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铝合金表面处理原理

第一章概述

一、铝及铝合金表面处理的目的：（主要指阳极氧化）

1、防腐蚀

天然氧化膜→薄，

阳极氧化膜→厚≥10μm

漆膜→耐磨、耐蚀、耐光、耐候

2、防护—装饰

形成微孔人工氧化膜后，可染成各种颜色和图案。

3、功能作用

绝缘性≥100μm

微孔渗渍硫化钼润滑剂→摩擦系数↓

电沉积磁性金属→磁性录音盘、记忆元件等等。

二、铝及其合金表面处理的分类

机械法、化学法、电化学法、阳极化膜后处理（见后面附录）三、铝型材表面处理产品种类

目前市场上常见的有：

1）阳极氧化（银白、砂白料）

2）阳极氧化+ 电解着色（浅古铜、古铜、黑色等）

3）电泳涂漆

4）静电喷漆、氟碳喷漆

5）静电粉末喷涂

第二章铝材阳极氧化前的处理

铝合金建筑型材生产工艺流程：

铝材装架→脱脂→水洗→碱蚀→水洗（二道）

→中和（出光）→水洗→阳极氧化（DC法）→水洗→封孔水洗→着色（AC法）→水洗

→水洗→卸架

第一节装架

一、方式：横吊式、竖吊式

纵吊式特点：

1、适合大批量生产：每批可装载大量铝材

2、减少装卸工人：减轻了装卸时的劳动力

3、降低生产成本：溶液带出量少，减少化学品消耗量，夹具不

浸入处理液中，减少夹具消耗量。

4、减少用水量：带出水量减少，耗水量及废水处理量减少。

适于生产能力在600吨/月以上。

目前，一般采用横吊式为多。

二、注意事项：（横吊式）

1）铝材要有一定倾角（3º~ 5º）→便于氧化时气泡逸出。

2）扎料要紧，导电杆脱模要干净→保证导电良好。

3）每根料之间间距应保证→防止色差。

4）避免不同型号、长度的料扎在一起着色→防止色差。

5）每次上料面积要一定，最好是对极面积的80%，最大100%。

第二节脱脂处理

一、目的：

除去制品表面的工艺润滑油、防锈油及其他污物，以保证在碱洗工序中，制品表面腐蚀均匀和碱洗槽的清洁，从面提高氧化制品质量。

二、油脂种类：

动物油、植物油→属皂化油，可与苛性碱发生皂化反应

矿物油→属非皂化油，不与苛性碱发生皂化反应

锯切液

三、脱脂方法与原理

1）有机溶剂：酒精、煤油、汽油、丙酮、甲苯、三氯乙烯、四氯化碳等。利用溶剂对油污很强的溶解能力将油除去。对

Al基体无腐蚀性。

2）表面活性剂：合成洗涤剂、金属清洗剂等。利用有效成份对油污的优良的皂化、乳化、分散、渗透能力将油污除去，对

铝基体无腐蚀作用。

3）碱性溶液：NaoH + 添加剂（乳化剂）

利用溶液中的某些碱性物质与油污发生皂化或乳化作用来达到除油污之目的。

皂化作用—→除去动、植物油

乳化作用—→除去矿物油

皂化反应：

C3H5（C17H35COO）3 ＋3NaOH→3C17H35COONa＋3C3H5（OH）3 硬脂酸苛性钠肥皂甘油

乳化作用：略

成份及其作用：

①NaOH：皂化反应，除油作用。

②Na2CO3（碳酸钠）、Na3PO4（磷酸三钠）：缓冲剂，保持溶液

PH＝10～11。

③硅酸钠（水玻璃）：湿润剂、乳化剂、分散剂，不易水洗去掉

4）酸性溶液

H2SO4、HNO3等

Al + H2SO4 = Al2（SO4）3 + H2↑

利用H2小泡包围油珠，离开铝表面层达到除油目的。

5）电解脱脂

即将制品放在碱性溶液中作为阴极而进行电解处理除去油污。

四、脱脂工艺制度

轻油级：

1）H2SO4150 ~ 250g/l 常温3 ~ 5分钟

2）HNO3150 ~ 200g/l 常温2 ~ 3分钟

3）HNO3120 ~ 150g/l

H2SO4120 ~80g/l 常温2 ~ 5分钟

重油级：

1）Na3PO440 ~ 60g/l （弱碱性）

NaOH 8 ~ 12g/l

Na2SiO320 ~ 30g/l 50 ~ 60℃ 2 ~ 3分钟

2）Na3PO430g/l

Na2CO320g/l 40℃ 2 ~ 3分钟

3）金属清洗剂

20 ~ 30g/l 常温 5 ~ 8分钟（根据说明书要求）

碱性除油工艺：

NaOH 10 ~ 15g/l ，添加剂20 ~ 30g/l ，45 ~ 60℃，3 ~ 7分钟

第三节碱蚀

一、目的：

1）除去铝材表面的自然氧化膜，使金属基体暴露出来，活化表面，有利于氧化着色。

2）整平基体表面，使其均匀一致。

3）调整金属光泽。

4）进一步除去铝材表面污物。

二、方法：

碱法、磷酸钠法、硫酸铬酸法等。

一般采用强碱热溶液。

三、碱蚀原理：

碱蚀过程主要有以下三步化学反应：

Al2O3 ＋2NaOH → 2NaAlO2 ＋H2O

2Al ＋2NaOH ＋2H2O → 2NaAlO2 ＋3H2↑

2NaAlO2 ＋4H2O →OH）3↓＋2NaOH

O3↓＋3H2O

2

第一步反应是除去铝材表面的天然氧化膜；

第二步是铝基体与碱反应，起整平表面的作用；

第三步是前二步反应所生成的偏铝酸钠不断水解，生成胶状的氢