铝及铝合金表面处理研究进展_张高会
第21卷第2期2010年6月
中国计量学院学报
Jo urnal of China U niver sity o f M etro lo gy
V ol .21No .2Jun .2010
【文章编号】 1004-1540(2010)02-0174-05
【收稿日期】 2010-03-19
【基金项目】 浙江省科技厅资助项目(No .2007C 21139),国家青年基金资助项目(No .10802083)【作者简介】 主要研究方向为钛合金、铝合金、镁合金的表面改性.
铝及铝合金表面处理研究进展
张高会,黄国青,徐 鹏,于明洲
(中国计量学院理学院,浙江杭州310018)
【摘 要】 铝合金耐磨性差、特殊条件下耐蚀性差的缺点限制了它的进一步利用,对铝合金进行表面处理长期以来一直是扩大铝合金使用范围地行之有效的方法.文章综述了铝合金的各种表面处理方法,比较了它们的优缺点,指出表面氧化是铝合金表面处理的主流,复合处理、纳米化处理将是今后铝合金表面处理的主要研究方向.
【关键词】 铝合金;耐磨性;耐蚀性
【中图分类号】 T G146.2+3 【文献标识码】 A
Research progress in surface treatment of aluminum alloys
ZH ANG Gao -hui ,H UANG Guo -qing ,XV Peng ,YU Ming -zhou
(College of S cien ces ,China Jiliang University ,Hangzh ou 310018,China )
A bstract :T he applicatio ns of aluminum alloy have been limited by its po or wea r resistance a nd co rro sion resistance under special conditio ns .Sur face treatment technolog y has bee n a me thod fo r a long time as an effective solution to ex tend the applicatio n area .Va rio us surface t reatment methods o f aluminum alloy hav e been reviewed ,and their advantag es and disadvantages have been discussed in detail .T he surface oxidation has been indicated as the current mainstream of the surface treatment of aluminum alloy s ,and co mplex treatment as well as nanotechnolog y will be the main research directions of the future surface treatment of aluminum alloy s .Key words :a luminum allo y ;wear resistance ;co r rosio n resistance
铝及铝合金密度较小,强度高,导电、导热性优良,塑性和成型性好,无低温脆性,易加工.目前,铝
及铝合金材料已广泛地应用于建筑、航空、军事、汽车、航海、医疗等领域中.然而,铝的耐磨性差,腐蚀电位较负,腐蚀比较严重.采用表面处理可以提高防护性、装饰性和功能性,克服铝合金表面性能方
面的缺点,扩大应用范围,延长使用寿命
[1-6]
.
1 电化学方法
1.1 电镀
作为传统的表面处理方法电镀也用在了铝合
金的表面处理上.铝合金的电镀一般是为了改善
装饰性,提高表面硬度和耐磨性,降低摩擦因数改善润滑性,提高表面导电性和反光率.由于铝和铝合金的电位较负,在酸性和碱性溶液中电镀时皆可发生不同类型的氧化反应产生铝盐或偏铝酸盐,所以电镀前必须进行预处理,包括机械处理、有机溶液除油等.同时为了达到铝合金表面处理后具有光亮银白色表面的目的,石磊[7]等人认为应该采用浸锌、镀锌二次钝化的方法进行处理.但电镀技术污染严重,工作环境恶劣的缺点又限制了该技术的应用.
1.2 氧化处理
氧化处理目前仍然是铝合金表面处理的主要方法,主要有化学氧化、阳极氧化、维弧氧化等.高纯铝在酸性或弱碱性电解液中进行阳极氧化,能够得到纳米孔排列高度有序的多孔型阳极氧化铝膜.铝合金阳极氧化处理主要有两种,一是硬质阳极氧化,另一种是复合阳极氧化.
1.2.1 硬质阳极氧化 铝合金硬质阳极氧化是将工件作为阳极,放入硫酸溶液中,阴极起导电作用,在外加电压的作用下,溶液中的OH-放电而析出氧,氧与阳极上的铝作用生成氧化膜.杨蔺孝等[8]指出在硫酸氧化液中添加草酸钴、磺基水杨酸镧铈等化合物,在25～220℃的条件进行氧化,可使氧化膜的莫氏硬度≥9(金刚石的莫氏硬度为10),耐烧蚀温度达到2000℃.另一途径是变传统的直流氧化为脉冲或交直流叠加氧化.
1.2.2 复合阳极氧化 铝合金的复合阳极氧化是一种新型的阳极氧化技术.日本的吉村长藏[9]首先进行了这方面的尝试,他们分别在硫酸、草酸和磷酸三钠电解液中添加如Fe3O4、C rO2、TiO2等磁性粉,以及Al2O3、SiC、SiN等超硬粉体和石墨等导电性粉体(微米级),使其悬浮于电解液中进行阳极氧化.顾德恩[10]等人提出了采用溶液浸渍方法在低压腐蚀铝箔表面沉积一层Ti氧化物,然后通过阳极氧化在阳极箔表面生成高介电常数的含Ti复合阳极氧化膜,以提高阳极箔的比容.大连海事大学材料工艺研究所的刘世永[11]等人提出在常规铝合金硬质阳极氧化液中添加聚四氟乙烯颗粒,在6063铝合金表面形成含有聚四氟乙烯颗粒的复合硬质阳极氧化层,其滑动干摩擦条件下与淬火钢对磨的平均摩擦因数为0.11,比常规硬质阳极氧化层的摩擦因数降低17%.2 化学处理
2.1 化学镀
应用最广的化学镀是镍磷合金.采用次亚磷酸盐作还原剂将水溶液中的镍离子催化还原为金属镍,并沉积到零件上.化学镀镍赋予了铝合金良好的表面性能.它不仅使其抗蚀性、耐磨性、可焊性和电接触性能得到提高,镀层与铝基体间结合力好,镀层外观漂亮;而且通过镀覆不同的镍基合金,可以赋予铝及铝合金各种新的性能,如磁性能、润滑性能等[12].燕山大学的王艳芝[13]以铝合金为基体,在碱性镀浴中得到了低磷含量的Ni2Fe2P2B镀层,镀层主要为非晶态结构.
2.2 化学转化膜处理
铝合金的化学转化膜是表面铝原子通过界面化学或电化学反应与介质的阴离子或原子结合而生成一层与基底结合良好并具一定防护性能的薄膜.铝合金早期的化学转化膜多为铬酸盐,但是铬酸盐处理使用了对人体有致癌作用的六价铬离子,而且若经铬酸盐处理的废液处理不当,将对环境造成严重污染.目前开发了无铬转化处理的绿色工艺取得了较大进展,铝合金无铬化学转化有钛锆体系、钛酸盐体系、锰酸盐体系、钼酸盐体系、稀土体系、锂盐体系、钴盐体系、丹宁酸盐体系等[14].
2.2.1 稀土转化膜 最初HinTon[15]、M ans-feld[16]等发现将铝合金浸于含有稀土元素氯化物(如CeCl3、LaC l3、YCl3、PrCl3等)的溶液中一定时间后,表面可形成一层含稀土金属氧化物或氢氧化物的转化层.这种转化膜层的耐蚀性,尤其是耐氯离子侵蚀性等于或优于铬酸盐转化膜.华南理工大学的吴桂香[17]等针对常见的6063铝合金型材试样,采用铈盐作为处理液的主要成分制备铝合金表面化学转化膜,并考虑到稀土转化膜成膜速度较慢而常需要在高温下进行的问题,加入KMnO4作为转化膜处理液的成膜氧化剂以提高成膜效率,降低成膜温度.发现利用Ce(NO3)3为主的处理液处理6063铝合金,可在其表面生成金黄色的化学转化膜.该膜耐腐蚀性较好,同时发现在稀土转化膜生成与耐腐蚀性能的影响因素中, Ce(NO3)3的含量影响最大,其次是KM nO4的含量,再次是温度.稀土在我国有着丰富的储量,稀
175
第2期张高会,等:铝及铝合金表面处理研究进展
土转化膜有着广泛的开发前景.
