1.鋁及鋁合金的特點

  1.1密度低
鋁的密度約為2.7g/cm3，在金屬結(jié)構(gòu)料中僅高于鎂的第二輕金屬，只有鐵或者銅的1/3。
  1.2塑性高
鋁及其合金延展性好，可通過擠壓、軋制或拉拔等壓力加工手段制成各種型、板、箔、管和絲材。
  1.3易強化
純鋁強度不高，但通過合金化和熱處理容易使之強化，制造高強度鋁合金，強度可以和合金鋼媲美。
  1.4導電好
鋁的導電性和導熱性僅次于銀、金、銅。設銅相對導電率為100，則鋁為64，鐵只有16。如按照等質(zhì)量金屬導電能力計算，鋁幾乎是銅的一倍。
  1.5耐腐蝕
鋁和氧具有有極高的親和力，自然條件下鋁表面會生成保護性氧化物，具有比鋼鐵好得多的耐腐蝕性
  1.6易回收
鋁的熔融溫度低，為660°С左右，廢料容易再生，回收率極高，回收能耗只是冶煉的3%。
  1.7可焊接
鋁合金可通過惰性氣體保護法焊接，焊接后力學性能好，耐腐蝕性好，外觀美麗，滿足結(jié)構(gòu)料要求
  1.8易表面處理
鋁可通過陽極氧化著色處理，處理后硬度高，耐磨耐腐蝕及電絕緣性好，通過化學預處理還可以進行電鍍、電泳、噴涂等進一步提高鋁的裝飾性和保護性

2.鋁的表面機械預處理  

  2.1.機械預處理的目的
提供良好的表觀條件，提高表面精飾質(zhì)量；

提高產(chǎn)品品級；

減少焊接的影響；

產(chǎn)生裝飾效果；

獲得干凈表面。
  2.2.機械預處理的常用方法
常用的機械預處理方法有拋光、噴砂、刷光、滾光等方法。具體采用那一種預處理要根據(jù)產(chǎn)品的類型、生產(chǎn)方法、表面初始狀態(tài)及最終精飾水平而定。
  2.3.機械拋光的原理及作用
高速旋轉(zhuǎn)的拋光輪與工件摩擦產(chǎn)生高溫，是金屬表面發(fā)生塑性變形，從而平整了金屬表面的凸凹點，同時使在周圍大氣氧化下瞬間生成的金屬表面的極薄氧化膜反復地被磨削下來，從而變得越來越光亮。主要作用是去除工件表面的毛刺、劃痕、腐蝕斑點、砂眼、氣孔等表面缺陷。同時進一步清除工件表面上的細微不平，使其具有更高的光澤，直至鏡面效果。
  2.4.噴砂的原理及作用
用凈化的壓縮空氣將干沙流或其它磨粒噴到鋁制品表面，從而去除表面缺陷，呈現(xiàn)出均一無光的沙面。主要作用：去除工件表面的毛刺、鑄件熔渣及其他缺陷和污垢；改善合金機械性能；取得均一的表面消光效果。
  2.5.刷光的原理及作用
刷光是借助刷光輪的旋轉(zhuǎn)刷除產(chǎn)品表面的毛刺、污垢等。對鋁合金拉說就是對產(chǎn)品進行拉絲處理，主要目的是起到裝飾的作用
  2.6.滾光的原理及作用
滾光是將工件放入盛有磨料和化學溶液的滾筒中，借助滾筒的旋轉(zhuǎn)使工件與磨料、工件與工件相互摩擦已達到拋光的效果

3.鋁的化學預處理

  3.1.化學預處理的定義及作用
采用化學溶液或者溶劑對鋁表面進行預處理的工藝，它可以有效除去原始鋁材表面的油污、污染物和自然氧化膜等，使鋁材獲得潤濕均勻的清潔表面。
  3.2.化學預處理常用工藝流程
常用的化學預處理方法有脫脂、堿洗、除灰、氟化物砂面處理、水洗等方法。根據(jù)待處理鋁材的用途，對表面質(zhì)量的要求，可采用不同的化學預處理工藝流程
  3.3.脫脂的原理及作用
油脂在酸性脫脂液中會發(fā)生水解反應生成甘油和相應的高級脂肪酸，在少量潤濕劑和乳化劑協(xié)助下油脂更容易溶解，提高脫脂效果。經(jīng)脫脂處理可清除鋁表面的油脂和灰塵等，使后道堿洗比較均勻。
  3.4.堿洗的原理及作用
將鋁材放入以氫氧化鈉為主要成分的強堿性溶液中進行浸蝕反應，進一步除去表面的臟污，徹底去除鋁表面的自然氧化膜，顯露出純凈的金屬基體以便進行后續(xù)的陽極氧化處理。
  3.5.除灰的原理及作用
堿洗后產(chǎn)品表面往往會附著一層不溶于堿洗槽液的金屬化合物及其堿洗產(chǎn)物，它們是一層灰褐色或灰黑色掛灰。除灰的目的就是除去這層不溶于堿液的掛灰，以防至后道陽極氧化工序槽液的污染。
  3.6.氟化物砂面處理的原理及作用
氟化物砂面處理是利用氟離子使鋁材表面生產(chǎn)高度均勻、高密度點腐蝕的一種酸性浸蝕工藝，目的是消除產(chǎn)品表面的擠壓痕并生成平整的表面。但由于氟化物砂面處理工藝存在嚴重的環(huán)境污染問題，目前已不與推廣使用。

4.鋁的（電）化學拋光和化學轉(zhuǎn)化

  4.1.化學拋光或電化學拋光的作用
化拋是高級精飾處理方法，能去除鋁制品表面輕微的模痕和擦劃傷條紋，去除機械拋光中可能形成的摩擦條紋、熱變形層、氧化膜等，使粗糙的表面趨于光滑從而獲得近似鏡面光亮的表面，提高了鋁制品的裝飾效果。
  4.2.化拋的原理
化拋是通過控制鋁材表面選擇性的溶解，使鋁材表面微觀凸出部分較其凹洼部分優(yōu)先溶解，從而達到表面平整光亮的目的。電化拋的原理是尖端放電，其他的化拋類似。
  4.3.化學轉(zhuǎn)化的作用
化學轉(zhuǎn)化主要用于保護鋁及其合金不受腐蝕，可直接用作涂層或者作為有機聚合物的底層，不僅解決了涂層與鋁的附著性，也可提高有機聚合物涂層的耐腐蝕性。
  4.4.化學轉(zhuǎn)化的原理
在化學處理溶液中金屬鋁表面與溶液中化學氧化劑反應生成化學轉(zhuǎn)化膜的化學處理過程，常見的化學轉(zhuǎn)化分為化學氧化處理、鉻酸鹽處理、磷鉻酸鹽處理和無鉻化學轉(zhuǎn)化。
  4.5.化學轉(zhuǎn)化介紹
鋁在沸水中可以得到致密的保護性化學氧化膜，這種方法稱為化學氧化處理，但由于成膜速度和性能不具備量產(chǎn)性；鉻酸鹽處理形成的鉻化膜是目前耐蝕性最佳的鋁化學轉(zhuǎn)化膜，它不僅常用于噴涂的底層也可直接作為鋁合金最終涂層直接使用，但它的缺點是環(huán)境污染嚴重；磷鉻酸鹽處理可以滿足噴涂的底層并且三價鉻是無毒的，目前在3C產(chǎn)品使用的較多；無鉻化學轉(zhuǎn)化目前工業(yè)化生產(chǎn)主要采用含鈦或（和）鋯的氟絡合物的無鉻化處理，無鉻化處理要求有嚴格的化學預處理，同時無鉻化膜是無色透明的，肉眼無法斷定化學轉(zhuǎn)化的實際效果，因此更加依賴于可靠的工藝和制程的的嚴格控制。綜上所述化學轉(zhuǎn)化最常用于3C產(chǎn)品的是磷鉻酸鹽處理。

5.鋁合金的陽極氧化

  5.1.陽極氧化的定義
陽極氧化是一種電解氧化，在該過程中鋁合金的表面通常轉(zhuǎn)化為一層氧化膜，這層膜具有保護性、裝飾性以及其他的一些功能性。
  5.2.陽極氧化膜的分類
氧化膜分兩大類：壁壘型氧化膜和多孔型氧化膜，壁壘型氧化膜是一層緊靠金屬表面的致密無孔的薄氧化膜，厚度取決于外加電壓一般不超過0.1um。多孔型氧化膜由阻擋層和多孔層兩層氧化膜組成，阻擋層厚度和外加電壓有關(guān)，多孔層厚度取決于通過的電量。我們最常用的是多孔型氧化膜。
  5.3.陽極氧化膜的特性
   a.氧化膜結(jié)構(gòu)呈多孔性蜂窩狀結(jié)，膜的多孔性使具有很好的吸附能力，可以作涂鍍層的底層也可被染色，提高金屬的裝飾效果。
   b.氧化膜的硬度高，陽極氧化膜的硬度很高，其硬度大約在196－490HV，因為硬度高決定了氧化膜的耐磨性非常好。
   c.氧化膜的耐蝕性，鋁氧化膜在空氣、土壤中都很穩(wěn)定，同基體的結(jié)合力也很強，一般情況下氧化后都會進行染色封孔或噴涂處理，使其耐腐蝕性進一步增強。
   d.氧化膜的結(jié)合力，氧化氧化膜于基體金屬的結(jié)合力很強，很難用機械的方法將它們分離，即使膜層隨金屬彎曲，膜層仍于基體金屬保持良好的結(jié)合，但氧化膜的塑性小，脆性大，當膜層受到較大的沖擊負荷和彎曲變形時，會產(chǎn)生龜裂，所以這種氧化膜不易在機械作用下使用，可以用作油漆層的底層。
   e.氧化膜的絕緣性，鋁的陽極氧化膜的阻抗較高，導熱性也很低，熱穩(wěn)定性可高達1500度，熱導率0.419W/(m?K)—1.26 W/(m?K)。可用作電解電容器的電介質(zhì)層或電器制品的絕緣層。

6.鋁合金氧化膜生成過程

  6.1.陽極氧化的第一階段     
 無孔層的形成階段，ab段，通電開始斷時間（幾秒到幾十秒）內(nèi)電壓劇增，達到臨界電壓，（電壓的最大值）表明這時陽極表面形成了連續(xù)、無孔的薄膜層。無孔層電阻較大，阻礙了膜的繼續(xù)增厚，無孔層的厚度與形成電壓成正比，氧化膜在電解液中溶解速度成反比。厚度約0.01～0.1微米 。
  6.2.陽極氧化的第二階段
多孔層形成階段，bc段，在膜最薄的地方將首先被溶解出空穴來，電解液就可以通過這些空穴到達鋁的新鮮表面，電化學反應得以繼續(xù)進行，電阻減小，電壓隨之下降（下降幅度為最高值的10～15%），膜上出現(xiàn)多孔層。
  6.3.陽極氧化的第三階段
多孔層增厚，cd段，這時電壓平穩(wěn)而緩慢的上升，這時無孔層不斷被溶解成多孔層，新的無孔層友在生長，這樣多孔層就在不斷增厚，當生成速度與溶解速度達到動態(tài)平衡時，膜的厚度就不再增加，這時反應就應該停止了。

7.鋁合金陽極氧化的工藝

  7.1.陽極氧化的常用工藝     
鋁合金陽極氧化的常用工藝有：硫酸陽極氧化工藝、鉻酸陽極氧化工藝、草酸陽極氧化工藝和磷酸陽極氧化工藝。最常用的是硫酸陽極氧化。
  7.2.硫酸陽極氧化
目前國內(nèi)外廣泛使用的陽極氧化工藝就是硫酸陽極氧化，和其他方法相比他在生產(chǎn)成本、氧化膜特點和性能上都具有很大優(yōu)勢，它成本低、膜的透明性好、耐腐蝕耐摩擦性好、著色容易等優(yōu)點。它是以稀硫酸作電解液，對產(chǎn)品進行陽極氧化，膜的厚度可達5um—20um，膜的吸附性好，無色透明，工藝簡單，操作方便。
  7.3.鉻酸陽極氧化
鉻酸陽極氧化得到的膜較薄，只有2－5um，能保持工件原有的精度和表面粗糙度；孔隙率低難染色，不做封孔也可使用；膜層軟，耐磨性較差但彈性好；耐腐蝕力較強，鉻對鋁的溶解度小，使針孔和縫隙內(nèi)殘留液對部件的腐蝕較小，適于鑄件等結(jié)構(gòu)件，該工藝在軍事上用得較多。同時可以對部件質(zhì)量進行檢驗，在裂紋處褐色電解液就會流出，很明顯。
  7.4.草酸陽極氧化
草酸對鋁的氧化膜溶解性小，所以氧化膜孔隙率低，膜層耐磨性和電絕緣性比硫酸膜好；但草酸氧化成本高是硫酸的3~5倍；同時草酸在陰極和陽極都會被反應，導致電解液穩(wěn)定性差；草酸氧化膜的色澤易隨工藝條件變化，導致產(chǎn)品產(chǎn)生色差，所以該工藝應用受到一定限制。但草酸可做硫酸氧化添加劑使用較常見。
  7.5.磷酸陽極氧化
氧化膜在磷酸電解液中溶解比硫酸大，因此氧化膜薄（只有3um），同時孔徑大。因磷酸膜有較強的防水性，可阻止膠黏劑因水合而老化使膠接劑的結(jié)合力比較好，所以主要用于印刷金屬板的表面處理和鋁工件膠接的預處理。

8.鋁合金硬質(zhì)陽極氧化

  8.1.硬質(zhì)氧化膜的特點 
鋁合金硬質(zhì)陽極氧化和普通氧化膜相比具有以下特點：氧化膜比較厚（一般厚度不小于25um）、硬度比較高（大于350HV）、耐磨性較好、空隙率較低、耐擊穿電壓較高，而表面平整性可能顯得稍差一點。
  8.2.硬質(zhì)陽極氧化的工藝特點
 硬質(zhì)陽極氧化和普通氧化的原理、設備、工藝和檢測等各方面沒有本質(zhì)的區(qū)別。硬質(zhì)氧化設法降低氧化膜的溶解性，主要特點為：
a.槽液溫度較低（普通20度左右，硬質(zhì)5度以下），一般情況下溫度低生成的氧化膜硬度高
b.槽液濃度低（普通硫酸濃度20%，硬質(zhì)15%以下），濃度低對膜溶解性小
c.槽液里添加有有機酸，硫酸里面加草酸或者酒石酸等
d.外加電壓、電流較高（普通電流1.5A/dm2,電壓18V以下，硬質(zhì)電流2~5A/dm2，電壓25V以上。最高可達100V）
e.外加電壓宜采用逐步遞增電壓的方法。因其電壓高電流大，處理時間長因此能耗大。同時硬質(zhì)氧化常采用脈沖電源或者特殊波形電源
文章源于泰科鋼鐵。

未完待續(xù)……