铝合金制品表面处理技术

铝合金制品的表面处理

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

见教材附录

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：

除去挤压、切割时留在表面的润滑油脂。

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

成份及其作用：

① NaOH：皂化反应，除油作用。

② Na2CO3（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

教材上配方有五个，工业上普遍采用配方Ⅱ。

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）H2SO4 150 ~ 250g/l 常温3 ~ 5分钟

2）HNO3 150 ~ 200g/l 常温2 ~ 3分钟

3）HNO3 120 ~ 150g/l

H2SO4 120 ~80g/l 常温2 ~ 5分钟

重油级：

1）Na3PO440 ~ 60g/l （弱碱性）

NaOH 8 ~ 12g/l

Na2SiO3 20 ~ 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

Al2O3↓＋3H2O

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，生成胶状的氢氧化铝和苛性钠，氢氧化铝进而脱水变成Al2O3硬水铝石。

现在工业上普遍使用长寿命碱蚀添加剂。

四、 添加剂的作用：

具有防止产生铝石、增光、整平、缓蚀等多种作用。

特点：

1）允许溶存Al3+铝量达100g/l（甚至120g/l）以上，而不会产生硬水铝石，即使偶有发生水解也不结块，易于清除。

2）具有缓蚀整平功能，碱蚀效果更好。

3）铝腐蚀率能保持在1 ~ 2%之间，减少铝溶蚀量及氢氧化钠消耗量。

成份：

一般有葡萄糖酸钠、酒石酸盐、柠檬酸盐、羧甲基纤维素等多元多组份的混合物。

五、 碱蚀工艺：

NaOH：50 ~ 60 g/l，碱蚀添加剂：视说明书要求，温度：50 ~ 70℃

时间：视工艺要求

第四节中和（出光）

一、 目的：①中和残碱，防止污染氧化槽。②洗去残留在表面的Cu、Fe、Zn、

Si、Mn等元素的氧化物（挂灰），光亮表面。

二、 方法：

1）硝酸法：HNO3 150 ~ 250g/l，温度室温，时间：1 ~ 3分钟

为氧化性酸，出光效果较好，但成本高，易污染氧化槽，烟雾大。