2.2.2 锰酸盐转化膜 将铝合金置于含高锰酸钾、钼酸钠、钨酸钠和磷钨酸钠[18]溶液中进行化学或电化学处理,可得到表面含这种金属氧化物的转化膜层.这种膜层赋于铝合金较好的耐蚀性.北京化工大学吕勇武等[19]选用锰酸盐、钛盐作为成膜主盐,采用正交试验得到LY12铝合金化学转化膜的处理工艺.所制备转化膜的颜色为金黄色,呈针叶状结构.华南理工大学机械工程学院材料研究所的陈东初[20]等采用钼酸盐、高锰酸钾作为成膜氧化剂,对LY12铝合金的化学转化膜工艺进行研究,处理溶液不含六价铬,符合环保要求,而且成膜速度快,可在室温下成膜,膜的耐蚀性能好.转化膜的主要成分为镁、铝、氧、氟、锰等元素.
3 热喷涂
针对铝合金硬度低、耐磨性差,受损时失效快等缺点,热喷涂的高抗磨性正好可以弥补它的这些缺点.热喷涂层中所含的氧化物、氮化物等第二相粒子均可增加涂层硬度,提高耐磨性,而涂层孔隙尚能保持一层润滑膜,还能容纳因磨损所产生的碎屑,从而使接触面积保持清洁,起到减磨作用[21].
清华大学李言祥[22]等研究了铝基体首先等离子喷涂复合陶瓷涂层,然后激光二次熔覆氧化铝粉末.大连理工大学的徐荣正等[23]采用电弧喷涂工艺在6061铝合金基体表面喷涂高纯铝涂层,结果表明,电弧喷涂技术可以在6061铝合金基体表面形成均匀、致密、孔隙率低、结合良好的高纯铝涂层;高纯铝涂层耐腐蚀性较好,对铝合金基体起到了保护作用,涂层经过封孔工艺处理后保护作用更好.
4 离子束处理
4.1 等离子体浸没离子注入
针对铝合金早期离子注入技术主要用于氮离子注入,注入层较浅,改性效果有限的缺点[24].近几年的研究中人们发现在离子注入氮的同时注入Ti、Ta、Zr等强氮化合物形成元素,可以改善注入效果,金属等离子体基离子注入对此提供了有效的方法.哈尔滨工业大学的廖家轩等[25]在离子注入氮的基础上进行了等离子体基离子复合注入氮和钛的尝试,发现铝合金表面硬度、摩擦系数及耐磨性都显著改善,粘着磨损程度显著减轻.此外,哈尔滨工业大学的汤宝寅[26]等人通过在不同温度下对6061铝合金分别进行了氮、氧等离子体浸没离子注入处理,氮与氢混合气体等离子体浸没离子注入处理,以及在氮气氛中的钛或铝等离子体浸没离子注入与沉积处理,通过对得到的表面改性层的分析研究发现经氧离子注入处理后,抗磨性能显著改善;经高温氧离子注入试样的耐磨寿命最长;经氮、氢离子混合注入处理后铝合金的表面性能更优,摩擦系数可降到至0.1,耐磨寿命提高了约5倍.
4.2 磁控溅射
磁控溅射是一种高速率低基片温升的成膜新技术,沉积颗粒一般在纳米级,应用非常广泛.王齐伟等[27]通过直流平面磁控溅射系统,在6063铝合金上镀覆一层(Ti x Al y)N硬质薄膜,来增强了铝合金的表面强度.薄膜的成分主要以TiN、Ti3AlN形式存在,结合良好;显微硬度明显提高,膜层表面均匀且致密性良好.李华平[28]等利用磁控溅射系统在6061铝材上制备了3μm的A lN 薄膜,达到了纳米级.XRD、椭偏测试及耐压测试结果表明,A lN膜为具有良好取向的多晶薄膜,击穿电压高达100V/μm.利用自动划痕仪对AlN膜进行剥离实验,临界载荷为6N左右. 4.3 双层辉光离子渗金属
双层辉光离子渗金属技术是太原理工大学徐重教授[29]发明的一项具有中国自主知识产权的创新性技术.该技术已经在美、英、澳、日等国取得了专利权,其原理是在真空室内设置阴极和源极,利用辉光放电现象溅射出源极上的金属粒子,沉积到阴极(工件)上,利用轰击和热扩散在工件表面形成渗镀合金层,达到改善材料表面性能的目的.利用该技术在铝合金的表面渗镀钛等合金元素达到了改善铝合金表面性能的目的.
5 激光表面强化
铝合金的激光表面强化主要有激光冲击硬化、激光重熔、激光熔覆和激光合金化等多种方法[30,31].
176中 国 计 量 学 院 学 报第21卷
5.1 激光重熔
用激光直接作用于铝合金表面,使其达到熔点温度以上并在表面形成熔池,在光束移走后由于熔池快速凝固导致表面组织和性能的变化.上海交通大学的蔡珣等[32]采用CO2激光器对ZL109合金进行了激光重熔(Laser Remelting)处理,改性层的平均显微硬度在116～203H V,相对于基底材料提高了约100HV,表现出较好的改性效果.其强化机理与晶粒细化、过饱和固溶这两种效应有关,改性层的磨损是基底的一半左右.
5.2 激光熔覆
目前,用于铝合金激光熔覆处理的粉末类型主要有Ni基、Cu基、陶瓷粉末等.吉林工学院陈华等[33]采用H GL284型5kW横流电激励连续CO2激光器在ZL108上熔覆了Ni60、Al包Ni及Ni包Al三种粉末,结果表明熔覆层厚度可达15～110m m.形成了Ni2A l硬质相,硬度显著提高.卢长亮等[34]利用CO2连续激光器在LY12基材表面进行铝基合金粉末熔覆试验,获得了表面平整且内部无明显缺陷的熔覆层,从而为激光熔覆修复螺旋桨叶提供了可行的工艺.
5.3 激光表面合金化
预置粉末法激光表面合金化是在铝合金表面先用电镀、火焰喷涂、等离子喷涂等方法预置一层粉末,然后进行激光处理;送粉法激光表面合金化是在激光处理的同时同步送粉至熔池.目前国内外多采用预置粉末法对铝合金进行合金化处理.
6 复合技术
现在使用更多的是一种所谓的复合技术,就是集合各种技术的优点,避免其缺点,从而得到更加理想的表面处理结果.如加弧辉光技术、离子束联合溅射技术等,离子束联合溅射技术中将磁控溅射与离子注入,离子溅射结合有速度快、温度低、结合力好等优点.还有将激光与溅射结合等. 7 结 语
随着现代化工业的高速发展,特别是航空航天、汽车、建筑等领域的飞速发展,铝合金在各行各业中的应用将更加广泛;一些特殊条件、极端条件的特殊性要求,使得对铝合金的表面处理有更高的要求,迫使人们对铝合金的性能研究越来越高.一些成本低、污染少、多元素、多层次的表面复合技术必将成为未来发展的主要方向.
【参 考 文 献】
[1] GUZM AN L,BONINI G,ADAM I M,et al.M echanical
behaviour of nitrogen implanted alu minum alloy s[J].S urf
Coat Technol,1996,83:284.
[2] W AT KIM S K G,LIU Z,M EM AHON M,et al.Influence
of th e over lapped area on the corrosion beh aviour of laser
treated alumin um alloy[J].M aterials Science and Engineer-
ing,1998,A252:292-300.
[3] 吴 敏,孙 勇.铝及其合金表面处理的研究现状[J].表面
技术,2003,32(3):13-15.
[4] TH OM O S G E.Porous an odic alumin a:fabrication,char-
acteriz ation an d app lications[J].Thin S olid Film s,1997,
297:192.
[5] PAT ERM ARAKIS G,PAPANDREADIS N.Effect of the
structure of porou s an odic Al2O3film s on themechanism of
their hydration and pore closure du ring hyd roth ermal treat-
ment[J].Electrochemica Acta,1993,38(10):1413.
[6] ZH OU W Q,S HAN D,H AN E H,et al.S tructure and
formation mechanis m of p hosphate con version coating on
diecast AZ91D magnesium alloy[J].Corrosion S cience,
2008,50(2):329-337.
[7] 石 磊,石 勇,董新民.铝及铝合金电镀[J].表面技术,
2007,36(4):87-88.
[8] 杨蔺孝,杨 岑.铝材耐磨耐烧蚀特种氧化成膜机理的研究
与应用[J].电镀与环保,1992,12(2):131.
[9] 李素琴,段绍范,段晓楠,等.铝合金脉冲硬质阳极氧化工艺
与膜层性能的研究[J].材料保护,1994,27(3):61.
[10] 顾德恩,陈金菊,冯哲圣,等.铝箔表面复合阳极氧化膜研究[J].
