铝及铝合金表面处理复习

1、电化学抛光：又称电解抛光：铝材为阳极，不溶性金属为阴极，在电解抛光液中采用直流电进行电解的过程。

2、“三合一”预处理是指：除油、去除自然氧化膜和除灰三道工序在同一个处理槽内完成。

3、化学抛光：铝在化学抛光过程中发生阳极反应和阴极反应（酸性）：（1）阳极过程：铝表面形成的多孔固体膜后，铝成为局部电池的阳极而被溶解（腐蚀）；（2）阴极过程：去极化剂在阴极区发生还原反应，析出H2。

4、铝阳极氧化：是一种电解过程，铝及其合金的表面转化为具有防护性、装饰性及其他的功能特性的一层氧化膜。

5、铝的硬质阳极氧化技术：提高氧化膜的硬度和耐磨性、耐热性和电绝缘性等。

6、封孔：为了降低阳极氧化膜的的孔隙率和吸附能力，对于阳极氧化以后的阳极氧化膜所进行的水合处理过程。

一、简述铝合金的腐蚀及其腐蚀形态1、（1）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。

随碱浓度增加和温度升高，铝的腐蚀量、腐蚀速率迅速增加，工业上利用率在碱中发生全面腐蚀这一点，采用碱洗取出铝表面的氧化物。

（2）铝在中性盐溶液中的腐蚀。

在中性盐溶液中，铝可以是钝态，也可能由于某些阳离子活着阳离子的作用发生腐蚀。

铝材在海水中点腐蚀比较严重，是由于海水中氯离子的作用。

卤素氟和氯等的离子半径很小，容易穿透氧化膜造成点腐蚀（3）铝在酸性溶液中的腐蚀。

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。

铝的腐蚀形态2、（1）点腐蚀。

（2）电偶腐蚀（3）缝隙腐蚀（4）晶间腐蚀（5）丝状腐蚀（6）层状腐蚀二、铝合金表面处理技术包括哪几方面（1）表面机械预处理（2）化学预处理（3）电化学处理（4）物理处理三、铝合金的阳极氧化膜的特性有哪些（1）耐蚀性（2）硬度和耐磨性（3）装饰性（4）有机涂层喝电镀层附着性（5）电绝缘性（6）透明性（7）功能性第二章一、预处理的目的（1）好的表观条件（2）提高产品品级（3）减少焊接的影响（4）产生装饰效果（5）获得干净表面二、磨光和抛光常见的问题和解决方法有哪些？常见问题：采用太大的抛光压力或磨触时间太长时，工件表面易留下暗色的斑纹通常称为烧焦。

解决办法：1稀碱液进行轻微的碱蚀2用温和的酸浸液，如铬酸、硫酸或者质量分数为百分之十的硫酸溶液加温后使用3质量分数为百分之三的碳酸钠和百分之二的磷酸钠溶液，在四十到五十度的温度下处理，时间为5分钟，严重的课延长至10-15min第三章铝的化学预处理一、铝材的脱脂方法有哪些？工艺原理分别是什么？铝材的脱脂可分为三种：酸性脱脂、碱性脱脂和有机溶剂脱脂。

（1）酸性脱脂是铝材脱脂的主体工艺：在以H2SO4、H3PO4和HNO3为基的酸性脱脂溶液中，油脂会发生水解反应，生产甘油和相应的高级脂肪酸，在溶液中添加少量的润湿剂和乳化剂，则有利于油脂的软化、游离、溶解和乳化，明显提高脱脂效果。

（2）碱性脱脂是铝表面脱脂的传统工艺。

作用机理：碱与油脂发生皂化反应，生成可溶性的肥皂和甘油，用皂化反应来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：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；但有机溶剂易燃且有毒，尽量避免使用。

