化电压达到某一临界时,材料表面
7、氧化层被击穿,产生弧光放电,并产生瞬间高温(>2000℃),氧化膜在高温高压作用下熔融,等离子弧消失后,熔融物激冷而形成非金属Al2O3陶瓷层[10]。该陶瓷层厚达200μm以上,最高硬度达3000HV以上,并且耐磨、耐腐蚀、耐高温冲击等性能均优于阳极氧化膜。微弧氧化的机理目前还不完全清楚,但它具有工艺简单,不引入毒物,氧化膜性能优良而受到人们重视。1.5有机硅烷化处理有机硅烷化处理是近年来发展起来的一种新型金属表面防护性工艺，由于
