铝的化学转化处理
ADC12铝合金钴盐化学转化的前处理工艺
ADC12铝合金钴盐化学转化的前处理工艺李海丰;任伊锦【摘要】The pretreatment processes including alkaline etching and pickling were optimized through orthogonal tests to improve the performance of cobalt-based chemical conversion coating on a high-silicon die-cast aluminum alloy ADC12. The optimal process conditions are NaOH 50g/L, EDTA 1.5 g/L, temperature 30 ℃, and time 180 s for alkaline etching, and nitric acid 400 mL/L, hydrofluoric acid 150 mL/L, temperature 40 ℃, and time 20 s for pickling. The conversion coating obtained thereunder is continuous, complete, mainly composed of Al2O3phase, and able to endure the potassium dichromate dropping corrosion for 348 s.%通过正交试验对高硅压铸铝合金 ADC12的碱蚀和酸洗前处理工艺进行优化,以提高后续钴盐化学转化膜的性能.得到较优的碱蚀工艺为NaOH 50 g/L、EDTA 1.5 g/L、温度30 ℃和时间180 s;较优的酸洗工艺为硝酸400 mL/L、氢氟酸150 mL/L、温度40 ℃和时间20 s.最优前处理工艺后所得转化膜连续、完整,主要由Al2O3相组成,耐重铬酸钾点滴腐蚀的时间长达348 s.【期刊名称】《电镀与涂饰》【年(卷),期】2018(037)007【总页数】5页(P312-316)【关键词】铝合金;碱蚀;酸洗;化学转化;钴盐;耐蚀性;微观结构【作者】李海丰;任伊锦【作者单位】湖北汽车工业学院材料科学与工程学院,湖北十堰 442000;湖北汽车工业学院材料科学与工程学院,湖北十堰 442000【正文语种】中文【中图分类】TQ153.6铝硅合金以其强度高、密度小、压铸性能好等优点而被广泛应用于机械、汽车、航空等领域。
铝及铝合金的化学转化膜处理
铝及铝合金的化学转化膜处理
铝及铝合金的化学转化膜处理是一种表面处理技术，主要通过化学反应在铝及铝合金表面形成一层转化膜。
这层膜的外观和性质类似于金属的氧化物或氢氧化物，可以显著提高金属的耐腐蚀性和耐磨性，同时还可以赋予金属其他特殊性能，如绝缘性、导热性、美观性等。
化学转化膜处理的过程通常包括以下几个步骤：
前处理：这一步主要是清洁金属表面，去除油污、锈迹、杂质等，以保证转化膜的附着力和均匀性。
常用的清洁方法有机械法、化学法和电化学法等。
转化处理：在清洁的金属表面放入特定的化学溶液中，通过化学反应在表面形成一层转化膜。
这个过程通常需要一定的温度和时间，以促进化学反应的进行。
后处理：转化处理完成后，需要对金属表面进行清洗和干燥，以保证转化膜的质量和稳定性。
铝及铝合金的化学转化膜处理有多种类型，其中最为常见的是阳极氧化和化学氧化。
阳极氧化是一种通过外加电流使铝或铝合金表面的氧化膜增厚的方法，生成的氧化膜厚度可达数十至数百微米。
化学氧化则是通过化学反应在铝或铝合金表面形成一层氧化膜，通常生成的氧化膜较薄，约为0.5至4微米。
总之，铝及铝合金的化学转化膜处理是一种有效的表面处理技术，可以显著提高金属的耐腐蚀性和耐磨性，同时还可以赋予金属其他特殊性能。
这种处理方法广泛应用于航空、汽车、建筑、家电等领域。
铝件镀 无铬转化膜的原理
铝件镀无铬转化膜的原理
铝件镀无铬转化膜的原理涉及到无铬转化涂层技术，这种技术
