鋁合金表面處理技術

1 氧化處理

氧化處理主要有陽極氧化、化學氧化和微弧氧化。 許凌雲等。 [1] 通過三種不同的試驗研究了 A356 鋁合金的力學性能和耐腐蝕性能 表面處理s：化學氧化、陽極氧化和微弧氧化。 通過掃描電鏡技術、磨損試驗和耐蝕試驗，鋁合金經過三 表面處理s 進行了詳細的分析和比較。 結果表明，經過不同 表面處理s、鋁合金表面可形成不同厚度的氧化膜，表面硬度和耐磨性顯著提高，合金的耐腐蝕性能也有不同程度的提高。 從綜合性能來看，微弧氧化優於陽極氧化，陽極氧化優於化學氧化。

1.1陽極氧化

陽極氧化又稱電解氧化，本質上是一種電化學氧化處理。 它在電解槽中使用鋁及鋁合金作為陽極，通電後在鋁表面形成一層氧化膜（主要是Al 2 O 3 層）。 陽極氧化得到的氧化膜耐蝕性好，工藝穩定，易於推廣。 是現代我國對鋁及鋁合金最基本、最常用的表面處理方法。 陽極氧化膜具有許多特點：氧化膜的阻擋層硬度高、耐磨性好、耐腐蝕性能好、絕緣材料好、化學穩定性高，可作為塗裝的基膜； 氧化膜有許多針孔，可用於各種染色和著色，以增加鋁表面的裝飾性能； 氧化膜的導熱係數很低，是很好的隔熱、耐熱保護層。 然而，目前鋁及鋁合金的陽極氧化通常使用鉻酸鹽作為氧化劑，對環境造成很大污染。

目前在鋁及鋁合金陽極氧化的研究中，也注重利用某些金屬離子的特性來優化鋁及鋁合金的性能。 例如，田連鵬[2]採用離子注入技術在鋁合金表面注入鈦，然後進一步進行陽極氧化，得到鋁鈦複合陽極氧化膜層，使陽極氧化膜表面更加平整均勻。 ，並改進了鋁合金的陽極氧化。 薄膜的密度； 鈦離子注入可以顯著提高鋁合金陽極氧化膜在酸性和鹼性NaCl溶液中的耐蝕性，但不影響鋁合金陽極氧化膜的非晶結構。 鎳離子注入使鋁陽極氧化膜的表面結構和形貌更加緻密和均勻。 注入的鎳以金屬鎳和氧化鎳的形式存在於鋁合金陽極氧化膜中。

1.2 化學氧化

化學氧化是指在一定溫度條件下，潔淨的鋁表面與氧化溶液中的氧氣發生化學作用，形成緻密的氧化膜的一種鍍膜方法。 鋁及鋁合金的化學氧化方法很多，根據溶液的性質
可分為鹼性和酸性。 按膜的性質可分為氧化膜、磷酸鹽膜、鉻酸鹽膜和鉻酸-磷酸鹽膜。 鋁及鋁合金零件化學氧化得到的氧化膜厚度約為0.5~4μm。 耐磨性差，耐腐蝕性比陽極氧化膜低。 不宜單獨使用，但具有一定的耐腐蝕性和良好的物理性能。 吸收能力是塗裝的良好底漆。 鋁及鋁合金經過化學氧化後的油漆可大大提高基材與塗層的結合力，增強鋁的耐腐蝕性能[3]。

1.3 微弧氧化法

微弧氧化技術又稱微等離子氧化技術或陽極火花沉積技術，是一種通過微等離子放電在金屬及其合金表面原位生長的技術。 氧化
陶瓷膜新技術。 該技術形成的表面薄膜與基材結合力強，硬度高，耐磨，耐腐蝕，抗熱震性高，薄膜電絕緣性好，擊穿電壓高。 不僅如此，該技術採用先進的微等離子弧加熱方式，能量密度極高，不影響基體結構，工藝不復雜，不造成環境污染。 是一種很有前途的新材料表面處理技術。 正在成為國際材料表面工程技術領域的研究熱點。 張菊國等。 

使用 加工鋁 以LY12合金為試驗材料，利用MAO240/750微弧氧化設備、TT260測厚儀和AMARY-1000B掃描電鏡研究電弧電壓、電流密度和氧化時間對陶瓷層的影響。 性能影響。 通過一系列採用Na 2 SiO 3 電解液的鋁合金微弧氧化工藝實驗，了解微弧氧化過程中陶瓷氧化膜的生長規律以及不同電解液成分和濃度對陶瓷氧化物質量的影響電影被研究。 鋁合金表面微弧氧化是一個非常複雜的過程，包括初始氧化膜的電化學形成，以及隨後陶瓷膜的擊穿，包括熱化學、電化學、光、電、熱等物理效應。 . 

