鋁合金表面處理工藝

1、【工藝知識】鋁材表面處理工藝大全介紹總則表面處理：它是通過機(jī)械和化學(xué)的方法處理后，能在產(chǎn)品的表面上形成一層保護(hù)機(jī)體的保護(hù)層。在自然界中能達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)，增加機(jī)體的抗蝕性和增加產(chǎn)品的美觀，從而提升產(chǎn)品的價值。表面處理種類的選擇首先要從使用環(huán)境，使用壽命，人為欣賞的角度出發(fā)，當(dāng)然經(jīng)濟(jì)價值也是考慮的核心所在。表面處理的流程包括前處理，成膜，膜后處理。包裝，入庫。出貨等工序，其中前處理包括機(jī)械處理，化學(xué)處理。機(jī)械處理包括噴吵，拋丸，打磨，拋光，打蠟等工序。機(jī)械處理目的使產(chǎn)品表面剔除凹凸不平，補(bǔ)救表面其它外觀不良現(xiàn)象。 ? 化學(xué)處理使產(chǎn)品表面的油污銹跡去除，并且形成一層能使成膜物質(zhì)更好的結(jié)合或和化成活性金

2、屬機(jī)體，確保鍍層有一個穩(wěn)定狀態(tài)，增加保護(hù)層的結(jié)合力，從而達(dá)到保護(hù)機(jī)體的作用。鋁材表面處理鋁材常見的化學(xué)處理有鉻化， 噴漆， 電鍍， 陽極氧化， 電泳等工藝。 其中機(jī)械處理有拉絲，拋光，噴吵，打磨等工藝。第一節(jié) ? 鉻化鉻化會便產(chǎn)品表面形成一層化學(xué)轉(zhuǎn)化膜，膜層厚度在 0.5-4um ，這層轉(zhuǎn)化膜吸附性好，主要作為涂裝底層。外觀有金黃色，鋁本色，綠色等。這種轉(zhuǎn)化膜導(dǎo)電性能好，是電子產(chǎn)品的最好選項，如手機(jī)電池內(nèi)導(dǎo)電條，磁電設(shè)備等。該膜層適合所有鋁及鋁合金產(chǎn)品。但該轉(zhuǎn)化膜質(zhì)軟，不耐磨，因此不利于做產(chǎn)品外部件利用。鉻化工藝流程：脫脂鋁酸脫鉻化包裝入庫鉻化適合于鋁及鋁合金，鎂及鎂合金產(chǎn)品。品質(zhì)要求 ：1）

3、顏色均勻，膜層細(xì)致，不可有碰傷，刮傷，用手觸摸，不能有粗糙，掉灰等現(xiàn)象。2 ）膜層厚度0.3-4um 。第二節(jié)，陽極氧化陽極氧化：可以使產(chǎn)品表面形成一層均勻，致密的氧化層，（A12O3 o 6H2O俗名鋼玉）這種膜能使產(chǎn)品的表面硬度達(dá)到 （200-300HV） ， 如果特種產(chǎn)品可以做硬質(zhì)陽極氧化， 產(chǎn)品表面硬度可達(dá)400-1200HV,因而硬質(zhì)陽極氧化是油缸，傳動，不可缺的表面處理工藝。另外這種產(chǎn)品耐磨性非常好，可做航空，航天相關(guān)產(chǎn)品的必用工藝。陽極氧化和硬質(zhì)陽極氧化不同之處: 陽極氧化可以著色，裝飾性比硬質(zhì)氧化要好的多。施工要點(diǎn) : 陽極氧化對材質(zhì)要求很嚴(yán)格， 不同的材質(zhì)表面有不同的裝飾效果