是为了替代传统的六价铬转化涂层而发展的。
传统的六价铬转化涂
层在镀铝件时具有良好的防腐蚀性能，但六价铬对环境和人体健康
有害，因此寻求替代技术成为了必然趋势。
无铬转化膜的原理主要是利用一些特定的化学物质，如钛酸盐、锰盐等，通过与铝合金表面发生化学反应，形成一层具有良好防腐
蚀性能的转化膜。
这种转化膜不含有六价铬，因此对环境和人体健
康无害。
具体来说，无铬转化膜的形成过程包括清洗、脱脂、酸洗、中和、转化处理等步骤。
在转化处理过程中，特定的化学物质与铝合
金表面发生反应，生成一种致密、均匀的转化膜，这种转化膜能够
有效地阻止金属氧化物和介质的侵蚀，起到良好的防腐蚀作用。
无铬转化膜的原理不仅在于化学物质的选择，还包括处理工艺
的控制和表面状态的要求。
只有在严格控制的工艺条件下，才能够
形成均匀致密的转化膜，从而确保镀铝件具有良好的防腐蚀性能。
总的来说，无铬转化膜的原理是利用特定化学物质与铝合金表
面发生化学反应，形成一层致密、均匀的转化膜，从而赋予镀铝件
良好的防腐蚀性能，同时避免了六价铬对环境和人体健康的危害。
这种技术的发展对于推动环保型表面处理技术的进步具有重要意义。
铝合金表面处理原理讲解
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→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。
铝合金表面处理的方法及应用
铝合金表面处理的方法及应用对铝及其合金进行表面处理产生的氧化膜具有装饰效果、防护性能和特殊功能,可以改善铝及其合金导电、导热、耐磨、耐腐蚀以及光学性能等。
因此,国内外研究人员运用各种方法对其进行表面处理,以提高它的综合性能,并取得了很大进展。
目前,铝及其合金材料已广泛地应用于建筑、航空和军事等领域中。
本文分类论述了铝及其合金材料表面处理的主要方法。
1·化学转化膜处理金属表面处理工业中的化学转化处理时使金属与特定的腐蚀液接触，在一定条件下，金属表面的外层原子核腐蚀液中的离子发生化学或电化学反应，在金属表面形成一层附着力良好的难溶的腐蚀生成物膜层。
换言之，化学转化处理是一种通过除去金属表面自然形成的氧化膜而在其表面代之以一层防腐性能更好、与有机涂层结合力更佳的新的氧化膜或其他化合物的技术。
1.1阳极氧化法铝的阳极氧化法是把铝作为阳极,置于硫酸等电解液中,施加阳极电压进行电解,在铝的表面形成一层致密的Al2O3膜,该膜是由致密的阻碍层和柱状结构的多孔层组成的双层结构。
阳极氧化时,氧化膜的形成过程包括膜的电化学生成和膜的化学溶解两个同时进行的过程。
当成膜速度大于溶解速度时,膜才得以形成和成长。
通过降低膜的溶解速度,可以提高膜的致密度。
氧化膜的性能是由膜孔的致密度决定的。
1.1.1硬质阳极氧化铝的硬质阳极氧化是在铝进行阳极氧化时,通过适当的方法,降低膜的溶解速度,获得更厚、更致密的氧化膜。
常规的方法是低温(一般为0℃左右)和低硫酸浓度(如<10%H2SO4)的条件下进行,生产过程存在能耗大、成本高的缺点。
改善硬质阳极氧化膜的另一种方法是改变电源的电流波形。
氧化膜的电阻很大,氧化过程中产生大量的热量,因此,传统直流氧化电流不宜过大,运用脉冲电流或脉冲电流与直流电流相叠加,可以极大地降低阳极氧化所需要的电压,并且可使用更高的电流密度,同时还可以通过调节占空比和峰值电压,来提高膜的生长速度,改善膜的生成质量,获得性能优良的氧化膜。
铝合金阳极氧化与表面处理技术
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
铝的化学转化处理
③添加氨水可以促进膜的生长，如图5-2所示。 同一条件的沸水中氨水浓度与铝的质量增加（氧 化膜质量增加）的关系，氨水量愈多，则膜厚度 愈大。
④氧化膜经过蒸汽处理之后对碱或酸溶液耐蚀性 明显提高。如图5-3，5-4。