A工藝受基板本身材質、電源參數、電解液參數影響，在線監測難度大，給理論研究帶來困難。 因此，到目前為止，還沒有一個理論模型能夠令人滿意地解釋各種實驗現象，對其機理的研究還需要進一步探索和完善。

2 電鍍和化學鍍

電鍍是通過化學或電化學方法在鋁及鋁合金表面沉積一層其他金屬鍍層，可以改變鋁合金表面的物理或化學性能。 表面

電導率； 鍍銅、鍍鎳或鍍錫可提高鋁合金的焊接性； 熱浸錫或鋁錫合金可提高鋁合金的潤滑性； 一般通過鍍鉻或鍍鎳提高鋁合金的表面硬度和耐磨性； 鍍鉻或鍍鎳也可以改善其裝飾性。 鋁在電解液中可電解形成鍍層，但鍍層容易剝落。 為了解決這個問題，可以在含有鋅化合物的水溶液中沉積和塗覆鋁。 浸鋅層用於橋接鋁及其合金基體和後續塗層。 重要橋樑，馮紹斌等。 [7]研究了浸鋅層在鋁基板上的應用和機理，介紹了浸鋅工藝的最新技術和應用。 浸鋅後電鍍也可以在鋁表面形成一層薄薄的多孔膜，然後進行電鍍。

化學鍍是指在金屬鹽和還原劑共存的溶液中，通過自催化化學反應在金屬表面沉積金屬鍍層的成膜技術。 其中應用最廣泛的是化學鍍Ni-P合金。 與電鍍工藝相比，化學鍍是一種

一種污染極低的工藝，獲得的鎳磷合金是鍍鉻的良好替代品。 但化學鍍工藝設備多，材料消耗大，操作時間長，工序繁瑣，鍍件質量難以保證。 例如，馮黎明等。 [8]研究了一種化學鍍鎳磷合金的工藝規範，該工藝規範僅包括基於6063鋁合金成分的脫脂、浸鋅和水洗等預處理步驟。 實驗結果表明，該工藝工藝簡單，化學鍍鎳層光澤度高，結合力強，顏色穩定，鍍層緻密，磷含量在10%～12%之間，鍍態硬度可達500HV以上，這比陽極高得多。 氧化層[8]。 除了化學鍍Ni-P合金外，還有其他合金，如楊爾兵研究的Ni-Co-P合金[9]。 該薄膜矯頑力高，剩磁小，電磁轉換性能優良。 特點，可用於高密度磁盤等領域，採用化學鍍

Ni-Co-P法可在任何復雜形狀的基材上獲得厚度均勻、磁性合金薄膜，具有經濟、能耗低、操作方便等優點。

3 表面塗層

3.1 激光熔覆

近年來，採用高能光束激光器對鋁合金表面進行激光熔覆處理，可有效提高鋁及鋁合金表面的硬度和耐磨性。 例如，採用5kW CO 2 激光器在ZA111合金表面熔覆Ni-WC等離子塗層。 所得激光熔合層硬度高，其潤滑、耐磨、耐磨性能是未經激光處理的噴塗塗層的1.75倍，是鋁矽合金基體的2.83倍。 趙勇[11]在鋁及鋁合金基板上使用CO 2 激光器

它採用Y和Y-Al粉末塗層，粉末通過預設的粉末塗層方法塗覆在基材表面，激光浴用氬氣保護，並加入一定量的CaF 2 、LiF和MgF 2 。作為造渣劑加入在一定的激光熔覆工藝參數下，可以獲得均勻連續緻密的具有冶金界面的塗層。 盧偉新[12]採用CO 2 激光在鋁合金基體上採用激光熔覆法製備Al-Si粉末塗層、Al-Si+SiC粉末塗層和Al-Si+Al 2 O 3 粉末塗層。 ，鋁青銅粉末塗料。 張松等。 [13] 在 AA2 6 0 6 鋁中使用了 1 k W 連續 Nd:YAG 激光器

合金表面採用SiC陶瓷粉末激光熔覆，通過激光熔化處理可在鋁合金表面製備出表面金屬基複合材料（MMC）改性層。

3.2 複合塗層

這種具有優良減摩耐磨性能的自潤滑鋁合金復合塗層在工程特別是尖端技術領域具有很好的應用前景。 因此，具有孔基結構的多孔氧化鋁膜也越來越受到人們的關注。 值得注意的是，鋁合金復合塗層技術已成為當前的研究熱點之一。 曲志堅[14]研究了鋁與6063鋁合金復合自潤滑塗層技術。 主要工藝是對鋁和6063鋁合金進行硬質陽極氧化，然後用熱浸法將聚四氟乙烯顆粒引入氧化膜孔隙中。 表面經過真空精密熱處理，形成複合塗層。 李振芳[15]研究了一種將樹脂漆塗裝與電鍍工藝相結合的新工藝，應用於汽車鋁合金輪轂表面。 CASS測試時間66小時，起泡率≤3%，漏銅率≤3%，動平衡降低10~20g，樹脂漆和金屬塗層外觀美觀。

4 其他方法

4.1 離子注入法

離子注入法是利用高能離子束在​​真空狀態下轟擊目標。 幾乎可以實現任何離子注入。 注入的離子被中和並留在固溶體的置換位置或間隙位置，形成不平衡的表面層。 鋁合金

提高了表面硬度、耐磨性和耐腐蝕性。 磁控濺射純鈦後進行PB11氮/碳注入可以大大提高改性表面的顯微硬度。 磁控濺射結合氮氣注入可以將襯底的硬度從180HV提高到281.4HV。 磁控濺射結合碳注入可以增加到 342HV [16]。 磁控濺射純鈦後進行PB11氮/碳注入可以大大提高改性表面的顯微硬度。 廖家軒等。 [17]在LY12鋁合金等離子離子注入的基礎上，進行了鈦、氮、碳的複合注入，取得了顯著的改性效果。 重慶大學的張勝濤、黃宗慶[18]對鋁合金進行了鈦離子注入。 結果表明，在鋁合金表面注入鈦離子是提高其抗氯離子腐蝕能力的有效途徑，可以提高鋁合金抗氯離子腐蝕的能力。 拓寬鋁合金在NaCl等溶液中的鈍化電位範圍，降低被氯離子腐蝕的腐蝕孔的密度和尺寸。

4.2 稀土轉化塗層

稀土表面轉化塗層可以提高鋁合金的耐蝕性，其工藝主要是化學浸漬。 稀土有利於鋁合金陽極氧化。 它增強了鋁合金接受極化的能力，同時提高了氧化膜的耐腐蝕性能。 因此，稀土被用於

鋁合金表面處理具有良好的發展前景[19]。 史鐵等。 [20]研究了通過電解沉積在防銹鋁LF21表面形成鈰鹽轉化膜的過程。 採用正交試驗研究相關因素對成膜過程的影響，得到最佳工藝參數。 結果表明，經過電解沉積稀土轉化膜處理後，防銹鋁的陽極腐蝕過程被阻斷，其耐腐蝕性能顯著提高，親水性也顯著提高。 朱麗萍等。 [21]採用掃描電子顯微鏡（SEM）、能譜（EMS）和鹽霧試驗方法，系統研究了鋁合金稀土鈰鹽轉化塗層的結構、成分和緻密性對其耐腐蝕性能的影響。 影響。 研究結果表明，薄膜中的稀土鈰元素有效抑制了鋁合金的點蝕行為，大大提高了其耐腐蝕性能。

耐腐蝕性起著決定性的作用。 如今，鋁及鋁合金的表面處理方法多種多樣，其功能性也越來越強，可以滿足鋁及鋁合金在生活、醫療、工程、航空航天、儀器儀表、電子電器、食品及輕工業等要求。 未來鋁及鋁合金表面處理工藝流程簡單、質量穩定、規模化、節能環保。

方向發展。 是酯酰胺交換反應的嵌段共聚物，轉化率高。 科爾沙克等人。 [11]報導，當以1% PbO 2 或2% PbO 2 為催化劑，在260度加熱3-8小時時，聚酯與聚酰胺也會發生反應。 酯-酰胺交換反應對共混體系的相容性有一定的影響。 謝曉琳、李瑞霞等 [12] 使用溶液

方法、簡單機械共混（熔融法1）和存在酯酰胺交換反應共混法（熔融法）共混PET和PA66，系統DSC分析，對PET/PA66共混體系的相容性進行了一定程度的討論。 結果表明，PET/PA66共混體係為熱力學不相容體系，熔融共混體系的相容性優於溶液共混體系，PET/PA66共混體系生產的嵌段共聚物具有相容兩相的相容性得到了改進； 隨著PA66含量的增加，共混物的熔點有所降低。 反應形成的PET/PA66嵌段共聚物增加了PA66對PET相結晶的成核作用，導致熔融法共混物的結晶度高於熔融法1共混物的結晶度。 朱紅等。 [13] 使用對甲苯磺酸 (TsOH) 和鈦酸酯偶聯劑作為 Nylon-6 和 PET 之間的酯-酰胺交換反應的催化劑，以實現 Nylon-6/PET 共混物的原位增容。 目的掃描電鏡觀察結果表明，Nylon-6/PET共混物是一種相容性較差的結晶相分離體系。 添加對甲苯磺酸和鈦酸酯偶聯劑作為催化劑，促進原位嵌段形成共聚物增加了兩相之間的界面結合，使分散相細化且分佈均勻，有助於增加共混物的裂紋擴展功能. 兩者都有助於提高共混物的相容性並增加兩相的界面粘合力。

2展望

近年來，國內科研人員對聚酰胺/聚酯共混物進行了大量研究工作，取得了許多有益的結論，為今後該領域的研究奠定了良好的基礎。 目前應該注意的是推動聚酰胺/聚酯共混材料的進一步發展，並將之前的結論應用到實際生產實踐中。 通過對兩者進行修改，獲得了一種保持兩種成分優點的新材料。 具有優良的機械性能，耐水性優於聚酰胺，衝擊韌性優於聚酯。 它廣泛應用於電子、電氣和汽車行業。 應用。

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