功能材料,2004,5(35):600-602.
[11] 刘世永,张会臣,高学敏,等.6063铝合金复合硬质阳极氧化
及摩擦行为研究[J].轻合金加工技术,2004,32(4):42-44.
[12] 赵 斌,董世知.铝合金化学镀Ni-P合金的研究进展[J].
电镀与涂饰,2008,27(1):24-26.
[13] 王艳芝.铝合金化学镀Ni2Fe2P2B,工艺研究[J].电镀与
环保,2002,22(4):20-22.
[14] 郭瑞光,杨 杰,康 娟.铝合金表面钛酸盐化学转化膜研
究[J].电镀与涂饰,2006,25(1):46-48.
[15] HINTON B R,AMOT T O R,RYAN N E.Cerinm conver-
sion coatings for the corros ion protection of aluminum[J].
M ater Forum,1986,9(3):162-165.
[16] M ANSFELD F,KIM L,S HIN H.S urface modificat ion-
of A l alloys and Al based metal matrix com posites b y
chemical pas sivation[J].Corros Sci,1987,27(9):997. [17] 吴桂香,陈东初,李文芳,等.铝型材表面环保型稀土转化
膜制备与工艺优化[J].轻合金加工技术,2006,34(10):
40-43.
177
第2期张高会,等:铝及铝合金表面处理研究进展
[18] COHE N S M.Review:Replacements for chromium p re-
treatment on aluminu m[J].Corrsoion,1995,51(1):711.
[19] 吕勇武,熊金平.铝合金表面无铬化学转化膜工艺研究[J].电镀
与涂饰,2007,26(12):25-28.
[20] 陈东初,黄柱周,李文芳.铝合金表面无铬化学转化膜的研
究[J].表面技术,2005,34(6):38-39.
[21] 孙国平,杨向明.改善铸铝基体性能的热喷涂技术[J].铁
道机车车辆工人,1997(5):28-29.
[22] 李言祥,马 剑.铝基体表面等离子喷涂后激光二次熔覆
陶瓷层的研究[J].应用激光,1998,18(6):245-2481. [23] 徐荣正,宋 刚,刘黎明.铝合金表面电弧喷涂铝涂层工艺
与性能[J].焊接学报,2008,29(6):109-113.
[24] 战再吉,马欣新,冯莉丽,等.铝合金等离子体淹没氮离子
注入层的摩擦学性能研究[J].摩擦学报,1998,18(4):
3002304.
[25] 廖家轩,夏立芳.铝合金等离子体基离子注入氮/钛层的结
构[J].中国有色金属学报,2001,11(3):450-453.
[26] 汤宝寅,张更伟,王小峰,等.氮、氧及金属离子注入铝合金
表面改性层摩擦磨损性能研究[J].摩擦学报,2003,123
(4):287-290.[27] 王齐伟,左秀荣.直流磁控溅射在铝衬底上沉积(TixAly)
N薄膜及其性能研究[J].真空科学与技术学报,2008,28
(4):351-354.
[28] 李华平,柴广跃,彭文达,等.Al薄膜覆Al基板的物理特
性[J].电子元件与材料,2007,10:54-56.
[29] 徐 重,张高会,张平则,等.双辉等离子表面冶金技术的
新进展[J].中国工程科学,2005,7(6):73-78.
[30] 赵 新,金 杰,姚健铨.激光表面改性技术的研究与发
展[J].光电子·激光,2000,11(3):324-328.
[31] 纪 红,许 越.铝合金激光表面强化的研究进展[J].材
料科学与工艺,2003,11(2):220-224.
[32] 蔡 珣,杨晓豫.ZL109激光表面改性处理———激光表面
重熔[J].上海交通大学学报,1999,33(7):804-812. [33] 陈 华,孟繁晶.铝合金激光熔覆[J].吉林工学院学报,
1998,19(4):312-314.
[34] 卢长亮,胡芳友.变形铝合金激光熔覆工艺研究[J].中国
表面工程,2007,20(6):44-47.
[35] 蔡 珣,杨晓豫,卜晓梅,等.Z L109激光表面改性处理-激
光表面合金化[J].上海交通大学学报,1999,33(7):36-
40.
(上接第151页)
[9] B RADFORD M M.A rapid and sensitive method for the
quantitation of microgram quantities of protein u tilizing the p rinciple of protein-dye bindin g[J].Analytical Biochemis-try,1976,72:248-254.
[10] PA TIL S R,DAYANAND A.Production of pectinase
from deseeded sunflow er head by As per gillu s niger in
submerged and s olid-s tate conditions[J].Bioresource
Technology,2006,97:2054-2058.
[11] M AS SA C,DEGRASS I G,DEVESCOVI G,et al.Isola-
tion,heterologou s expres sion and characteriz ation of an
endo-polygalactu ron ase produced by the ph ytopathogen
B urkholderia cep acia[J].Protein Exp ression an d Pu rifi-
cation,2007,54:300-308.[12] B RIAND N S M,BRIAND C G Y,M IC HA UD P.Pro-
duction,pu rification and characteriz ation of an end op oly g-
alacturonase from Mucor rou xii N RRL1894[J].Enzyme
M icrobial Techn ology,2007,41:800-805.
[13] GADRE R V,DRIESSC HE G V,BEE UM EN J V,et al.
Pu rification,characterization and mode of action of an en-
do-polygalactu ronase from the psychrophilic fungu s Mucor
f lavus[J].Enzyme M icrobial T ech nology,2003,32:321-
330.
[14] PANDEY A.Solid state ferm entation[J].Biochemical
E ngineering Journal,2003,13:81-84.
[15] 杨 茜,张朝晖,单 宁.自产碱性果胶酶的酶学性质与精
炼应用[J].浙江化工,2009,40:16-20.
178中 国 计 量 学 院 学 报第21卷
铝型材表面处理工艺
表面处理简介 总则 表面处理：它是通过机械和化学的方法处理后，能在产品的表面上形成一层保护机体的保护层.在自然界中能达到稳定状态,增加机体的抗蚀性和增加产品的美观,从而提升产品的价值.表面处理种类的选择首先要从使用环境,使用寿命,人为欣赏的角度出发,当然经济价值也是考虑的核心所在. 表面处理的流程包括前处理,成膜,膜后处理.包装,入库.出货等工序,其中前处理包括机械处理,化学处理。 .机械处理包括喷吵,抛丸,打磨,抛光,打蜡等工序.机械处理目的使产品表面剔除凹凸不平,补救表面其它外观不良现象. 化学处理使产品表面的油污锈迹去除,并且形成一层能使成膜物质更好的结合或和化成活性金属机体,确保镀层有一个稳定状态,增加保护层的结合力,从而达到保护机体的作用。 第一章，铝材表面处理 一,铝材常见的化学处理有铬化,喷漆,电镀,化学镀,阳极氧化，电泳等工艺。.其中机械处理有拉丝,抛光,喷吵,打磨,等工艺： 第一节铬化 铬化会便产品表面形成一层化学转化膜,膜层厚度在0.5-4um,这层转化膜吸附性好，主要作为涂装底层。外观有金黄色，铝本色，绿色等。这种转化膜导电性能好,是电子产品的最好选项,如手机电池内导电
条,磁电设备等.该膜层适合所有铝及铝合金产品.但该转化膜质软，不耐磨，因此不利于做产品外部件利用。 铬化工艺流程： 脱脂铝酸脱铬化包装入库 铬化适合于铝及铝合金，镁及镁合金产品。 品质要求：1）颜色均匀，膜层细致，不可有碰伤，刮伤，用手触摸，不能有粗糙，掉灰等现象。 2）膜层厚度0.3-4um。 第二节，阳极氧化 阳极氧化:可以使产品表面形成一层均匀,致密的氧化层,(Al2O3。6H2O俗名钢玉)这种膜能使产品的表面硬度达到(200-300HV),如果特种产品可以做硬质阳极氧化,产品表面硬度可达400-1200HV,因而硬质阳极氧化是油缸,传动,不可缺的表面处理工艺.,另外这种产品耐磨性非常好,可做航空,航天相关产品的必用工艺.阳极氧化和硬质阳极氧化不同之处:阳极氧化可以着色,装饰性比硬质氧化要好的多.施工要点:阳极氧化对材质要求很严格,不同的材质表面有不同的装饰效果,常用的材质有6061,6063,7075,2024等,其中,2024相对效果要差一些,由于材质中CU的含量不同,因此7075硬质氧化呈黄色,6061,6063呈褐色,但普通阳极氧化6061,6063,7075没多大的差别,但2024就容易出现很多金斑.. 一，常见工艺 常见的阳极氧化工艺有拉丝雾面本色,拉丝亮面本色,拉丝亮面染色,雾面拉丝染色(可染成任何色系).抛光亮面本色,抛光雾面本色,抛光亮
铝合金的表面处理实用工艺审批稿
铝合金的表面处理实用 工艺 YKK standardization office【 YKK5AB- YKK08- YKK2C- YKK18】
【工艺知识】铝材表面处理工艺大全介绍 总则 表面处理：它是通过机械和化学的方法处理后，能在产品的表面上形成一层保护机体的保护层。在自然界中能达到稳定状态，增加机体的抗蚀性和增加产品的美观，从而提升产品的价值。表面处理种类的选择首先要从使用环境，使用寿命，人为欣赏的角度出发，当然经济价值也是考虑的核心所在。 表面处理的流程包括前处理，成膜，膜后处理。包装，入库。出货等工序，其中前处理包括机械处理，化学处理。 机械处理包括喷吵，抛丸，打磨，抛光，打蜡等工序。机械处理目的使产品表面剔除凹凸不平，补救表面其它外观不良现象。化学处理使产品表面的油污锈迹去除，并且形成一层能使成膜物质更好的结合或和化成活性金属机体，确保镀层有一个稳定状态，增加保护层的结合力，从而达到保护机体的作用。 铝材表面处理 铝材常见的化学处理有铬化，喷漆，电镀，阳极氧化，电泳等工艺。其中机械处理有拉丝，抛光，喷吵，打磨等工艺。 —————— 第一节铬化 铬化会便产品表面形成一层化学转化膜，膜层厚度在，这层转化膜吸附性好，主要作为涂装底层。外观
有金黄色，铝本色，绿色等。这种转化膜导电性能好，是电子产品的最好选项，如手机电池内导电条，磁电设备等。该膜层适合所有铝及铝合金产品。但该转化膜质软，不耐磨，因此不利于做产品外部件利用。 铬化工艺流程： 脱脂—>铝酸脱—>铬化—>包装—>入库 铬化适合于铝及铝合金，镁及镁合金产品。 品质要求： 1）颜色均匀，膜层细致，不可有碰伤，刮伤，用手触摸，不能有粗糙，掉灰等现象。 2 ）膜层厚度。 —————— 第二节，阳极氧化 阳极氧化:可以使产品表面形成一层均匀，致密的氧化层，(Al2O3 。6H2O 俗名钢玉)这种膜能使产品的表面硬度达到(200-300HV)，如果特种产品可以做硬质阳极氧化，产品表面硬度可达 400-1200HV，因而硬质阳极氧化是油缸，传动，不可缺的表面处理工艺。 另外这种产品耐磨性非常好，可做航空，航天相关产品的必用工艺。阳极氧化和硬质阳极氧化不同之处:阳极氧化可以着色，装饰性比硬质氧化要好的多。施工要点:阳极氧化对材质要求很严格，不同的材质表面有不同的装饰效果，常用的材质有6061，6063，7075，2024 等，其中，2024 相对效果要差一些，由
铝合金表面处理技术规范
铝合金表面处理技术规范艾默生网络能源有限公司
修订信息表
目录 目录 (3) 前言 (5) 一、铝合金化学氧化技术规范 (6) 1目的 (6) 2 适用范围 (6) 3 关键词 (6) 4引用/参考标准或资料 (6) 5 规范内容 (6) 5.1 术语 (6) 5.2 工艺鉴定要求 (7) 5.2.1 总则 (7) 5.2.2 设计要求 (7) 5.2.3 鉴定程序 (7) 5.2.4 试验及试片要求 (7) 5.2.5 试验方法及质量指标 (8) 5.2.6 鉴定状态的保持 (8) 5.3 产品质量检验要求 (8) 5.3.1 外观 (8) 5.3.2 耐蚀性 (9) 二、铝合金喷砂光亮阳极化技术规范 (9) 1目的 (9) 2 适用范围 (9) 3 关键词 (9) 4 引用/参考标准或资料 (9) 5 规范内容 (10) 5.1 术语 (10) 5.2 工艺鉴定要求 (10) 5.2.1 总则 (10) 5.2.2 设计要求 (10) 5.2.3 鉴定程序 (10) 5.2.4 试验及试片要求 (10) 5.2.5 试验方法及质量指标 (11) 5.2.6 鉴定状态的保持 (11) 5.3 产品质量检验要求 (12) 5.4 备注 (12) 6 附录1 (12) 三、喷砂及拉丝技术规范 (13) 1目的 (13) 2 适用范围 (13) 3 关键词 (13)
4引用/参考标准或资料 (13) 5 规范内容 (13) 5.1 术语 (13) 5.2工艺鉴定要求 (14) 5.2.1 总则 (14) 5.2.2 设计要求 (14) 5.2.3 鉴定程序纪律 (14) 5.2.4 试验及试片要求 (14) 5.2.5 试验方法及质量指标 (15) 5.2.6 鉴定状态的保持 (15) 5.3 产品质量检验要求 (16) 5.3.1 拉丝件 (16) 5.3.2 喷砂件： (16)
铝及铝合金表面处理工艺
铝及铝合金的特点 1.密度低 铝的密度约为2.7g/cm3，在金属结构料中仅高于镁的第二轻金属，只有铁或者铜的1/3。 2.塑性高 铝及其合金延展性好，可通过挤压、轧制或拉拔等压力加工手段制成各种型、板、箔、管和丝材。 3.易强化 纯铝强度不高，但通过合金化和热处理容易使之强化，制造高强度铝合金，强度可以和合金钢媲美。 4.导电好 铝的导电性和导热性仅次于银、金、铜。设铜相对导电率为100，则铝为64，铁只有16。如按照等质量金属导电能力计算，铝几乎是铜的一倍。 5.耐腐蚀 铝和氧具有有极高的亲和力，自然条件下铝表面会生成保护性氧化物，具有比钢铁好得多的耐腐蚀性 6.易回收 铝的熔融温度低，为660°С左右，废料容易再生，回收率极高，回收能耗只是冶炼的3%。 7.可焊接