另外还有一系列加入添加剂可生成氧化膜的专利： ①在热水中加入有机胺，可以生成大于0.05微米 的化学氧化膜。 ②含0.001~0.03﹪联氨或其他有机胺的85℃以 上纯水中（PH=7~11），可以生成膜厚度高达5 微米以上的化学氧化膜。 ③在70~1000 ℃水中用0.1~10 ﹪三水乙醇胺 或0.5~15 ﹪乌洛托品，也可以生成较好性能的 膜。 ④在含有机胺生成化学氧化膜的溶液中添加 0.025~0.25mol的锂盐，或5~20g/L甘油，可 改进膜的品质。 ⑤为了克服硅酸盐的敏感性，可以加入镁、钙或 钴盐。
2、化学氧化膜的性能 化学氧化膜的厚度与铝的纯度有关. 在加热水中 铝的纯度越低，则氧化膜越薄（这是由于晶界
杂质阻碍离子的扩散，从而降低了膜生长 速度
①如课本图5-1所示两种不同纯度的铝在100 ℃ 蒸馏水中氧化膜厚度与时间的关系。 ②化学氧化膜的颜色与处理方法和合金种类有关， 通常称为化学着色，如表5-1所示。
1、磷铬酸盐处理溶液
一般而论，磷铬酸盐处理溶液包括以下几个主要 成分：酸性磷酸盐，酸性或碱性铬酸盐，游离氟 化物和络合剂，有时候还含有机或武技促进剂。 2、磷铬化膜的生成 总反应是： Al+CrO3+2H3PO4=AlPO4+CrPO4+3H2O
5.5磷酸盐处理 铝及铝合金原则上是可以进行纯粹的磷酸 盐处理的，至少在氟化钠或氟硅酸钠存在 的磷酸盐溶液中可以。但是由于铝的纯粹 的磷化膜耐腐蚀性很差，工业上应用十分 有限，所以不作专门介绍。
高中化学 铝线规律
Al(OH)3有两性，既溶于强酸（H+）生成铝盐（Al3+），又溶于强碱（OH-）生成偏铝酸盐（AlO2-）。
Al(OH)3、H+、Al3+、OH-、AlO2- 是铝的化合物转化关系中最常见的5种粒子，将这五种粒子按PH由小到大列出现行关系：H+ ——Al3+——Al(OH)3——AlO2- ——OH-将这条线形排列称为“铝线”。
这条铝线上相邻粒子不反应，不相邻粒子间可以反应。
相隔的粒子反应生成处于两个反应粒子中间的粒子（产物水被略去）。
相隔越远的粒子越容易发生反应。
将上述规律称为“铝线规律”。
铝线规律有着重要的应用：①用于粒子间能否大量共存应用“铝线规律”，可以直接判断粒子能否大量共存。
例如：H+和Al3+、OH- 和AlO2-能大量共存；而Al3+和OH-、H+和AlO2-不能大量共存。
②用于判断粒子间反应的生成物应用“铝线规律”，可直接判断相隔粒子间反应后的生成物。
例如：Al(OH)3和H+能反应生成Al3+，Al3+ 和AlO2- 能反应生成Al(OH)3 ，OH- 和Al(OH)3 能反应生成AlO2- 。
若处于两个粒子间的粒子不是一个而是两个时，该规律仍能成立。
例如：H+ 和AlO2- 能反应生成Al3+ 或Al(OH)3 或含有Al(OH)3 和Al3+ 二者的混合物。
Al3+ 和OH- 能反应生成Al(OH)3 或AlO2- 或含有AlO2- 和Al(OH)3 二者的混合物。
③用于判断粒子间反应的先后顺序如向含Al(OH)3 和AlO2- 的混合物中加入H+ ，与H+ 先反应的是AlO2- ，（沉淀量先增大后减小）；向含Al3+ 和Al(OH)3 的混合物中加入OH- ，与OH- 先反应的是Al3+ ，（沉淀量依然先增大后减小）。
④用于判断互滴实验的现象和产物氯化铝溶液与氢氧化钠溶液的互滴实验，以及盐酸与偏铝酸钠溶液的互滴实验，期现象和产物随滴加顺序的不同而不同。
㈠向氯化铝溶液中逐滴加入氢氧化钠溶液。
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表5-2所列为几种碱性铬酸盐处理溶液的基 本成分和工艺，表5-3所列为几种铬酸盐氟化物体系处理溶液的基本成分和工艺。
2、铬酸盐处理反应
1、磷铬酸盐处理溶液
一般而论，磷铬酸盐处理溶液包括以下几个主要 成分：酸性磷酸盐，酸性或碱性铬酸盐，游离氟 化物和络合剂，有时候还含有机或武技促进剂。
2、磷铬化膜的生成 总反应是：
Al+CrO3+2H3PO4=AlPO4+CrPO4+3H2O
5.5磷酸盐处理
铝及铝合金原则上是可以进行纯粹的磷酸 盐处理的，至少在氟化钠或氟硅酸钠存在 的磷酸盐溶液中可以。但是由于铝的纯粹 的磷化膜耐腐蚀性很差，工业上应用十分 有限，所以不作专门介绍。
