铝合金阳极氧化与表面处理技术

铝合金阳极氧化与表面处理技术第一章引论

1. 铝及铝合金的性能特点密度低；塑性好；易强化；导电好；耐腐蚀；易回收；可

焊接；易表面处理

2. 简述铝合金的腐蚀性及其腐蚀形态

1）腐蚀性：（1）酸性腐蚀：铝在不同的酸中有不同腐蚀行为，一般在氧化

性浓酸中生成钝化膜，具有很好的耐蚀性，而在稀酸中有“点腐

蚀”现象。局部腐蚀；（2）碱性腐蚀：铝在碱性溶液中的腐

蚀，碱能与氧化铝反应生成偏铝酸钠和水，然后再进一步与铝反应

生成偏铝酸钠和氢气。全面腐蚀；（3）中性腐蚀：在中性盐溶

液中，铝可以是钝态，也可能由于某些阳离子或者阳离子的作用发

生腐蚀。点腐蚀。

2）腐蚀形态：点腐蚀，电偶腐蚀，缝隙腐蚀，晶间腐蚀，丝状腐蚀和层状腐蚀等

点腐蚀：最常见的腐蚀形态，程度与介质和合金有关

电偶腐蚀：接触腐蚀，异（双）金属腐蚀，在电解质溶液中，当两种金属或合金相接触（电导通）时，电位较负的金属腐蚀被加速，而电位较正的金属

受到保护的腐蚀现象。

缝隙腐蚀：两个表面接触存在缝隙，该处充气溶解氧形成氧浓差原电池，使缝隙内产生腐蚀。

晶间腐蚀：与热处理不当有关，合金元素或金属间化合物沿晶界沉淀析出，相对于晶粒是阳极，而构成腐蚀电池。

丝状腐蚀：丝状腐蚀是一种膜下腐蚀，呈蠕虫状在膜下发展，这种膜可以是漆膜，或者其他涂层，一般不发生在阳极氧化膜的下面。丝状腐蚀与合金成

分、涂层前预处理和环境因素有关，环境因素有适度、温度、氯化物；

层状腐蚀：剥层腐蚀，也叫剥蚀。

3. 铝合金表面处理技术包括哪几个方面？表面机械预处理（机械抛光或扫纹等）

（2）化学预处理或化学处理（化学转化或化学镀等）（3）电化学处理（阳极氧化或电镀等）（4）物理处理（喷涂、搪瓷珐琅化及其物理表面技术改性）等。

搪瓷珐琅：将无机物的混合物熔融成不同熔点玻璃态物质。

4. 铝合金阳极氧化膜的特性有哪些？有：耐蚀性；硬度和耐磨性；装饰性；有机涂

层和电镀层附着性；电绝缘性；透明性；功能性

第二章铝的表面机械预处理

1. 预处理的目的：（1）提高良好的表观条件和表面精饰质量。（2）提高产品品

级。（3）减少焊接的影响。（4）产生装饰效果。（5）获得干净表面。

2. 磨光操作要求

（1）磨料种类和粒度的选择：根据工件材料的软硬程度、表面状况和质量要求等选用；表面越硬或越粗糙则用较硬及较粗的磨料。

（2）磨光应分多步操作，工件压向磨轮的压力要适度。

（3）新磨轮在黏结磨料前应预先刮削使之平衡后才能粘结磨料。

（4）定期更换新磨料。

（5）根据不同的需要选择合金材料。

（6）选择适当的磨轮转速，一般控制在10~14m/s。

（7）磨光效果取决于磨料、磨轮的刚性和轮子的旋转速度、工件与磨轮的接触压力等因素，以及实践经验和熟练技巧等。

3. 磨光和抛光的概念磨光：将布轮黏结磨料后的操作。目的：去除工件表面的毛

刺、划痕、腐蚀斑点、砂眼、气孔等表观缺陷。；抛光：将抛光膏抹于软布轮或毡轮后的操作

4. 常见的问题和解决办法：常见问题：“烧焦”印。

原因：（1）磨光轮、磨料和抛光剂的选择不当；（2）抛光用力不当；

（3）磨触时间过长；（4）磨触过热。

措施：（1）在稀碱溶液中进行轻微的碱蚀；（2）用温和的酸浸蚀：如铬酸- 硫酸溶液，或者质量分数为10%的硫酸溶液加温后使用；（3）3wt%Na2CO和2wt%Na3PO,4溶液在40~50C温度下处理，时间为

