铝合金表面处理研究

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1、铝合金表面处理研究学号：20091829姓名：刘哲专业班级：材科09-4班2012年07月04日铝合金表面处理研究摘要：主要介绍了铝合金表面处理的一种方法-电镀，并对一些预处理进行分析与研究，知道了电镀过程中的一些参数的最佳数值。关键字：表面处理、电镀、预处理前言金属表面复合涂层技术是指利用表面涂层工艺方法，如电镀、化学镀、真空熔覆、热喷涂、气相沉积、阳极氧化、热化学反应法、溶胶-凝胶法、离子注入以及涂装等技术，在金属表面形成一层或数层具有复合材料结构和性质，并与金属表面结合良好的薄膜[1]。近年来，进

2、行涂覆的基体金属及合金主要有：碳钢、合金钢、铸铁、铝合金、铜合金、镁合金及钛合金等。金属表面复合涂层可广泛应用于石油、化工、能源、机械、冶金、电子信息、航空航天及军事装备等领域，正向着多功能性和应用性的方向发展。因此，金属表面复合层作为新材料研究的一个重要方向，具有广阔的应用前景。铝在地壳中的含量仅次于氧和硅，居第三位，是地壳中含量最丰富的金属元素。铝的产量在金属中仅次于钢铁的。至19世纪末，铝才崭露头角，成为在工程应用中具有竞争力的金属。铝合金的加工性能好，表面经抛光后具有良好的光反应能力。因此，在飞

3、机、汽车、电器、仪表、日用品等领域，铝合金获得广泛的应用［2］。然而铝合金也存在缺点，主要是耐腐蚀性差，并且还有产生晶间腐蚀的倾向，这是一种最危险的腐蚀破坏。通过表面处理的途径，即氧化或电镀可以提高铝合金的耐蚀性，从而提高其使用性能[3],对铝和铝合金表面制备复合涂层意义深远[4]。国外在铝合金表面复合涂层研究方面投入了大量人力、物力，近年来相继出现了多种复合涂层。如美国为航空、航天应用的铝合金件开发了“TUFRAM”涂层，它是由一般阳极氧化膜层再渗入有机聚合物而成，表面性能优异，在民用产品方面也得到了

4、推广[5]。我国在铝合金表面复合涂层研究方面也非常活跃。Li等[6]应用化学复合镀在铝合金表面制备出了含70vol%SiC颗粒的Ni-P-SiC复合涂层。蒋驰等[7]在铝材基体上，综合应用等离子喷涂和电弧喷涂等热喷涂方法，喷涂钽、镝、铅等材料，制备具有辐射屏蔽效应的多层复合涂层，涂层与基体之间结合紧密，组织均匀致密，孔隙率低，满足了辐射屏蔽要求。黄开金等[8]采用激光熔覆在AA7075铝合金表面熔覆了Zr-Cu-Ni-Al-TiC复合粉末，制备出Zr基复合涂层，熔覆层表现出优异的耐磨性，尤其是随着熔覆层

5、中TiC含量的增加，耐磨性得到显著的提高。一.铝合金电镀预处理复合电镀是在电解质溶液中加入一种或数种不溶性固体颗粒，在金属离子被还原、形成镀层的同时，不溶性固体颗粒均匀弥散地分布于金属镀层中，形成复合镀层。采用电镀法可以制备多种复合镀层，主要有耐磨、自润滑、弥散强化、耐蚀性等复合镀层以及提高有机涂层结合强度的中间复合镀层。复合电镀具有以下特点：工艺简单、镀层多样化和分散相颗粒品种多[1]。1.1挂具对于铝合金电镀来讲，挂具是先决条件，特别是大件，必须要保证足够大的接触面积，以保证导电良好，不要用镀过铜的

6、挂具，因为铜触点与铝件发生铜置换而产生触点起泡。1.2碱蚀在保障去油、去蜡清洗干净的前提下，碱蚀的浓度、温度、时间控制至关重要，由于铝在氢氧化钠中优先溶解，易发生过度腐蚀和碱蚀不匀现象。1.3酸蚀(除垢)由于铝合金是由铜、铁、镁、硅等成分组成，通常不与碱液发生反应，所以必须通过酸蚀（除垢）工艺除掉这些氧化物，使表面裸露出洁净金属基体。酸蚀（除垢）液一定要控制温度、浓度和时间这三个要素，特别温度，这是夏季铝合金易起泡的罪魁祸首，在夏天一定要有冷冻降温设备。对于含镁较高的铝合金在除垢之前必须用以下工艺，才能

7、获得结合力良好的镀层。以下浸蚀工艺为：硫酸15%(体积百分浓度)，时间2~5min，温度80℃。以下除垢工艺为：硝酸50%，温度15~25℃，时间1~2min，再沉鋅。1.4铝合金件必须浸镀过渡金属层如浸锌、锡、镍金属，才能获得结合力良好的镀层，目前大多应用于大量生产的以沉锌为多，以二次沉锌工艺占主导，这是因为通常预浸锌得到的锌层粗糙多孔，结合力不好，为了进一步提高基体与镀层的结合力，常采用再次浸锌，这样得到的锌层比较平滑致密［9］。沉锌一般由市售、自配各占半壁江山，自配的以传统锌酸络合盐为基础，再加入

8、铁、镍、铜与有机络合剂，即成了四元合金沉锌液，自配成本相应较低些，沉锌液的维护与管理需要注意以下几点：（1）沉锌液温度：沉锌最好维持在15~25℃之间，过高由于锌等金属置换过快，得到灰黑疏松、粗糙，甚至海绵状的置换层，这种锌置换层结合力很差。而温度较低时，沉锌液反应比较温和，锌等合金析出量少，锌等合金置换层均匀致密，耐蚀性能和基体的结合力大有提高，所以很多厂家总抱怨夏天铝件总是起泡，其实铝合金电镀，夏天冷冻机是不可缺少的设备。（2）沉锌时间