常用的有机溶剂：四氯化碳、三氯乙烯、苯、汽油、煤油、酒精和丙酮等。

二、碱洗缺陷及对策碱洗的三大缺陷：外观粗糙、斑点、流痕。

（1）外观粗糙：对策措施：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）斑点形成原因及对策：A：熔炼铸棒时加入回收铝的比例太高。

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。

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。

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；对长时间放置会阴雨天，可对原始铝材进行适当的遮盖处理等。

D：挤压“热斑”。

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250℃以下。

（3）流痕：防止措施 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。

三、除灰的目的是什么？铝合金表面除灰有哪几种方法？除灰的目的：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。

（1）硝酸除灰：传统的硝酸除灰为采用10~25wt%HNO3在常温下浸渍1~3min。

抛光后的表面可采用更高浓度的HNO3溶液除灰（25~50%），有利于除去表面附着的金属Cu。

（2）硫酸除灰四、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、高密度点腐蚀从而实现除挤压痕和平整表面的目的的酸性浸蚀工艺。

（1）上表面有斑痕：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。

（2）表面不易起砂：对策：用氨水或氟化铵调节PH值、补加氟化氢铵和添加剂等。

（3）表面砂粒太粗：槽内氟离子浓度太高或添加剂不足或处理时间太长。

对策：采取相应的措施控制。

（4）表面光泽度有差异：槽工艺条件控制不当，或选用添加剂不适当，或铝材存在问题。

对策：采取相应的措施控制。

（5）局部不起砂：对策：调整工艺流程，如磨光、抛光、重新酸洗或碱洗等。

五、碱洗原理（1）碱洗过程首先是自然氧化膜的溶解，即自然氧化膜与氢氧化钠反应生成偏铝酸钠和水：AL2O3+2NAOH=2NAALO2+H2O（2）第二个反应是基体铝与氢氧化钠水溶液的反应，生成偏铝酸钠并放出氢气：2AL+2NAOH+2H2O=2NAALO2+3H2六、碱洗工艺（1）影响铝材碱洗速度和碱洗表面质量的工艺因素主要有游离氢氧化钠浓度和溶液的铝离子含量、槽液温度及处理时间等。

（2）碱洗新开槽液的氢氧化钠起始浓度一般为35~40g/L，以后随偏铝酸钠浓度的增加，游离氢氧化钠应相应增加。

（3）碱洗槽液中的铝离子浓度与铝的碱洗速度也有关，铝离子浓度升高，铝的碱洗速度随之减慢，即偏铝酸钠浓度的提高，抑制正反应进行。

（3）普通的碱洗工艺包括用碱性添加剂和不用两种。

第四章铝的化学和电化学抛光一、简述化学抛光和电化学抛光的机理的异同点。

化学抛光：通过控制铝材表面选择性的溶解，使表面微观凸出部分比凹洼部分优先溶解，达到表面平整和光亮的目的。

电化学抛光：又称电解抛光原理与化学抛光相似，是以被抛光的材料为阳极，以不溶金属做阴极，依靠选择性溶解表面凸出部分而达到平整光滑，不同的是有外加电流作用，处理时间较短。

共同点：抛光机理相同不同点：电化学抛光在处理过程中施加了电流，化学抛光使用的是化学氧化剂。

二、化学抛光和电化学抛光具有哪些优点？（1）设备简单，工艺参数易调控，节省成本等以及表面更光亮；（2）可处理大型零部件或大批量的小型零部件，以及复杂形状的工件；（3）表面更洁净，无残留的机械抛光粉尘，具有良好的抗腐蚀性；（4）化学抛光的表面镜面反射率更高，金属质感也较好，表面不会形成粉“霜”。

三、简述化学抛光和电化学抛光的缺陷和对策。

化学抛光缺陷及对策（以磷酸-硫酸-硝酸工艺为例）（1）光亮度不足：铝材的成分影响、硝酸的含量影响等。

对策：采用高纯铝、控制硝酸的浓度，抛光前的铝材要干燥。

（2）白色附着物：铝溶解过多，需控制其在槽液中的含量。

对策：调整槽液中的溶铝量到正常范围。

（3）表面粗糙：硝酸含量过高，反应过于剧烈；或Cu 含量过高。

对策：应严格控制硝酸含量；提高材质内部质量、减少添加剂量等。

（4）转移性腐蚀：化学抛光后转移到水洗过程中迟缓造成。

对策：应迅速转移至水中进行清洗。

（5）点腐蚀：绿箭表面气体累积形成气穴而产生；或因硝酸或Cu含量偏低造成。

对策：应合理装料，增加工件倾斜度，加强搅拌使气体逸出。

清洗表面干净；控制硝酸含量等。

电化学抛光缺陷及对策（以磷酸-硫酸-铬酸工艺为例）（1）电灼伤：导电借助面积不足、接触不良、工件通电电压上升过快、电流密度瞬间过大等。

对策：工件与电夹具接触良好、接触面积满足大电流需要，施加电压升压不宜过快等。

（2）暗斑：电流密度过低、电力线局部分布不均匀等。

对策：装料量不宜过多、避免电力线分布不到的死角区等。

（3）气体条纹：气体逸出造成。

对策：装料时使工件的每个面倾斜，装饰面垂直放置且朝向阴极、避免气体聚集等。

（4）冰晶状附着物：槽液中溶铝量太高或者磷酸含量高而形成磷酸铝沉淀。

对策：降低槽液中的溶铝量、或降低磷酸含量等。

第六章铝阳极氧化与阳极氧化膜、一、铝阳极氧化膜（1）壁垒型：也叫屏蔽型或阻挡层氧化膜，紧靠金属表面，致密无孔、薄，厚度取决于氧化电压，不超过0.1μm，主要用于电解电容器。

阻挡层：指多孔型氧化膜的多孔层与金属铝分隔的，具有壁垒膜性质和生成规律的氧化层。

（2）多孔型：由两层氧化膜组成，底层是阻挡层，与壁垒膜结构相同的致密无孔的薄氧化物层，厚度决定于外加阳极氧化电压；主体部分是多孔层结构，由非晶态的氧化铝组成，其厚度取决于通过的电量。

二、铝阳极氧化一种电解氧化过程，在该过程中铝或铝合金的表面通常转化为一层氧化膜，这层膜具有防护性、装饰性以及一些其他的功能特性。

三、阳极氧化的反应过程（1）氧化反应：铝作为阳极在通电过程中失去电子成为三价铝离子，价升高，带负电的阴离子迁移到阳极表面失去电子放电的过程。

（2）氧化膜的形成：形成的铝离子与溶液中的氧化学结合生成氧化物。

当氧化膜的生长速度降低到膜在电解溶液中的溶解速度时，则氧化膜的厚度不再增加。

（3）氧化反应的最终结果取决于电解质的本质、反应产物的性质、工艺操作条件（电流、电压、槽液温度和处理时间）等。

在电解溶液中阳极电流密度高、溶液温度低和酸浓度低有利于阳极氧化膜的形成，而阳极电流密度低、酸浓度高和温度高会加快膜溶解，不利于氧化膜生长。

铝的阳极氧化反应在氧化膜/铝界面向铝的内部生长。

一般来说阳极氧化的结果使铝部件的尺寸稍微增加四、阳极氧化膜的结构模型和结构参数阳极氧化电压升高，阻挡层厚度、孔径、单元胞孔的壁厚增加，而孔的数目和孔隙率减少，在相同的电流密度下阳极氧化溶液的温度和浓度越低，则阳极氧化电压升高。

五、多孔型阳极氧化膜的微孔形成多孔型阳极氧化膜的厚度是与通过的电流和时间的乘积成正比。

第七章阳极氧化工艺一、铝硫酸阳极氧化以铝为阳极置于硫酸电解液中，利用电解作用，使铝表面形成阳极氧化膜的过程。