4、， 常用的材質(zhì)有6061， 6063， 7075， 2024等，其中， 2024 相對效果要差一些， 由于材質(zhì)中 CU 的含量不同，因此7075 硬質(zhì)氧化呈黃色， 6061， 6063 呈褐色， 但普通陽極氧化 6061， 6063， 7075 沒多大的差別， 但 2024 就 容易出現(xiàn)很多金斑。常見的陽極氧化工藝有拉絲霧面本色，拉絲亮面本色，拉絲亮面染色，霧面拉絲染色( 可染成任何色系 ) 。拋光亮面本色，拋光霧面本色，拋光亮面染色，拋光霧面染色。噴吵亮面本色，噴吵霧面本色，噴沙染色。 以上鍍種均可用在燈飾器材上。二，陽極氧化工藝流程除油堿蝕化拋中和黎地中和陽極氧化染色封孔熱水洗烘干三，常見

5、品質(zhì)異常判斷A? 表面出現(xiàn)花斑。這種異常一般是由于金屬調(diào)質(zhì)不好或材質(zhì)本身太差所至，處理辦法，重 新熱處理?；蚋鼡Q材質(zhì)。B 表面出現(xiàn)彩虹色。 這種異常一般陽極作業(yè)失誤所致。 ， 上掛時松動， 造成產(chǎn)品導(dǎo)電不良。 ， 處理辦法，退電重新陽極處理。C,表面碰傷，刮傷嚴(yán)重。這種異常一般是由于運(yùn)輸或加工過程中，作業(yè)大意所致，處理辦法，退電，打磨再電。D， 染色時表面出現(xiàn)白點(diǎn)。 ， 這種異常一般是由于陽極作業(yè)時， 水中有油， 或其它雜質(zhì)所致。四，品質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)1 ) ? 膜厚 5-25um ，硬度在 200HV? 以上，封孔實驗色變率小于 5%2 ) ?鹽霧實驗在36小時以上，且能達(dá)到9級以上CNS標(biāo)準(zhǔn)3 )

6、? 外觀不能有碰傷，刮傷，彩云等現(xiàn)象。表面不能有掛點(diǎn)，發(fā)黃等不良現(xiàn)象A380， A365， A382 等均不能做陽極氧化第三節(jié)，鋁材電鍍工藝一，鋁及鋁合金材料的優(yōu)點(diǎn)具有導(dǎo)電性好，傳熱快，比重輕，易于成型等優(yōu)點(diǎn)，但鋁及鋁合金有硬度低，不耐磨，易發(fā)生晶間腐蝕，不易焊接，等缺點(diǎn)，影響到使用范圍。故為了揚(yáng)長避短，現(xiàn)代工業(yè)中，利用電鍍解決了這一問題。二，鋁材電鍍的優(yōu)點(diǎn)1 ) ? 改善裝飾性，2 ) ? 提高表面硬度與耐磨性3 ) ? 降低摩擦系數(shù)，改善潤滑性。4 ) ? 提高表面導(dǎo)電性能。5 ) ? 提高耐蝕性(包括與其它金屬組合)6 ) ? 易于焊接7 ) ? 提高與橡膠熱壓合時的結(jié)合力。8 ) ?

7、提高反光率9 ） ? 修復(fù)尺寸公差 由于鋁是一個比較活潑的金屬，被電鍍物均比鋁材活潑性強(qiáng)，因此，電鍍前，必須做相應(yīng)的化學(xué)轉(zhuǎn)化，如浸鋅，鋅鐵合金，鋅鎳合金，而使鋅及鋅合金底層有良好的結(jié)合力的中間層氰化鍍銅層。壓鑄鋁由于機(jī)體結(jié)構(gòu)疏松，打磨時，不能打磨掉機(jī)體表層部份，否則出現(xiàn)針孔，吐酸，脫皮等現(xiàn)象。三，鋁材電鍍的工藝流程為脫脂堿蝕活化鋅置換活化電鍍 （如鎳， 鋅， 銅等） 鍍鉻或鈍化烘干。1、常見的鋁材電鍍鍍種有鍍鎳（珍珠鎳，沙鎳，黑鎳），鍍銀（面銀，厚銀），鍍金，鍍鋅（彩鋅，黑鋅，藍(lán)鋅），鍍銅（青鼓銅，白錫銅，堿銅，焦銅，酸銅），鍍鉻（白鉻，硬鉻，黑鉻）等。2、常見鍍種的用途1 ） ? 鍍黑色，如

8、黑鋅，黑鎳，等均用在光學(xué)電子及醫(yī)療器械上。2 ） ? 鍍金，銀是電子產(chǎn)品的最好導(dǎo)體，同時也能提高產(chǎn)品的高等裝飾性，但價格比較昂貴，一般均用在電子產(chǎn)品導(dǎo)電方面，如高精電線端子等的電鍍。3 ） ? 銅，鎳，鉻是現(xiàn)代科學(xué)領(lǐng)域中最普及的混合鍍種，不管在裝飾性，抗蝕性，均是目前世界上最普及的鍍種。價格低廉，可用在運(yùn)動器材，燈飾，大部份電子行業(yè)中。4 ） ? 銅系鍍種中，白錫銅是七八十年代發(fā)展起來用于環(huán)保形鍍種，白色亮麗，是首飾行業(yè)的首選。青銅（鉛錫銅可做仿金，因而是比較好的裝飾性鍍種）但銅的防變色性比較差，因而發(fā)展比較慢。5 ) ? 鋅系電鍍：鍍鋅層呈青白色，易溶于酸，堿。由于鋅的標(biāo)準(zhǔn)電位比鐵負(fù)，對鋼鐵

9、而言，可提供可靠的電化學(xué)保護(hù)。在工業(yè)大氣，海洋性大氣中使用的鋼鐵制品均可選擇鋅作保護(hù)層。6 ) ? 硬鉻，在一定的條件下沉積的鉻鍍層有很高的硬度和耐磨性，硬度達(dá)到HV900-1200kg/mm,銘是常用鍍層中硬度最高的鍍層，可提高零件的耐磨性，延長使用壽命。如工，模，量，卡具，等。因此該鍍種是氣缸，油壓，傳動系統(tǒng)不可缺少的處理方式。3、常見異常及改善措施1 ) ? 脫皮： a 鋅置換不好，時間過長或太短，改善措施，重新確定置換時間，槽液溫度，槽液濃度等作業(yè)參數(shù)。b ，活化不夠，改善措施，改變活化方式。c? 前處理不徹底，工件表面有油，改善措施，加強(qiáng)前處理。2 ) ?表面粗糙：a,電鍍液光劑，柔

10、劑，針孔劑量不適，重新調(diào)整助劑數(shù)量。b 機(jī)體表面本身粗糙，重新打磨后再電鍍。3 ) ? 表面發(fā)黃屬低電位走勢不正，改變裝掛方式。加適量的走位劑。4 ) ? 表面起毛齒：電鍍液太臟，加強(qiáng)過濾，作適當(dāng)?shù)牟垡禾幚怼?、品質(zhì)要求1) ? 外觀無發(fā)黃，針孔，毛刺，起泡，碰傷，刮傷等不良現(xiàn)象。2 ) ? 膜厚 15um? 以上，鹽霧實驗48 小時，達(dá)美軍標(biāo)9 級以上，電位差 130-150mv 區(qū)3 ) ? 結(jié)合力能通過60 度彎曲實驗。4 ) ? 特殊環(huán)境的產(chǎn)品，可做相應(yīng)的變動。5、鋁及鋁合金電鍍操作注意事項1 ) ? 鋁零件電鍍宜用鋁合金作掛具；2 ) ? 鋁及鋁合金經(jīng)過浸蝕后的各道工序必須快速進(jìn)行，