4、化学氧化膜的成分
从室温到90 ℃，化学氧化膜是双层结构， 靠近金属基体是假勃姆体膜，外表面是拜 耳体膜。
90~100 ℃条件下，化学氧化膜是具有一 定洁净度的假化学氧化膜。
100 ℃以上正常大气压时，据报道勃
姆体是惟一的氧化物。
5.3铬酸盐处理
铬酸盐处理——使金属与铬酸盐化学反应，在其 表面形成一层稳定铬酸盐膜的处理方法。
5.2 化学氧化
铝的新鲜表面在大气中立即生成自然保护膜，这 层氧化膜虽然非常薄，仍然赋予铝一定的耐腐蚀 性，因此铝比钢铁耐蚀性好。
化学氧化:——通过化学处理使金属表面形成氧化 膜的过程，是化学转化膜处理的一种，采用化学 介质处理金属表面，通过化学反应使金属表面氧 化，生成稳定的防锈氧化膜。
适用范围——常用于铝及铝合金、铜及铜合金、 碳钢等。
主要应用于有色金属的化学转化处理工艺，凡是 化学转化处理溶液中含铬酸盐或重铬酸盐者都是 为铬酸盐处理。
铬酸膜是目前耐蚀性最佳的铝化学转化膜，它不 仅常用于铝合金有机聚合物喷涂层的有效底层， 也可以作为铝合金最终涂层直接使用，这在化处理溶液分类：铬酸盐-氟化物体系和 碱性铬酸盐体系。
化学氧化所用化学溶液都是含有氧化剂的碱性溶 液。
例如：铝及铝合金一般用添加铬酸盐、硅酸盐、磷 酸盐的碳酸钠溶液，铜及铜合金用含有氧化剂的 苛性钠溶液，而碳钢则用加硝酸盐的苛性钠溶液
1、氧化膜的用途
①铝与水的相互作用已经有了详细的文献评述， 在沸腾纯水中可以得到致密的保护性化学氧化膜， 液称为勃姆体膜。在电解电容器中得以应用。
铝与铬酸盐溶液的反应可以写成简单的反应方程 式，但是时间历程是相当复杂的，由于铬酸盐溶 液品种较多，具体反应过程不完全相同。
铬酸盐-氟化物体系铬酸盐处理反应过程综 合成下列反应方程式。
5.4磷铬酸盐处理
铬酸盐-磷酸盐工艺早在1945由美国化学涂料公司 （ACPC）开发，即所谓的Alodine工艺。该工艺 的处理溶液含铬酸盐、磷酸盐和氟化物，涂层中 主要含有铬、磷以及铝
②另一个用途是前苏联提出的铝片氧化和染色
。
2、化学氧化膜的性能
化学氧化膜的厚度与铝的纯度有关. 在加热水中
铝的纯度越低，则氧化膜越薄（这是由于晶界 杂质阻碍离子的扩散，从而降低了膜生长 速度
①如课本图5-1所示两种不同纯度的铝在100 ℃ 蒸馏水中氧化膜厚度与时间的关系。
②化学氧化膜的颜色与处理方法和合金种类有关， 通常称为化学着色，如表5-1所示。
②含0.001~0.03﹪联氨或其他有机胺的85℃以 上纯水中（PH=7~11），可以生成膜厚度高达5 微米以上的化学氧化膜。
③在70~1000 ℃水中用0.1~10 ﹪三水乙醇胺 或0.5~15 ﹪乌洛托品，也可以生成较好性能的 膜。
④在含有机胺生成化学氧化膜的溶液中添加 0.025~0.25mol的锂盐，或5~20g/L甘油，可 改进膜的品质。
第五章 铝的化学转化处理
化学转化处理定义——就是在化学处理溶液中， 金属铝表面与溶液中化学氧化剂反应，而不是通 过外加电压生成化学转化膜的化学处理过程。
主要内容：
化学氧化处理 铬酸盐处理 磷铬酸盐处理 无铬化学转化几部分叙述
铝的化学转化处理可采用以下方法： ①浸泡法：直接浸入化学转化处理溶液中 ②喷淋法：将化学处理溶液喷在铝的表面 ③涂液法：将浓溶液涂在铝的表面
③添加氨水可以促进膜的生长，如图5-2所示。 同一条件的沸水中氨水浓度与铝的质量增加（氧 化膜质量增加）的关系，氨水量愈多，则膜厚度 愈大。
④氧化膜经过蒸汽处理之后对碱或酸溶液耐蚀性 明显提高。如图5-3，5-4。
另外还有一系列加入添加剂可生成氧化膜的专利：
①在热水中加入有机胺，可以生成大于0.05微米 的化学氧化膜。
⑤为了克服硅酸盐的敏感性，可以加入镁、钙或 钴盐。
3、化学氧化膜的生长
铝与水的反应时化学氧化膜生长的驱动力， 虽然不是电化学过程，一般还是用铝在阳 极的氧化与水在阴极的还原两个半电池反 应来说明。阳极几乎在整个铝表面上发生， 而阴极反应发生在某些位置，比如杂质和 晶界部位。
上述阳极和阴极两个半电池反应可以写成 下式: