鋁合金無鉻無污染處理技術(shù)

1、 鋁合金表面環(huán)保節(jié)能無鉻轉(zhuǎn)化處理技術(shù)1）、市場需求a). 為滿足工業(yè)的不同要求，金屬表面需要進(jìn)行裝飾和保護(hù)性處理。鉻酸鹽化學(xué)轉(zhuǎn)化處理技術(shù)是一種擁有百年歷史的傳統(tǒng)金屬表面處理技術(shù)，廣泛應(yīng)用于航天航空、電子、汽車、制藥、印刷、機(jī)械、化工、食品加工等工業(yè)領(lǐng)域的多種金屬及合金的保護(hù)。但由于鉻酸鹽的致癌性，歐洲聯(lián)盟通過了自2006年7月1日起，投放歐盟市場的電子電氣產(chǎn)品不得含有六價(jià)鉻等六種有毒有害物質(zhì)的ROHS 指令，我國也于2007年3月1日起執(zhí)行歐盟RoHS指令。b)我國2008年鋁合金產(chǎn)量1500萬噸（擠壓鋁1350萬噸，鑄鋁150萬噸），按其中約三份之一(另外三分之二為陽極氧化、電泳法處理)及鑄

2、鋁全部采用化學(xué)轉(zhuǎn)化處理技術(shù)處理（約500萬噸）以及處理每噸鋁合金產(chǎn)品價(jià)格500010000元計(jì)算，鋁合金表面化學(xué)轉(zhuǎn)化處理技術(shù)市場產(chǎn)值在250500億元之間，利潤達(dá)50100億元（按20%計(jì)）。2）、技術(shù)水平鋁合金表面環(huán)保節(jié)能無鉻轉(zhuǎn)化處理技術(shù)由西安建筑科技大學(xué)郭瑞光教授在國家自然科學(xué)基金、教育部留學(xué)回國人員科研啟動(dòng)基金、教育部高等學(xué)校博士學(xué)科點(diǎn)專項(xiàng)科研基金、中國人民解放軍總裝備部、陜西省科技廳、陜西省教育廳和西安市科技局的支持下，歷時(shí)十年自主創(chuàng)新研發(fā)成功的擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)鋁合金表面無鉻轉(zhuǎn)化處理技術(shù)，目前在產(chǎn)品、技術(shù)性能和經(jīng)濟(jì)指標(biāo)等許多方面達(dá)到國際國內(nèi)領(lǐng)先水平。中國發(fā)明專利： ZL20041002

3、6047,ZL200710017506.3,ZL200910021275.2,201010047989.3。3）、技術(shù)特點(diǎn)a）綠色環(huán)保、通用性好：處理過程不使用六價(jià)鉻，經(jīng)SGS檢測，產(chǎn)品符合RoHS指令，既適用于一般鋁合金，又適用于硬鋁和鑄造鋁合金；b）工藝簡單、經(jīng)濟(jì)高效：酸洗、轉(zhuǎn)化兩步工藝，常溫幾分鐘轉(zhuǎn)化處理，節(jié)能省時(shí)生產(chǎn)效率高、成本低；c）產(chǎn)品性能穩(wěn)定：唯一生產(chǎn)控制指標(biāo)為pH，生產(chǎn)操作控制容易，產(chǎn)品性能穩(wěn)定，滿足ASTM B921 2002 CL01標(biāo)準(zhǔn)。二 鋁合金表面無鉻轉(zhuǎn)化處理國內(nèi)外技術(shù)對(duì)比賽德克（德國）建大技術(shù) 備注產(chǎn) 品 性 能成膜外觀壓鑄鋁：淺藍(lán)色擠壓鋁：透明硬鋁、壓鑄鋁：亞光擠

4、壓鋁：透明，亞光防腐性能壓鑄鋁：80小時(shí)左右擠壓鋁：120小時(shí)以上硬鋁、壓鑄鋁：72240擠壓鋁120小時(shí)以上標(biāo)準(zhǔn)中性鹽霧實(shí)驗(yàn)有機(jī)涂層附著性O(shè)KOK與有機(jī)涂層附著力強(qiáng)鈍化膜的導(dǎo)電性O(shè)KOK可用于電子電器產(chǎn)品工 藝 性 能典型工藝： 酸洗 水洗 轉(zhuǎn)化處理 水洗 干燥傳統(tǒng)工藝： 除油脫脂 水洗 堿洗 酸洗出光 水洗 轉(zhuǎn)化處理 水洗 干燥通用性不同轉(zhuǎn)化液處理不同鋁合金轉(zhuǎn)化液可同時(shí)處理硬鋁、鑄鋁和一般鋁合金轉(zhuǎn)化液工藝控制pH處理過程對(duì)pH、三價(jià)鉻濃度范圍控制要求嚴(yán)格，須經(jīng)常檢測。（三價(jià)鉻濃度需每天分析，每次分析耗時(shí)40分鐘）處理過程只需控制pH值。（處理過程轉(zhuǎn)化液pH值幾乎不會(huì)變化，但建議每天花2分鐘

5、測試1次溶液pH值）pH值對(duì)產(chǎn)品性能影響大。西安、深圳企業(yè)應(yīng)用已經(jīng)證明pH值的穩(wěn)定性溫度需要加熱到40度不需要加熱時(shí)間壓鑄鋁：10分鐘擠壓鋁：13分鐘壓鑄鋁：35分鐘擠壓鋁：15分鐘指工件的浸泡時(shí)間穩(wěn)定性弱（對(duì)三價(jià)鉻濃度要求苛克，低于一定濃度時(shí)轉(zhuǎn)化液需補(bǔ)加或替換）強(qiáng)（只需調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)化液pH值，并補(bǔ)充損耗即可。定期循環(huán)過濾需要不需要掛盤通用型OKOK測試為鈦合金掛盤經(jīng) 濟(jì) 性 能投資成本低 （一條生產(chǎn)線可用于各種鋁合金）處理成本高（產(chǎn)品為濃縮液，運(yùn)輸、儲(chǔ)存費(fèi)用高、不方便。不能同時(shí)處理各種鋁合金）低（產(chǎn)品為粉劑，運(yùn)輸、儲(chǔ)藏費(fèi)用低、方便。能同時(shí)處理各種鋁合金）水、電、廢水處理成本高（加熱處理，廢水排放量

6、更多）低（常溫處理，廢水排放量更少）三 鋁合金表面鉻酸鹽轉(zhuǎn)化膜處理替代技術(shù)介紹1）、 技術(shù)背景為滿足工業(yè)的不同要求和延長其使用壽命，金屬表面往往需要進(jìn)行裝飾和保護(hù)性處理。迄今為止用于金屬表面處理中最成功的技術(shù)一直是擁有百年歷史的一種傳統(tǒng)工藝 -鉻酸鹽化學(xué)轉(zhuǎn)化處理技術(shù)，該技術(shù)由于具有極佳的防腐和粘合性能而被廣泛應(yīng)用于航天航空、電子、汽車、制藥、印刷、機(jī)械、化工、食品加工等工業(yè)領(lǐng)域的幾乎所有金屬及合金的保護(hù)?？墒牵罱难芯空{(diào)查表明，六價(jià)鉻是致癌物，而且與劇毒氰化物不同，六價(jià)鉻在自然環(huán)境條件下穩(wěn)定、不能分解，而且極易在生物和人體內(nèi)積聚，水中微量（達(dá)到0.1 mg/L時(shí)）就會(huì)對(duì)人體產(chǎn)生鼻出血、乳腺癌

7、、霍奇金、流產(chǎn)、白血病、脊椎骨退化等各種病癥。此外，六價(jià)鉻在自然環(huán)境中非常容易擴(kuò)散。一公斤的鉻酸滲入地下，將使方圓五公里半徑內(nèi)的地下水變成致癌的毒水。由此可見，金屬表面鉻酸鹽轉(zhuǎn)化處理在給人類帶來文明和進(jìn)步的同時(shí)，也給人類帶來了麻煩。尤其是隨著全球電子信息產(chǎn)業(yè)的迅猛發(fā)展，產(chǎn)品更新?lián)Q代速度的加快，世界各國每年產(chǎn)生的電子垃圾達(dá)百萬、千萬噸而且逐年攀升。美國、歐洲是世界上最大的電子產(chǎn)品生產(chǎn)地，同時(shí)也是最大的電子垃圾制造者，每年產(chǎn)生的電子垃圾均超過上千萬噸。在我國每年報(bào)廢的手機(jī)超過上億部，電視、洗衣機(jī)、冰箱、電腦等產(chǎn)品每年的淘汰量在2000萬臺(tái)以上。鉻酸鹽處理的電子電器產(chǎn)品由于轉(zhuǎn)化膜中含有致癌物六價(jià)鉻，

8、其廢棄物對(duì)環(huán)境造成的影響、對(duì)人類健康造成的嚴(yán)重危害已經(jīng)受到了全世界的關(guān)注。為了提高報(bào)廢電子電器產(chǎn)品的回收及再循環(huán)率、減少電子電器產(chǎn)品廢棄物對(duì)水源和土壤引起的二次污染、保障社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展，歐盟于2006年7月1日實(shí)施了關(guān)于在電子電器設(shè)備中限制使用某些有害物質(zhì)的RoHS（The Restriction of the Use of Certain Hazardous Substances in Electrical and Electric Equipment）指令。指令規(guī)定從2006年7月1日起，進(jìn)入歐盟市場的新電子電器產(chǎn)品不得含有包括六價(jià)鉻等六種有害物質(zhì)。我國也于2007年3月1日起執(zhí)行歐盟R

9、oHS指令，禁止在金屬表面處理工藝過程中使用六價(jià)鉻等有害物質(zhì)。金屬表面鉻酸鹽轉(zhuǎn)化處理技術(shù)這一具有百年歷史的傳統(tǒng)工藝已經(jīng)面臨著被取消的命運(yùn)。2）、市場分析金屬表面化學(xué)轉(zhuǎn)化處理一種通過移除金屬表面自然形成的氧化膜而在其表面代之以一個(gè)防腐性能更好和與有機(jī)涂層結(jié)合力更佳的新的氧化膜或其它化合物膜層的技術(shù)。轉(zhuǎn)化膜不像油漆一樣附著在金屬的表面，而是一個(gè)通過轉(zhuǎn)化液與金屬表面發(fā)生化學(xué)反應(yīng)并在金屬表面上生成與金屬表面熔為一體的產(chǎn)物，因此轉(zhuǎn)化膜又稱為化學(xué)反應(yīng)底漆，其重要性如同建造房屋的地基一樣，是奠定金屬和有機(jī)涂層良好性能表現(xiàn)的基礎(chǔ)。統(tǒng)計(jì)資料表明，超過80%的金屬表面腐蝕或有機(jī)涂層失敗是由于化學(xué)反應(yīng)底漆性能不足所

10、引起。由于鉻酸鹽轉(zhuǎn)化膜極佳防腐和粘合性能，以及鉻酸鹽轉(zhuǎn)化處理技術(shù)具有不需用電、操作簡單、經(jīng)濟(jì)有效、無特殊設(shè)備要求、適用于大件、復(fù)雜件處理等優(yōu)點(diǎn)使該技術(shù)百年以來一直被廣泛應(yīng)用于幾乎所有金屬及合金的表面處理。目前，中國的金屬表面處理公司雖然經(jīng)多年削減，至今仍有15000家。鋁合金是工業(yè)和日常生活中使用量排名第二的金屬，素有第二鋼鐵之稱，以鋁代替鋼、銅和木材是當(dāng)今世界的發(fā)展趨勢(shì)。但由于鋁本身形成的自然氧化膜抗腐蝕性差，鋁制品在室外和海洋環(huán)境條件下極易腐蝕，而鉻酸鹽轉(zhuǎn)化處理技術(shù)由于轉(zhuǎn)化膜防腐性能佳、與有機(jī)涂層粘合力強(qiáng)和技術(shù)經(jīng)濟(jì)方便有效一直是鋁合金表面腐蝕保護(hù)處理中最常用的技術(shù)之一。我國2008年鋁合金

11、產(chǎn)量1500萬噸（擠壓鋁1350萬噸，鑄鋁150萬噸），其中有大約三份之一采用鉻酸鹽轉(zhuǎn)化技術(shù)處理，另外陽極氧化、電泳法處理各占三分之一（陽極氧化、電泳法不能夠處理鑄造鋁合金）因此，按處理每噸鋁合金產(chǎn)品價(jià)格500010000元計(jì)算，鋁合金表面無鉻轉(zhuǎn)化處理技術(shù)市場產(chǎn)值在250500億元之間，利潤50100億元。金屬表面轉(zhuǎn)化處理是在保持金屬基體材料固有特征的基礎(chǔ)上，運(yùn)用化學(xué)手段改變金屬表面的成分和組織結(jié)構(gòu)，賦予金屬表面耐蝕性、裝飾性、與有機(jī)涂料良好粘合性等各種特性，從而滿足材料對(duì)環(huán)境的特殊要求，其最大優(yōu)勢(shì)在于以極少的材料和能耗制備出基體材料本身難以獲得的性能優(yōu)異的表面薄層，從而大大延長服役金屬的使用

12、壽命、獲得最大的經(jīng)濟(jì)效益。但是，與其它工業(yè)生產(chǎn)制造過程相比，由于金屬表面鉻酸鹽處理行業(yè)在生產(chǎn)過程、廢水排放及廢棄產(chǎn)品三個(gè)環(huán)節(jié)都對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重的污染和破壞，具有污染面廣、對(duì)環(huán)境影響深而成為全世界最大的工業(yè)污染源之一，面對(duì)世界環(huán)境的日趨惡化和資源枯竭，在循環(huán)經(jīng)濟(jì)和清潔生產(chǎn)作為我國國策、節(jié)能減排成為國家大事的今天，采用環(huán)境友好金屬表面處理新技術(shù)和節(jié)能減排新工藝是金屬表面處理行業(yè)可持續(xù)發(fā)展現(xiàn)在和今后所面臨的必然選擇。由于金屬表面鉻酸鹽處理技術(shù)應(yīng)用的廣泛性和必要性，技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)可行的環(huán)境友好型六價(jià)鉻替代技術(shù)的研究、開發(fā)、應(yīng)用前景廣闊。三、技術(shù)特點(diǎn)及水平新技術(shù)利用氟離子對(duì)鋁的強(qiáng)刻蝕性迅速形成穩(wěn)定氟鋁絡(luò)離

13、子、進(jìn)而與轉(zhuǎn)化液中的鈉離子（鉀離子或銨離子）反應(yīng)生成氟鋁酸鹽沉淀的原理在鋁合金表面形成轉(zhuǎn)化膜。與傳統(tǒng)的鉻酸鹽轉(zhuǎn)化膜和磷化膜技術(shù)相比，由于氟鋁酸鹽轉(zhuǎn)化膜技術(shù)具有以下優(yōu)點(diǎn)：（1）綠色環(huán)保節(jié)能：a. 鋁合金表面氟鋁酸鹽轉(zhuǎn)化膜制備技術(shù)不使用六價(jià)鉻和磷酸鹽，生成的轉(zhuǎn)化膜也不含六價(jià)鉻和磷酸鹽。b. 由于氟離子對(duì)鋁合金的強(qiáng)刻蝕性以及迅速形成穩(wěn)定氟鋁絡(luò)合離子的特點(diǎn)，使得氟鋁酸鹽轉(zhuǎn)化膜能夠在常溫條件下在鋁合金表面迅速形成，c. 本發(fā)明由于起刻蝕作用的氟離子、被刻蝕的鋁離子均參與了轉(zhuǎn)化反應(yīng)，成為轉(zhuǎn)化膜的一成分，所以廢棄資源得到有效利用、廢液對(duì)環(huán)境的影響也大大減輕。d. 氟鋁酸鹽，如，冰晶石，是鋁冶煉的助熔劑，使得

14、采用這種技術(shù)處理的鋁合金廢舊產(chǎn)品的回收更為方便。（2）高效高性能：氟離子對(duì)鋁的強(qiáng)刻蝕性以及氟鋁絡(luò)合離子的高度穩(wěn)定性，使得氟鋁酸鹽轉(zhuǎn)化膜常溫條件下35分鐘就能夠在鋁合金表面形成。與傳統(tǒng)的鉻酸鹽轉(zhuǎn)化膜和磷化膜技術(shù)不同，氟鋁酸鹽轉(zhuǎn)化膜技術(shù)由于鋁合金表面被刻蝕的鋁離子本身參與了氟鋁酸鹽轉(zhuǎn)化膜的生成，使得膜層顆粒細(xì)小、致密，轉(zhuǎn)化膜與鋁合金本身基體結(jié)合牢固，耐蝕性能好、與有機(jī)涂層附著力強(qiáng)。（3）工藝操作簡便適用范圍廣：由于轉(zhuǎn)化反應(yīng)在常溫條件下進(jìn)行，處理過程唯一控制的工藝操作參數(shù)是pH。雖然鋁刻蝕過程轉(zhuǎn)化液pH將上升，但由于氟鋁酸鹽轉(zhuǎn)化膜形成過程中鈉離子（或鉀、銨離子）的消耗，結(jié)果使得轉(zhuǎn)化反應(yīng)過程中轉(zhuǎn)化液p

15、H不發(fā)生變化，溶液穩(wěn)定性好，使用簡單，維護(hù)方便。而通過在轉(zhuǎn)化液中加入配位化合物絡(luò)合轉(zhuǎn)化成膜反應(yīng)過程中鋁合金表面溶解出來的銅、鋅、鎂等金屬離子，可以消除這些有害雜質(zhì)對(duì)轉(zhuǎn)化膜形成的影響，因而該工藝不僅適用于一般鋁合金, 還適用于銅、鋅或鎂含量較高的其它鋁合金。總之，與德國賽德克、漢高，法國安美特、日本奧野等國外公司的鋁合金表面無鉻轉(zhuǎn)化膜處理技術(shù)相比，氟鋁酸鹽轉(zhuǎn)化膜新技術(shù)具有技術(shù)先進(jìn)起點(diǎn)高、綠色環(huán)保節(jié)能、高效高性能、工藝操作簡便、適用范圍廣等許多優(yōu)點(diǎn)，應(yīng)用前景廣闊。郭瑞光教授簡介郭瑞光博士，教授，西安建筑科技大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程一級(jí)學(xué)科帶頭人，中國表面工程學(xué)會(huì)轉(zhuǎn)化膜專業(yè)委員會(huì)常務(wù)理事。博士生導(dǎo)師，美國

16、羅德島大學(xué)博士，美國Newport海軍地下戰(zhàn)時(shí)中心博士后。擁有材料、化學(xué)、化工和環(huán)境工程多年所受教育和研究的多學(xué)科背景，主要從事鋼鐵、鋼鐵鍍鋅、鋁、鎂、銅等金屬表面環(huán)境友好轉(zhuǎn)化處理新技術(shù)的工業(yè)應(yīng)用研發(fā)工作，先后在國內(nèi)外獲得化學(xué)、環(huán)境工程、材料科學(xué)等方面的高等教育學(xué)位。2003年底回國到西安建筑科技大學(xué)工作，并獲得國家自然科學(xué)基金、教育部、解放軍總裝備部、陜西省科技廳、教育廳、 西安市科技局的研究項(xiàng)目的支持，領(lǐng)導(dǎo)30多人的研究團(tuán)隊(duì)專注于包括鋼鐵、不銹鋼、鋼鐵鍍鋅、鋁、鎂、銅等金屬和合金表面的無磷無鉻化學(xué)轉(zhuǎn)化膜制備與應(yīng)用的研究工作。 金屬表面化學(xué)轉(zhuǎn)化膜技術(shù)通過將金屬零件浸入化學(xué)溶液中使金屬表面與溶

17、液發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而在金屬表面生成一層保護(hù)膜。因此，該技術(shù)由于操作簡單、投資少、成本低、防腐性能好等優(yōu)點(diǎn)近百年在金屬表面防腐處理領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。郭瑞光教授在金屬表面無磷無鉻轉(zhuǎn)化膜技術(shù)研究方面已經(jīng)申請(qǐng)國家發(fā)明專利10項(xiàng)，其中8項(xiàng)獲得授權(quán)，2項(xiàng)正在審查中；發(fā)表相關(guān)科技文章30多篇，其中，鋼鐵、不銹鋼10篇，鋁合金8篇，鋅6篇，鎂6篇，銅2篇。發(fā)明專利鋼鐵： 一種鋼鐵表面無磷無鉻鈍化成膜液及其使用方法。專利申請(qǐng)?zhí)枺?01210376057.X 一種鋼鐵表面鈍化成膜液及其使用方法”, 專利號(hào)：ZL200910021113.9鋼鐵鍍鋅：一種鋅層表面轉(zhuǎn)化成膜液及其使用方法，專利號(hào)：ZL 2011102145

18、34.0鋁合金： 航天航空鋁合金表面鈦鹽化學(xué)轉(zhuǎn)化處理方法，專利號(hào)：ZL201010047989.3鋁合金表面氟鋁酸鹽轉(zhuǎn)化膜的制備方法，專利號(hào)：ZL200910021275.2鋁合金表面常溫快速成膜液及其使用方法，專利號(hào)：ZL200710017506.3鋁合金無鉻化學(xué)轉(zhuǎn)化液及其使用方法，專利號(hào)：ZL 200410026047.1鎂合金： 鎂合金表面無磷無鉻轉(zhuǎn)化膜及其使用方法。專利號(hào)申請(qǐng)?zhí)枺?201210371981.1一種鎂合金表面轉(zhuǎn)化成膜液及其使用方法，專利號(hào)：ZL201110214533.6鎂合金表面超聲波清洗方法，專利號(hào)：ZL200810150352.X鋁合金表面環(huán)保節(jié)能無鉻轉(zhuǎn)化處理技術(shù)目

19、前鋁合金表面處理的方法及應(yīng)用0 前言對(duì)鋁及其合金進(jìn)行表面處理產(chǎn)生的氧化膜具有裝飾效果、防護(hù)性能和特殊功能,可以改善鋁及其合金導(dǎo)電、導(dǎo)熱、耐磨、耐腐蝕以及光學(xué)性能等。因此,國內(nèi)外研究人員運(yùn)用各種方法對(duì)其進(jìn)行表面處理,以提高它的綜合性能,并取得了很大進(jìn)展。目前,鋁及其合金材料已廣泛地應(yīng)用于建筑、航空和軍事等領(lǐng)域中。本文分類論述了鋁及其合金材料表面處理的主要方法。1 化學(xué)轉(zhuǎn)化膜處理金屬表面處理工業(yè)中的化學(xué)轉(zhuǎn)化處理時(shí)使金屬與特定的腐蝕液接觸，在一定條件下，金屬表面的外層原子核腐蝕液中的離子發(fā)生化學(xué)或電化學(xué)反應(yīng)，在金屬表面形成一層附著力良好的難溶的腐蝕生成物膜層。換言之，化學(xué)轉(zhuǎn)化處理是一種通過除去金屬表

20、面 自然形成的氧化膜而在其表面代之以一層防腐性能更好、與有機(jī)涂層結(jié)合力更佳的新的氧化膜或其他化合物的技術(shù)。1.1 陽極氧化法鋁的陽極氧化法是把鋁作為陽極,置于硫酸等電解液中,施加陽極電壓進(jìn)行電解,在鋁的表面形成一層致密的Al2O3膜,該膜是由致密的阻礙層和柱狀結(jié)構(gòu)的多孔層組成的雙層結(jié)構(gòu)。陽極氧化時(shí),氧化膜的形成過程包括膜的電化學(xué)生成和膜的化學(xué)溶解兩個(gè)同時(shí)進(jìn)行的過程。當(dāng)成膜速度大于溶解速度時(shí),膜才得以形成和成長。通過降低膜的溶解速度,可以提高膜的致密度。氧化膜的性能是由膜孔的致密度決定的。左右)和低硫酸濃度(如2000),氧化膜在高溫高壓作用下熔融,等離子弧消失后,熔融物激冷而形成非金屬Al2O

21、3陶瓷層10。該陶瓷層厚達(dá)200m以上,最高硬度達(dá)3000HV以上,并且耐磨、耐腐蝕、耐高溫沖擊等性能均優(yōu)于陽極氧化膜。微弧氧化的機(jī)理目前還不完全清楚,但它具有工藝簡單,不引入毒物,氧化膜性能優(yōu)良而受到人們重視。1.5 有機(jī)硅烷化處理有機(jī)硅烷化處理是近年來發(fā)展起來的一種新型金屬表面防護(hù)性工藝，由于無污染、處理件耐性蝕好，受到人們的青睞。該工藝是基于一種可水解生成硅醇的硅烷試劑。有機(jī)硅烷課與基底鋁合金形成極強(qiáng)的Me-O-Si鍵，而硅烷的有機(jī)部分又可與表面聚合物涂層（底漆）形成磷化底漆處理化學(xué)鍵結(jié)合，硅氧烷鍵的形成可大大提高表面聚合物涂層與基體鋁合金的結(jié)合力，同時(shí)也使鋁合金的抗腐蝕性得以提高。硅烷

22、化處理傳統(tǒng)上采用浸涂工藝，把鋁合金浸入在這種稀得硅烷溶液中一定時(shí)間，隨后在一定溫度下固化，即可在鋁合金表面形成幾百米厚的涂層(固化比傳統(tǒng)轉(zhuǎn)變涂層薄的多)，該涂層可以有效的防止鋁合金發(fā)生各種形式的腐蝕。胡吉明等采用電化學(xué)技術(shù)在LY12鋁合金表面沉積制備了十二烷基三甲氧基硅烷（DTMS）膜。反射吸收光譜表明，DTMS硅烷試劑與鋁合金基體表面發(fā)生了化學(xué)鍵合作用，生成SiOAl鍵實(shí)現(xiàn)成膜。電化學(xué)阻抗譜（EIS）測試結(jié)果表明，與開路電位下相比，采用陰極電位沉積方法得到的硅烷膜的耐腐蝕性能有明顯提高。1.6 電泳涂漆處理電泳涂漆起源于日本，實(shí)際也是在陽極氧化基礎(chǔ)上的一步深加工處理。電泳涂層兼有陽極氧化膜和

23、聚合物涂層雙層有點(diǎn)。電泳涂漆是把共建和對(duì)應(yīng)電極放入水溶性樹脂制成電泳漆液中，接上直流電源后，在電場的作用下，涂料在工件上沉積形成均勻膜的一種工藝，具有漆膜均勻、附著力強(qiáng)、涂料利用率高、施工速度快等有點(diǎn)。而且對(duì)于異形型材也有很好的涂裝效果。 1.7 磷化底漆處理在鋁合金表面涂磷化底漆是在鋁磷化的同時(shí)形成漆膜，磷化底漆本身不能單獨(dú)起到底漆作用，是一種表面預(yù)處理方法，主要用在不能進(jìn)行陽極氧化或化學(xué)氧化部件。 磷化底漆的基料，組分一以聚乙烯醇縮丁醛樹脂為主，加有鉻酸鹽等防銹顏料和助劑，組分二為磷酸，使用前將兩組分按規(guī)定比例混合均勻，噴漆在鋁板表面時(shí)一部分磷酸與金屬鋁結(jié)合，使金屬表面和涂層系統(tǒng)中的底漆具

24、有良好的結(jié)合能力。但是，磷化底漆對(duì)施工條件要求高，稍不小心，就會(huì)造成漆膜變脆，造成大規(guī)模掉漆的嚴(yán)重后果。2 激光處理利用高能量激光器在鋁合金表面進(jìn)行熔覆處理是近幾年發(fā)展起來的一種表面改性技術(shù),通過激光處理,可以提高其耐磨性、耐蝕性和耐熱性。激光處理通常有兩種方法:一種是對(duì)預(yù)涂覆的涂層進(jìn)行激光重熔處理。另一種進(jìn)行激光熔覆的方法是直接送粉熔覆。由于鋁對(duì)紅外激光的高反射率直接送粉進(jìn)行激光熔覆是極為困難的,李言祥、沈文指出了激光熔覆陶瓷層的機(jī)理和工藝條件14:在激光輻照鋁表面的同時(shí),送粉位置適當(dāng)情況下,在基體上方產(chǎn)生等離子弧,該弧與激光束(功率密度5104kW/cm2)共同作用,可成功實(shí)現(xiàn)陶瓷熔覆。3

25、 離子注入離子注入法是70年代發(fā)展起來的一種表面改性技術(shù),目前已成功地在鋼、鈦合金等基體表面注入Ti、C、N等元素,提高了基體材料的耐磨性和耐蝕性,并已投入到生產(chǎn)中。近幾年,研究人員也進(jìn)行了在鋁材表面進(jìn)行離子注入的研究,取得了一定進(jìn)展。司云森、孫勇等15研究了在H2SO4溶液中,表面注入Pb的鋁電極的電化學(xué)性能。該實(shí)驗(yàn)表明:在H2SO4溶液中,離子注入鉛的鋁電極具有良好的耐腐蝕性能,有望把鋁或鋁合金的應(yīng)用范圍推廣到濕法冶金和電鍍等行業(yè)。4熱噴涂針對(duì)鋁合金硬度低、耐磨性差,受損時(shí)失效快等缺點(diǎn),熱噴涂的高抗磨性正好可以彌補(bǔ)它的這些缺點(diǎn).熱噴涂層中所含的氧化物、氮化物等第二相粒子均可增加涂層硬度,提

26、高耐磨性,而涂層孔隙尚能保持一層潤滑膜,還能容納因磨損所產(chǎn)生的碎屑,從而使接觸面積保持清潔,起到減磨作用21。清華大學(xué)李言祥22等研究了鋁基體首先等離子噴涂復(fù)合陶瓷涂層,然后激光二次熔覆氧化鋁粉末。大連理工大學(xué)的徐榮正等23采用電弧噴涂工藝在6061鋁合金基體表面噴涂高純鋁涂層,結(jié)果表明,電弧噴涂技術(shù)可以在6061鋁合金基體表面形成均勻、致密、孔隙率低、結(jié)合良好的高純鋁涂層;高純鋁涂層耐腐蝕性較好,對(duì)鋁合金基體起到了保護(hù)作用,涂層經(jīng)過封孔工藝處理后保護(hù)作用更好。5 離子束處理5.1等離子體浸沒離子注入針對(duì)鋁合金早期離子注入技術(shù)主要用于氮離子注入,注入層較淺,改性效果有限的缺點(diǎn)13。近幾年的研究

27、中人們發(fā)現(xiàn)在離子注入氮的同時(shí)注入Ti、Ta、Zr等強(qiáng)氮化合物形成元素,可以改善注入效果,金屬等離子體基離子注入對(duì)此提供了有效的方法.哈爾濱工業(yè)大學(xué)的廖家軒等25在離子注入氮的基礎(chǔ)上進(jìn)行了等離子體基離子復(fù)合注入氮和鈦的嘗試,發(fā)現(xiàn)鋁合金表面硬度、摩擦系數(shù)及耐磨性都顯著改善,粘著磨損程度顯著減輕.此外,哈爾濱工業(yè)大學(xué)的湯寶寅14等人通過在不同溫度下對(duì)6061鋁合金分別進(jìn)行了氮、氧等離子體浸沒離子注入處理,氮與氫混合氣體等離子體浸沒離子注入處理,以及在氮?dú)夥罩械拟伝蜾X等離子體浸沒離子注入與沉積處理,通過對(duì)得到的表面改性層的分析研究發(fā)現(xiàn)經(jīng)氧離子注入處理后,抗磨性能顯著改善;經(jīng)高溫氧離子注入試樣的耐磨壽命

28、最長;經(jīng)氮、氫離子混合注入處理后鋁合金的表面性能更優(yōu),摩擦系數(shù)可降到至0.1,耐磨壽命提高了約5倍。5.2 磁控濺射磁控濺射是一種高速率低基片溫升的成膜新技術(shù),沉積顆粒一般在納米級(jí),應(yīng)用非常廣泛。王齊偉等27通過直流平面磁控濺射系統(tǒng),在6063鋁合金上鍍覆一層(TixAly)N硬質(zhì)薄膜,來增強(qiáng)了鋁合金的表面強(qiáng)度。薄膜的成分主要以TiN、Ti3AlN形式存在,結(jié)合良好;顯微硬度明顯提高,膜層表面均勻且致密性良好。李華平28等利用磁控濺射系統(tǒng)在6061鋁材上制備了3m的AlN薄膜,達(dá)到了納米級(jí)。XRD、橢偏測試及耐壓測試結(jié)果表明,AlN膜為具有良好取向的多晶薄膜,擊穿電壓高達(dá)100 V/m.利用自動(dòng)劃痕儀對(duì)AlN膜進(jìn)行剝離實(shí)驗(yàn),臨界載荷為6 N左右。5.3 雙層輝光離子滲金屬雙層輝光離子滲金屬技術(shù)是太原理工大學(xué)徐重教授29發(fā)明的一項(xiàng)具有中國自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的創(chuàng)新性技術(shù)。該技術(shù)已經(jīng)在美、英、澳、日等國取得了專利權(quán),其原理是在真空室內(nèi)設(shè)置陰極和源極,利用輝光放電現(xiàn)象濺射出源極上的金屬粒子,沉積到陰極(工件)上,利用轟擊和熱擴(kuò)散在工件表面形成滲鍍合金層,達(dá)到改善材料表面性能的目的。利用該技術(shù)在鋁合金的表面滲鍍鈦等合金元素達(dá)到了改善鋁合金表面性能的目的。6 復(fù)合技術(shù)現(xiàn)在使用更多的是一種所謂的復(fù)合技術(shù),就是集合各種技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)