铝合金可通过惰性气体保护法焊接，焊接后力学性能好，耐腐蚀性好，外观美丽，满足结构料要求 8.易表面处理 铝可通过阳极氧化着色处理，处理后硬度高，耐磨耐腐蚀及电绝缘性好，通过化学预处理还可以进行电镀、电泳、喷涂等进一步提高铝的装饰性和保护性 铝的表面机械预处理 1.机械预处理的目的 a.提供良好的表观条件，提高表面精饰质量；提高产品品级；减少焊接的影响；产生装饰效果；获得干净表面。 2.机械预处理的常用方法 常用的机械预处理方法有抛光、喷砂、刷光、滚光等方法。具体采用那一种预处理要根据产品的类型、生产方法、表面初始状态及最终精饰水平而定。 3.机械抛光的原理及作用 高速旋转的抛光轮与工件摩擦产生高温，是金属表面发生塑性变形，从而平整了金属表面的凸凹点，同时使在周围大气氧化下瞬间生成的金属表面的极薄氧化膜反复地被磨削下来，从而变得越来越光亮。主要作用是去除工件表面的毛刺、划痕、腐蚀斑点、砂眼、气孔等表面缺陷。同时进一步清除工件表面上的细微不平，使其具有更高的光泽，直至镜面效果。 4.喷砂的原理及作用
铝合金表面处理
铝材表面处理工艺介绍 对铝材来说，阳极氧化所能做到的色彩的确比较局限，通常就是银白、古铜、钛金、K金色或者黑色。至于有时看到有很多他色彩是通过另外的工艺方法加工出来的： 1 、电泳涂层 在阳极氧化的基础上，通过电泳的作用，在氧化膜上均匀覆盖上一层水溶性丙烯酸漆膜，使型材表面形成阳极氧化膜和丙烯酸漆膜复合膜。手感光滑细腻，外观鲜艳亮丽，除能生产原氧化着色的颜色的基础上，能做出更多如白色及绿色等鲜艳色彩。 2、彩色粉末喷涂 共200多种颜色选择，给设计师一个广阔空间，性能稳定，漆膜附着力强，不易剥落、耐酸、耐盐雾、耐灰浆、耐候性、耐老化等性能优异。涂层在空气中不挥发、不氧化、无污染毒害，环保性能好。表面污物水洗后焕然一新。 3、彩色氟碳喷涂 通过静电作用在铝合金基体表面喷上聚偏二氟乙烯漆涂层。氟碳涂料为偏聚二氟乙烯，氟碳涂料。所以能具有持久保色度、抗老化、抗腐蚀、抗大气污染，其氟碳键是最强的分子键之一优越于其聚合休的分子结构。氟碳喷涂作为高档表面涂装工艺手段。160多种丰富色彩足以为建筑师和设计师提供无穷无尽的设计空间。它具有颜色均匀一致，且抗褪色和沾污的能力优越的优点。 另外，铝或者铝合金很适合做拉丝处理 拉丝与表面氧化的确是无关的，拉丝要在氧化之前做才行；另外氧化是肯定不能用自然氧化的方法，自然氧化得到的表面应该叫质量缺陷，它的氧化膜与专门处理的氧化膜成份、外观都是截然不同的。 另外还有一点，着色并非是氧化的后处理，是在氧化的同时进行的，常用的有下面几种氧化着色处理方法： 着色阳极氧化膜 铝的阳极氧化膜，靠吸附染料而着色。 自发色阳极氧化膜 这种阳极氧化膜是某种特定铝材在某种合适的电解液（通常以有机酸为基）中在电解作用下，由合金本身自发地生成一种带色的阳极氧化膜。 电解着色 阳极氧化膜的着色，通过氧化膜的空隙被金属或金属氧化物电沉积而着色。 着色确实是与氧化同时进行的，但也确实称其为该工艺的后处理，其意思是之其附加在该工艺中进行的（不进行也可以）。
含锂超高强铝合金沉淀过程研究现状
https://www.docsj.com/doc/a88506397.html, 含锂超高强铝合金沉淀过程研究现状 路丽英[1] 屈向前[2] 张建军[1] 苑彩平[1] [1]内蒙古工业大学材料科学与工程学院，呼和浩特 （010051） [2]北方重工业集团锻造公司，包头 （014033） 摘要： 近年来,含锂超高强铝合金的研究渐多，获得了一定的应用。重点回顾了含锂超高强铝合金沉淀过程的研究现状及锂元素的作用机理。 关键词： 锂元素 超高强铝合金 强化相 0前言 作为传统铝合金的重要分支之一，超高强铝合金的研究及发展一直引起人们的关注和浓厚的兴趣。超高强铝合金比重小、强度高、热加工性能良好，广泛应用于航空及民用工业等领域，特别在飞机制造业中，超高-强铝合金是重要的结构材料之一。近几十年来，通过调整成分、提高冶金质量、采用一系列新的热工艺和热处理制度，其综合性能有了明显的改进，有望与新型Al－Li合金及先进复合材料相媲美。 锂元素作为最轻的金属元素加入铝合金中可以降低合金的密度，提高合金的比强度和弹性模量[1]。Al-Zn-Mg-Cu合金中加入一定量的Li，可以减轻这种高强铝合金的密度。 Al-Zn-Mg-Cu-Li合金的沉淀过程研究比较少，但由于Al-Zn-Mg-Cu合金在实际应用中的重要性，今年来人们开始关注Al-Zn-Mg-Cu-Li合金的沉淀过程的研究。 1 国外 Al-Zn-Mg-Cu-Li合金的沉淀过程的研究现状 Huang[2,3]研究了Li在7075合金中的作用，当Li的含量为0.7％时,由于Li与空位高的结合能，使得Li－V积聚作为形核的位置，形成了空位富集的GP区，因为Li与空位的结合使Zn和Mg的传输受到限制，使得形成的GP区里缺少Zn和Mg，从而导致在7075合金中的富溶质GP区变为空位富集GP区，使得以后沉淀形状。尺寸分布、时效动力学、时效硬化速率发生变化，由原来在7075合金中的形核方式：富溶质GP区→η′相→η（MgZn2）相，转变为： Τ′Τ 空位富集GP区→相→相 Dinsdale[4]也研究了两种含Li的Al-Zn-Mg-Cu合金，两种合金的基体上都分布着弥散的δ′相和位错形核的S相，在Li（2.6％）、Zn（2.22％）的合金中产生少量均匀分布的S相；而在Li（1.8％）、Zn（3.4％）的合金中产生大量分布的S相，增加的S相使得合金的韧性有所改善，而使强度有所下降，这与基体上δ′相的减少有关。
铝合金阳极氧化与表面处理技术
铝合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。
铝及铝合金表面处理
铝合金表面处理方式 表面处理方式的种类与用途 表面处理工艺:喷涂? 烤漆? 电镀?? 阳极氧化? 浸渗?? 喷油?? 喷砂 喷涂：利用压力或静电力将油漆或粉末附着在工件表面,使工件有防腐和外观装饰作用. 烤漆：在基材上打上底漆、面漆，每上一遍漆，都送入无尘衡温烤房，烘烤。 电镀：利用电解作用使金属或其它材料制件的表面附着一层金属膜的工艺。可以起到防止腐蚀,提高耐磨性、导电性、反光性及增进美观等作用??? 阳极氧化：金属或合金的电化学氧化。将金属或合金的制件作为阳极，采用电解的方法使其表面形成氧化物薄膜。金属氧化物薄膜改变了表面状态和性能，如表面着色，提高耐腐蚀性、增强耐磨性及硬度，保护金属表面等。 浸渗：是一种微孔（细缝）渗透密封工艺。将密封介质（通常是低粘度液体）通过自然渗透（即微孔自吸）、抽真空和加压等方法渗入微孔（细缝）中，将缝隙填充满，然后通过自然(室温）、冷却或加热等方法将缝隙里的密封介质固化，达到密封缝隙的作用。 喷油：将油漆喷在产品表面，自然风干的方式。? 喷砂：是采用压缩空气为动力，以形成高速喷射束将喷料（铜矿砂、石英砂、金刚砂、铁砂、海砂）高速喷射到被需处理工件表面，使工件表面的外表面的外表或形状发生变化，由于磨料对工件表面的冲击和切削作用，使工件的表面获得一定的清洁度和不同的粗糙度，使工件表面的机械性能得到改善，因此提高了工件的抗疲劳性，增加了它和涂层之间的附着力，延长了涂膜的耐久性，也有利于涂料的流平和装饰。 2.表面处理前的事项 抛光：利用柔性抛光工具和磨料颗粒或其他抛光介质对工件表面进行的修饰加工。抛光不能提高工件的尺寸精度或几何形状精度，而是以得到光滑表面或镜面光泽为目的，有时也用以消除光泽（消光）。通常以抛光轮作为抛光工具。抛光轮一般用多层帆布、毛毡或皮革叠制而成，两侧用金属圆板夹紧，其轮缘涂敷由微粉磨料和油脂等均匀混合而成的抛光剂。抛光时，高速旋转的抛光轮（圆周速度在20米／秒以上）压向工件，使磨料对工件表面产生滚压和微量切削，从而获得光亮的加工表面，表面粗糙度一般可达～微米;当采用非油脂性的消光抛光剂时，可对光亮表面消光以改善外观。对产品表面要求稍低时，常采用滚筒抛光
铝合金表面处理