5mi n,严重的可延长至10~15mi n

经上述处理清洗并干燥后,应立即用精抛轮或镜面抛光轮重新抛光。

预防：采用适当的磨光轮、抛光轮；采用适当的抛光剂；工件与抛轮的磨触时间要适当掌握。

第三章铝的化学预处理

1. 铝材的脱脂方法有哪些？工艺原理分别是什么？

1）脱脂方法：酸性脱脂、碱性脱脂和有机溶剂脱脂。目的：清除铝表面的油脂和灰尘等污染物,使后道碱洗比较均匀,提高阳极氧化膜的质量

2）（1）酸性脱脂的作用机理：在以H2SO4 H3PO4和HNO3为基的酸性脱脂溶液中,油脂发生水解反应,生产甘油和相应的高级脂肪酸,达到脱脂的目

的。（2）碱性脱脂的作用机理：碱与油脂发生皂化反应,生成可溶性的

肥皂,用皂化反应消除油脂与铝材表面的结合,达到脱脂的目的。

（3）有机溶剂脱脂的作用机理：利用油脂易溶于有机溶剂的特性进行, 既

能溶解皂化油, 也能溶解非皂化油, 具有很强的脱脂能力, 且速度快, 对铝

无腐蚀性,达到脱脂的目的。

2. 碱洗的目的、存在哪些缺陷？相应的对策应如何？

1）目的：去除表面的赃物，彻底去除铝表面的自然氧化膜，显露出纯净的金属基体，为后续的表面处理主工序做好准备。

2）碱洗的三大缺陷：外观粗糙、斑点、流痕。

3）（1）外观粗糙：是碱洗法生产砂面铝材时常见问题，常是由原始铝材存在组织缺陷（粗晶或金属间化合物沉淀粒子大）引起；提高原始铝材的内在组

织质量才能从源头上解决问题。

原因：A:挤压用的铝棒原始晶粒尺寸大。B:铝棒加热温度偏高或挤压

速度太快。C:采用的挤压机吨位偏小。D:挤压后淬

火不足。E:碱洗速度太快。

对策:选用晶粒度复合国家标准的挤压铝棒；控制好挤压制品的出

口温度；加强挤压后的淬火；合理控制碱洗速度等。

（2）斑点:是铝材表面处理的致命缺陷:中断后续工序或报废回炉处理。原因 :

A:熔炼铸棒时加入回收铝的比例太高。AI2O3熔点高达2050C，熔炼时不

熔化，仅是破碎；碱洗过程中的浸蚀导致雪花状腐蚀斑点。对策 : 控制阳

极氧化膜的回收铝的比例，应小于10%；熔体的精炼除渣，铸造前熔体静

止约25min 和熔体过滤等。

B :水中氯离子含量高。当铝材的材质品质较差，而所用水的氯离子含量也较

高时，碱洗或碱洗前后水洗都会显露出腐蚀斑点。对策 :改善

原始铝材的材质；采用复合国家标准的自来水；改用硝酸或硝酸加硫酸

除灰；在水槽镍加入1~5g/L HNO3也可有效抑制氯离子的腐蚀影响。

C :大气腐蚀。铝材在沿海大气环境中放置约3 天、腐蚀性气氛熔炼炉旁、

阴雨天气等其表面常有腐蚀斑痕或斑点形成。对策 :缩短原始铝材

转入阳极氧化的周期时间；带阳极氧化的原始铝材放置在环境干燥、空

气良好的位置；对长时间放置或阴雨天，可对原始铝材进行适当的遮盖处

理等。

D :挤压“热斑”。铝材与出料台的导热良好的石墨辊相接触，因局部冷速不

同，导致铝材内有析出相（Mg2Si相，温度范围400~250C）形成，呈现间

隔状斑点。对策 :控制挤压出料台的运行速度（应大于铝的挤出速度）；

采用导热效果差的其他耐热材料替代石墨辊；借枪风冷淬火力度；快速将挤

压出口铝材降至250C以下。

（3）流痕:碱洗工艺条件和操作不当造成碱洗流痕缺陷（碱洗速度太快和

转移速度太慢）。对策：A:加快转移。B:降低碱洗槽液温度。C: 降低槽液

中的NaOH浓度。D:铝材装料过密，应适当减少。

3. 除灰的目的是什么？铝合金表面除灰有哪几种方法？

目的：去除表面挂灰，防止后道阳极氧化槽液的污染，提高氧化膜质量。

方法：硝酸除灰，硫酸除灰，

4. 氟化物砂面处理的缺陷和对策是什么？

氟化物砂面处理是利用氟离子使铝材表面产生高度均匀、高密度点腐蚀的一种酸性浸蚀工艺。

缺陷与对策：

(1)上表面有斑痕：槽内沉淀物较多、氟离子浓度较低时，反应强度较弱，沉淀

物在吕爱表面上沉积或停留过久，阻碍氟离子的正常腐蚀。对策：清除槽

内过多的沉淀物、降低铝材密度、添加适量的氟化氢铵和添加剂，提高氟离

子浓度，增加反应强度。