阳极氧化 产品名称：阳极氧化后 产品编号： 备注： 阳极氧化是铝及其合金通过电化学方法在其表面形成转化膜的过程。常规铝氧化膜可以满足顾客对铝表面从外观到性能的绝大多数渴求。 常规铝阳极氧化膜的优势: a、抗（大气）侵蚀能力可与不锈钢相比 b、表面硬度高150～300HV 减少了擦划可能 c、电绝缘性电击穿电位达1000V可与瓷器相比 d、装饰性优良着色膜颜色达数十种，这些被改性的染料，其 耐久性已达到满意。 e、氧化膜的更多优势多孔氧化膜可以进行化学着色、电解着色以及 自然发色工艺获得数十种不同的着色表面，并可以套字、套图案和作画，还可 以吸附、香料、光粉等等，制成各种功能性氧化膜。 阳极氧化膜主要应用领域 国防工业、汽车工业、航空航天工程、制药工业、电子及机电一体化产业、医疗器械、运动器材、装饰与装潢产业、工业标牌、仪表面板等。 阳极氧化膜着色方法分类 1、化学着色法 包括有机染料着色和无机着色两类
有机着色：颜色鲜艳、工艺简单、成本低，可着出几十种至上百种颜色。 缺点：不耐日光，耐老化性能差。 无机着色：着色膜较暗，稳定性好。 缺点：颜色范围窄，除金黄色外其它很少采用。 2、电解着色 颜色牢固性好，适宜户外使用，耐久性可达20年以上。 缺点：色掉单一、多为金黄——青铜——古铜色，成本高。 3、自然发色 色泽牢固，耐候性好，耐久性可达20年以上。 缺点：对合金选择性高，着色一致性差。 ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------ 产品名称： 阳极氧化前 产品编号： 编号一 备 注： 铝阳化氧化（综合）生产能力: 槽液的容量
项目名称超高强铝合金材料的增材制造(3D打印)关键技
项目名称：超高强铝合金材料的增材制造（3D打印）关键技术研究与应用 参与人员：李小平, 雷卫宁,史先传，孙顺平,王洪金,顾斌杰，陈菊芳 项目简介：团队研发的金属3D打印（Metals 3D Printing）的设备，采用熔融的金属（合金）通过高压雾化气体将金属液体成分雾化成细小的液体和固体颗粒的混合物，结合计算机三维设计，控制雾化器的雾化状态和各参数，同时控制接收体的运动轨迹和速度，实现金属的逐层堆积，达到生产不同形状和尺寸的金属零部件的目的。而且生产的金属3D打印设备具有效率高（5-10Kg/每分钟）,打印生产的材料或零件致密度高（≥95%的金属或合金的理论密度），内部组织结构细小（平均晶粒大小为10-20μm），具有优良的综合力学性能等优良特点。该项目运用已有的理论和工艺的研究成果，开展该领域的成形设备的研制，开发出相应的自动化程度高、稳定可靠的工程化装备，满足诸多领域对高强高韧铝合金材料与产品的需求，而且因为性能的大幅提高为轻量化的结构设计提供了材料保障。特别是具有很好的变形加工性能，经过后续的变形可以制备不同形状和尺寸的超高性能的零部件，广泛应用于航空航天、石油和地质勘探、船用轻质材料、汽车工业设计、建筑、工程和施工（AEC）、医疗产业等领域。 创新成果主要体现在以下两方面： 1）高强铝合金材料的开发与应用 采用自主研制的金属增材制造，针对不同的铝合金材料（如7050、7055、7075等铝合金），制备出具有晶粒细小（平均粒径5-20μm）、组织均匀、能够抑制宏观偏析，具有半固态加工所要求的等轴晶粒的组织特征，在设备和工艺上保证制备的坯体组织和成分的均匀性，为半固态加工准备具有优异组织和性能的原材料，特别是针对7×××系铝合金超高强、高韧材料的工业化生产展开研究，通过对增材制造材料在后续的成型工艺的研究，探索优化的工艺，；采用中频电源进行加热，在加热过程中严格控制加热温度和保温时间，以实现产品性能的最优化。通过热挤压成管或型材过程中的挤压温度、挤压比、挤压速率等工艺参数对薄壁管材的成型性以及对产品组织和性能的影响，探索出了一条优化的工艺，达到批量生产的目的。实现了7系铝合的复杂薄壁零件的批量生产，性能指标达到或超过美国现有7075/7055铝合金材料水平的高性能船用、核反应堆重要耐高压、轻质薄壁管件和板材，可以从根本上解决当前我国对此种先进铝合金的迫切需求，优化新型铝合金的制备技术和工艺、材料热处理和热加工工艺，其性能稳定，产品性能达到或超过国外同类产品的先进水平。 团队以航空航天领域应用较广的Al-Zn-Mg-Cu 7xxx铝合金为实验材料，以高性能7xxx含微量稀土元素铝合金为研究对象，通过添加微量稀土元素，结合增材制造技术获得此类铝合金制件。很好地解决了控制细晶7×××系铝合金在后续进行大变形时再结晶过程中的晶粒异常长大的现象，为设计和制造新型高性能超高强7xxx铝合金结构材料提供新的思路和方法。 2）核心设备的研究与开发 自主研发的增材制造（3D打印）设备，采用熔融的金属（合金）通过高压雾化气体将金属液体成分雾化成细小的液体和固体颗粒的混合物，结合计算机三维设计，控制雾化器的雾化状态和各参数，同时控制接收体的运动轨迹和速度，实现金属的逐层堆积，达到生产不同形状和尺寸的金属零部件的目的。成功地研制出拥有自主知识产权的全自动控制的设备，达到了工程化和产业化的目的。而且生产的金属3D打印设备具有效率高（5-10Kg/每分钟）,打印生产的材料或零件致密度高（≥95%的金属或合金的理论密度），内部组织结构细小（平均晶粒大小为10-20μm），具有优良的综合力学性能等优良特点。 围绕本项目的发明专利详见下表：
低温铝合金国内外研究及应用情况(DOC)
低温铝合金国内外研究及应用情况 低温设备在航空、航天、超导技术以及民用工业中得到日益广泛的应用, 主要用于航天飞机、火箭动力装置的液氢(20K)、液氧(90K)储箱，以及低温超导磁体的结构支撑件等。确保这些设备的安全运行至关重要。其中低温金属材料的选取和设计是重要的 环节之一。低温金属材料机械性能与常温状态下相比有较大的差别,某些金属材料延性和韧度会急剧降低, 即发生低温冷脆转变。脆性断裂经常是突然发生,迅速扩展,会造成灾难性重大事故。缺乏专门的低温金属材料知识和性能数据,将会造成选材和设计不当,在低温装备运行中将引发失效事故。 铝合金材料具有密度低、无磁性、低温下合金相稳定、在磁场中比电阻小、气密封性好、感应放射能衰减快等特性, 因此越来越广泛的应用于低温领域。近几十年来,国内外已经积累了大量的铝合金低温机械性能方面的研究。 一、低温铝合金的定义及分类 适合于低温环境使用的大多数固溶强化铝合金及一些沉淀硬化铝合金。 可分为两类：(1)固溶强化合金，5000系，3000系； (2)沉淀硬化合金，2000系，6000系，7000系。 常用的低温铝合金是： Al-4.5Mg(5083)，在退火态使用的易焊接铝合金； 3003铝合金；Al-1.0Mg-0.6Si(6061)多用途铝合金； Al-6.0Cu(2219)，在沉淀硬化态使用的铝合金。 Al-Li轻合金(如2090，8090等)是性能优异的低温材料，随着温度降低，其强度、塑性、韧性大幅度提高，如2090合金的低温性能(约4K)比2219合金要好得多。 在锻造合金最常用的低温服务考虑的合金1100，2014，2024，2219，3003，5083，5456，6061，7005，7039和7075。合金5083这是对低温应用最广泛使用的铝合金，展品冷却到室温的氮沸点（- 195oC）： 目前低温铝合金研究主要集中在：Al-4.5Mg(5083)、Al-Zn-Mg-Cu系、Al-Cu (2219)、Al-Li轻合金 问题：在航空领域应用较多，但低温铝合金板材产业化较少，低温铝合金板材制备LNG储罐国内未见详细报道（只有部分焊接问题探讨过） 二、铝合金低温性能 1、几种典型的铝合金在低温下拉伸性能如表所示。 从表1中可以看出，所有的铝合金的拉伸强度和屈服强度都随温度的降低而上升，并且拉伸强度增加比较明显，在20K以下增加停止,并且某些合金略有下降。大部分合金
(完整版)压铸铝合金表面处理【干货技巧】
压铸铝合金表面处理 内容来源网络，由“深圳机械展（11万㎡，1100多家展商，超10万观众）”收集整理！更多cnc加工中心、车铣磨钻床、线切割、数控刀具工具、工业机器人、非标自动化、数字化无人工厂、精密测量、3D打印、激光切割、钣金冲压折弯、精密零件加工等展示，就在深圳机械展.
铝合金涂装前处理流程：脱脂-水洗-水洗-表调-磷化-水洗-（纯水洗），采用锌系磷化液，方法与钢铁件的磷化基本一致。 如果不磷化，也可以采用六价铬钝化处理，但是此法不环保。或用三价铬钝化处理。 如果铝合金仅进行脱脂就涂装，附着力差，耐腐性也差。 磷化处理磷化处理就是工件在以磷酸或磷酸盐为主体的溶液中进行浸渍或采用喷枪进行喷淋，使表面产生完整的磷酸盐保护膜层的表面处理技术。典型的处理规范如表2所示。
磷化处理液的成膜性不如铬化处理液的好，对工件的表面质量要求较高，通常不太适合于表面质量差的薄壁压铸件（壁厚小于2mm）的表面处理。磷化处理膜层的厚度较大，作为油漆底层，可使漆膜的粘附力、耐潮湿性和耐蚀能力提高几十倍至几百倍。镁合金磷化处理的研究较少，目前的应用十分有限。 1，压铸铝合金表面电镀彩锌，铝本身是两性金属，在酸或者碱性的溶液中都不稳定，加之压铸铝合金本身组织疏松，有砂眼，气孔等缺陷，往往会影响电镀质量。经过适当的前处理后，压铸件电镀锌变的容易，电镀10um左右的锌层，然后进行钝化处理，可以成倍的提高压铸铝合金的耐腐蚀性，为了防止彩锌变色，可以浸涂一层有机保护膜。 2，压铸铝合金表面进行铬酸盐处理，压铸铝合金经过喷砂处理后，可以直接进行铬酸盐处理，从而表面可以获得一层钝化膜，根据需要这层膜可以是无色到黄色，并且不影响表面电阻，为了达到产品三防的要求，可以在铬酸盐处理后，再进行喷涂。 金属表面处理种类简介：电镀/电泳/锌镀/发黑/金属表面着色/抛丸/喷砂/喷丸/磷化/钝化 电镀镀层金属或其他不溶性材料做阳极，待镀的工件做阴极，镀层金属的阳离子在待镀工件表面被还原形成镀层。为排除其它阳离子的干扰，且使镀层均匀、牢固，需用含镀层金属阳离子的溶液做电镀液，以保持镀层金属阳离子的浓度不变。电镀的目的是在基材上镀上金属镀层，改变基材表面性质或尺寸。电镀能增强金属的抗腐蚀性(镀层金属多采用耐腐蚀的
铝合金表面处理工艺
【工艺知识】铝材表面处理工艺大全介绍 总则 表面处理：它是通过机械和化学的方法处理后，能在产品的表面上形成一层保护机体的保护层。在自然界中能达到稳定状态，增加机体的抗蚀性和增加产品的美观，从而提升产品的价值。表面处理种类的选择首先要从使用环境，使用寿命，人为欣赏的角度出发，当然经济价值也是考虑的核心所在。 表面处理的流程包括前处理，成膜，膜后处理。包装，入库。出货等工序，其中前处理包括机械处理，化学处理。 机械处理包括喷吵，抛丸，打磨，抛光，打蜡等工序。机械处理目的使产品表面剔除凹凸不平，补救表面其它外观不良现象。化学处理使产品表面的油污锈迹去除，并且形成一层能使成膜物质更好的结合或和化成活性金属机体，确保镀层有一个稳定状态，增加保护层的结合力，从而达到保护机体的作用。 铝材表面处理 铝材常见的化学处理有铬化，喷漆，电镀，阳极氧化，电泳等工艺。其中机械处理有拉丝，抛光，喷吵，打磨等工艺。 —————— 第一节铬化 铬化会便产品表面形成一层化学转化膜，膜层厚度在 0.5-4um，这层转化膜吸附性好，主要作为涂装底层。外观有金黄色，铝本色，绿色等。这种转化膜导电性能好，是电子产品的最好选项，如手机电池内导电条，磁电设备等。该膜层适合所有铝及铝合金产品。但该转化膜质软，不耐磨，因此不利于做产品外部件利用。
铬化工艺流程： 脱脂—>铝酸脱—>铬化—>包装—>入库 铬化适合于铝及铝合金，镁及镁合金产品。 品质要求： 1）颜色均匀，膜层细致，不可有碰伤，刮伤，用手触摸，不能有粗糙，掉灰等现象。 2 ）膜层厚度0.3-4um 。 —————— 第二节，阳极氧化 阳极氧化:可以使产品表面形成一层均匀，致密的氧化层，(Al2O3 。6H2O 俗名钢玉)这种膜能使产品的表面硬度达到(200-300HV)，如果特种产品可以做硬质阳极氧化，产品表面硬度可达 400-1200HV，因而硬质阳极氧化是油缸，传动，不可缺的表面处理工艺。 另外这种产品耐磨性非常好，可做航空，航天相关产品的必用工艺。阳极氧化和硬质阳极氧化不同之处:阳极氧化可以着色，装饰性比硬质氧化要好的多。施工要点:阳极氧化对材质要求很严格，不同的材质表面有不同的装饰效果，常用的材质有6061，6063，7075，2024 等，其中，2024 相对效果要差一些，由于材质中CU 的含量不同，因此7075 硬质氧化呈黄色，6061，6063 呈褐色，但普通阳极氧化6061，6063，7075 没多大的差别，但2024 就容易出现很多金斑。 一，常见工艺 常见的阳极氧化工艺有拉丝雾面本色，拉丝亮面本色，拉丝亮面染色，雾面拉丝染色(可染成任何色系)。
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。
铝合金表面处理工艺
精心整理【工艺知识】铝材表面处理工艺大全介绍 总则 表面处理：它是通过机械和化学的方法处理后，能在产品的表面上形成一层保护机体的保护层。在自然界中能达到稳定状态，增加机体的抗蚀性和增加产品的美观，从而提升产品的价值。表面处理种类的选择首先要从使用环境，使用寿命，人为欣赏的角度出发，当然经济价值也是考虑的核心所在。 第一节 铬化会便产品表面形成一层化学转化膜，膜层厚度在0.5-4um，这层转化膜吸附性好，主要作为涂装底层。外观有金黄色，铝本色，绿色等。这种转化膜导电性能好，是电子产品的最好选项，如手机电池内导电条，磁电设备等。该膜层适合所有铝及铝合金产品。但该转化膜质软，不耐磨，因此不利于做产品外部件利用。 铬化工艺流程：
脱脂—>铝酸脱—>铬化—>包装—>入库 铬化适合于铝及铝合金，镁及镁合金产品。 品质要求： 1）颜色均匀，膜层细致，不可有碰伤，刮伤，用手触摸，不能有粗糙，掉灰等现象。 2）膜层厚度0.3-4um。 之处:不 相对效 色系)。抛光亮面本色，抛光雾面本色，抛光亮面染色，抛光雾面染色。喷吵亮面本色，喷吵雾面本色，喷沙染色。以上镀种均可用在灯饰器材上。 二，阳极氧化工艺流程 除油—>碱蚀—>化抛—>中和—>黎地—>中和 阳极氧化—>染色—>封孔—>热水洗—>烘干
三，常见品质异常判断 A?表面出现花斑。这种异常一般是由于金属调质不好或材质本身太差所至，处理办法，重新热处理。或更换材质。 B表面出现彩虹色。这种异常一般阳极作业失误所致。，上挂时松动，造成产品导电不良。，处理办法，退电重新阳极处理。 C，表面碰伤，刮伤严重。这种异常一般是由于运输或加工过程中，作业大意所致，处理办法，退 D 1）?? 2）? 3）?? 具有导电性好，传热快，比重轻，易于成型等优点，但铝及铝合金有硬度低，不耐磨，易发生晶间腐蚀，不易焊接，等缺点，影响到使用范围。故为了扬长避短，现代工业中，利用电镀解决了这一问题。 二，铝材电镀的优点
铝合金表面处理技术规范
铝合金表面处理技术规
艾默生网络能源
修订信息表
目录 目录 (4) 前言 (6) 一、铝合金化学氧化技术规 (7) 1目的 (7) 2 适用围 (7) 3 关键词 (7) 4引用/参考标准或资料 (7) 5 规容 (7) 5.1 术语 (7) 5.2 工艺鉴定要求 (8) 5.2.1 总则 (8) 5.2.2 设计要求 (8) 5.2.3 鉴定程序 (8) 5.2.4 试验及试片要求 (8) 5.2.5 试验方法及质量指标 (9) 5.2.6 鉴定状态的保持 (9) 5.3 产品质量检验要求 (9) 5.3.1 外观 (9) 5.3.2 耐蚀性 (9) 二、铝合金喷砂光亮阳极化技术规 (10) 1目的 (10) 2 适用围 (10) 3 关键词 (10) 4 引用/参考标准或资料 (10) 5 规容 (11) 5.1 术语 (11) 5.2 工艺鉴定要求 (11) 5.2.1 总则 (11) 5.2.2 设计要求 (11) 5.2.3 鉴定程序 (11) 5.2.4 试验及试片要求 (11) 5.2.5 试验方法及质量指标 (12) 5.2.6 鉴定状态的保持 (12) 5.3 产品质量检验要求 (12) 5.4 备注 (13) 6 附录1 (13) 三、喷砂及拉丝技术规 (14) 1目的 (14) 2 适用围 (14) 3 关键词 (14) 4引用/参考标准或资料 (14)
5 规容 (14) 5.1 术语 (14) 5.2工艺鉴定要求 (15) 5.2.1 总则 (15) 5.2.2 设计要求 (15) 5.2.3 鉴定程序纪律 (15) 5.2.4 试验及试片要求 (15) 5.2.5 试验方法及质量指标 (16) 5.2.6 鉴定状态的保持 (16) 5.3 产品质量检验要求 (16) 5.3.1 拉丝件 (16) 5.3.2 喷砂件： (17)
铝合金常用表面处理方法
铝合金常用表面处理方法： 阳极氧化：以铝或铝合金制品为阳极置于电解质溶液中，利用电解作用，使其表面形成氧化铝薄膜的过程，称为铝及铝合金的阳极氧化处理。 原理：实质上就是水电解的原理。当电流通过时，将发生以下的反应：在阴极上：2H++2e=H2 在阳极上：4OH-4e=2H2O+O2 析出的氧不仅是分子态的氧，还包括原子氧，以及离子氧，通常在反应中以分子氧表示。作为阳极的铝被其上析出的氧所氧化，形成无水的AL20膜： 4AL+3O2=2AL2O3+3351J 电泳涂装：电泳是电泳涂料在阴阳两极，施加于电压作用下，带电荷之涂料离子移动到阴极，并与阴极表面所产生之碱性作用形成不溶解物，沉积于工件表面。它包括 四个过程： 1、电解（分解） 在阴极反应最初为电解反应，生成氢气及氢氧根离子0H此反应造成阴极面形成一高碱性边界层，当阳离子与氢氧根作用成为不溶于水的物质，涂膜沉积，方程 式为：F20^ OH+H 2、电泳动（泳动、迁移） 阳离子树脂及H+在电场作用下，向阴极移动，而阴离子向阳极移动过程。 3、电沉积（析出）在被涂工件表面，阳离子树脂与阴极表面碱性作用，中和而析出不沉积物，沉积于被涂工件上。 4、电渗（脱水）涂料固体与工件表面上的涂膜为半透明性的，具有多数毛细孔，水被从阴极涂膜中排渗出来，在电场作用下，引起涂膜脱水，而涂膜则吸附于工件表面，而完成 整个电泳过程。 5／29 粉末喷涂： 1）基本原理：在喷枪与工件之间形成一个高压电晕放电电场，当粉末粒子由喷枪口喷出经过放电区时，便补集了大量的电子，成为带负电的微粒，在静电吸引的作用下，被吸附到带 正电荷的工件上去。当粉末附着到一定厚度时，则会发生“同性相斥”的作用，不能再 吸附粉末，从而使各部分的粉层厚度均匀，然后经加温烘烤固化后粉层流平成为 均匀的 膜层。粉沫喷涂的原料为：聚氨脂、聚氨树脂、环氧树脂、羟基聚脂树脂以及环氧／聚酯树脂，可配制多种颜色。 粉沫喷涂最大弱点是怕太阳紫外线照射，长期照射会造成自然退色。主要工序只有前处理、静电喷涂和烘烤三个工序。 典型的粉末静电喷涂工艺流程如下：上件T脱脂一清洗一去锈一清洗一磷化一清洗一钝化一粉末静电喷涂一固化一冷却一下件 氟碳喷涂：1）基本原理：也采用静电喷涂的原理，为液态喷涂，香港称为锔油。属于高档次喷涂，价格较高。 2）氟碳喷涂原料及结构 氟碳喷涂料是以聚偏二氟乙烯树脂nCH2CF2烘烤（CHCF2）n（PVDF）为基料或配金
超高强铝合金的研究现状及发展趋势
超高强铝合金的研究现状及发展趋势 曾 渝,尹志民,潘青林,郑子樵,刘志义(中南大学材料科学与工程学院,湖南长沙 410083) 摘要:超高强铝合金具有很高的强度,同时又具有较强的韧性,是航空航天领域极具应用前景的轻质高强结构材料.作者在查阅大量文献的基础上,结合课题组试制工作,介绍了国内外超高强铝合金的发展应用概况,对Zn ,Mg , Cu ,Z r 等元素在合金中的添加量、存在形式和作用机制进行了综述.通过对比分析,探讨了合金最佳性能所对应的 显微组织结构模式.此外,还介绍了合金的3种主要时效处理工艺和抗应力腐蚀模型,并针对超高强铝合金目前存在的问题,提出了今后研究开发的方向. 关键词:铝合金;合金化;微观组织;热处理;应力腐蚀中图分类号:TG 146.2 文献标识码:A 文章编号:100529792(2002)0620592205 高强铝合金具有密度低、强度高、热加工性能好等优点,是航空航天领域的主要结构材料.现代航空航天工业的发展,对高强铝合金的强度和综合性能提出了更高的要求[1].近年来,材料工作者通过优化合金的成分设计,采用新型的制坯方法[2,3]、成形加工及热处理工艺[426],研制开发出多种使用性能更好的超高强铝合金,这些材料既具有600MPa 以上的抗拉强度,又能保持较高的韧性和耐腐蚀性,且成本较低,在很多领域取代了昂贵的钛合金,成为目前军用和民用飞机等交通运输工具中不可缺少的重要轻质结构材料,超高强铝合金正成为世界各国结构材料开发的热点之一. 1 研究概况 早在20世纪30年代,人们就开始研究Al 2Zn 2Mg 2Cu 系合金,但由于该系合金存在严重的腐蚀现象而未得到实际应用.20世纪中期,通过在合金中添加Mn ,Cr ,T i 等微量元素提高抗应力腐蚀性能,美国、前苏联相继开发出7075合金和B95高强铝合金,用于制造飞机部件,并着手研究超高强铝合金. 1956年,前苏联学者在深入研究Al 2Zn 2Mg 2Cu 系合金的基础上,研制出世界上第1种超高强度铝 合金———B96ц (部分超高强铝合金的成分与性能见表1和表2),继而通过提高合金纯度,降低合金元素含量开发出B96ц的改型合金B96ц21和B96ц23.近年来,又改变时效制度,采用过时效态代替峰值时效态,提高了合金的耐腐蚀性和断裂韧性,且静强度降低幅度小[7],因而应用领域广泛. 1972年,美国铝业公司通过降低7075合金中的Fe 和Si 等杂质含量,调整合金元素,并在合金中添加锆代替铬,开发出了7050合金;1978年,对7050合金的成分进行微调,成功研制了7150合金,并将其加工成T 651及T 6151态厚板和挤压件,用于制造波音767、空中客车A310等飞机的上翼结构.为了进一步提高机体材料的性能,自20世纪70年代后期以来,一些发达国家进行了两方面的研究工作: a 1投入大量人力物力研究新的热处理状态.20 世纪80年代末,美国Alcoa 公司开发出T 77处理工 艺,并应用于I M/7150合金,使之具有T 6态强度和T 73态抗腐蚀性能.71502T 77合金板材和挤压材目前已大量用于制造飞机框架、舱壁等结构件.随后,通过提高合金中的锌含量,进一步开发出超高强度的I M/70552T 77合金,用于制造波音777的上翼蒙皮和龙骨梁[1].目前,一些国家仍在进行I M/70502T 74厚板、I M/70552T 77板材的应用研究. b 1开发快速凝固/粉末冶金(RS/P M )制备工艺,发展RS/P M 铝合金.20世纪80年代,美国Alcoa 公司采用传统RS/PM 制备方法,研制出PM/7090, 收稿日期:2002-04-26 基金项目:国家“863”高新技术研究项目(2001AA332030) 作者简介:曾 渝(1971-),男,湖南新化人,中南大学博士研究生,从事高性能铝合金的研究. 第33卷第6期2002年12月 中南工业大学学报J.CE NT.S OUTH UNI V.TECH NO L. V ol.33 N o.6 Dec. 2002