11、工序之間的間歇時間越短越好，以免重新氧化；3 ) ? 第二次浸鋅時間不能過長，以免造成過腐蝕；4 ) ? 水洗必須洗干凈；5 ) ? 電鍍過程中要防止中途斷電。第四節(jié)，鋁材的涂裝涂裝分為浸涂，噴涂，淋涂，滾涂和刷涂等，其中以浸涂和噴涂為主，浸涂也就是電泳涂 裝，它采用電化學(xué)方法將有機(jī)樹脂的膠粒沉積在工件的表面上，形成透明或各種色系的有 機(jī)涂層。其中，陰極電泳是七十年代發(fā)展起來的新工藝也是浸涂行業(yè)中主要工藝。優(yōu)點(diǎn)耐 蝕性好，抗變色性能強(qiáng)，結(jié)合力好的特點(diǎn)。噴涂分為粉體涂裝和液體涂裝，其中靜電涂裝 是目前業(yè)界中比較流行的工藝。一，涂裝工藝范圍由于涂裝抗蝕性好，價格低廉，色系多（可以做任何不同顏色）它

12、適合于所有鋁件材質(zhì)，但素材結(jié)構(gòu)太松如翻沙產(chǎn)品，需刮灰作業(yè)，相對品質(zhì)也要較差。1、靜電涂裝的工作原理在泵浦的作用下，使涂料進(jìn)入電場，涂料顆粒帶負(fù)電。在霧化氣壓的作用下，使涂料變的更細(xì)和均勻然后在工作氣壓的作用下，涂料在旋杯或噴嘴的作用下，均勻的噴撒在工件的表面上。由于在同一垂直面上，噴槍和工件的距離是相等的，同一界面電場強(qiáng)度也是一樣的，因此正負(fù)電荷相吸，工件表面上就涂覆了一層均勻的有機(jī)樹脂涂層。然后在高溫烘烤的條件下，樹脂達(dá)到流平和固化的狀態(tài)。牢固的鑲嵌在工件的表面上，達(dá)到保護(hù)工件的作用。2、鋁材涂裝工藝流程機(jī)械打磨脫脂除氧化膜鉻化噴粉或液烘烤下掛全檢包裝入庫1）粉液體作業(yè)常見異常及處理辦法 ?

13、備注液體噴涂時出皮時1、油漆性能配2、作業(yè)時有飛濺到工現(xiàn)象 ? 造成原因 ? 糾正預(yù)防措施?1、調(diào)整噴槍吐出量1、粉噴太厚；2、烤爐溫度不桔皮 ?2、調(diào)整溫度匹配； 3、粉質(zhì)量太差3、改換粉質(zhì)量3、油漆粘度液體出現(xiàn)掉漆1、前處理太差掉漆 ?2、溫度不夠，沒烤干3、粉本身結(jié)合力不好1、粉體噴的太薄或沒噴到露底 ?2、機(jī)械前處理不徹底1、粉體本身色差 ?2、作業(yè)方式不標(biāo)準(zhǔn)1、粉質(zhì)量不好流掛 ?2、 粉噴太厚1、前處理不好，工件上有油 針?2、噴涂太薄時間，化驗前處理各藥液含量是否標(biāo)準(zhǔn)液體相同1、 加強(qiáng)前處理1、前處理不當(dāng)2、調(diào)整溫度2、溫度不當(dāng)3、調(diào)整粉體質(zhì)3、底漆和面漆? ?量? ? 差值太大。

14、改換作業(yè)方式? 同前液體時；改換作業(yè)方式?1、底漆和面漆本身。2、油漆粘度，噴涂厚度。改換作業(yè)方式?調(diào)整槍距，調(diào)整吐出量。1、 調(diào)整前處理各工序處理2、更換相關(guān)工序的水項目2) 品質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)參考品質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)測試依據(jù)顏色以樣板為標(biāo)準(zhǔn)，色差小于1.5E依客戶要求而定硬度大于 2HGB6739-86耐沖擊50kg/cm2GB/T1732彎曲實驗工件對折45 度ASTMD522附著力百格ASTMD3002鹽霧實驗500小時抗蝕 10年冷熱實驗冷，熱各168 次變性 10年外觀依客戶要求依客戶要求膜厚粉體 80-120um,液體 30-40um抗變色10年耐沸水耐沸處理1.5hGB/T17748第五節(jié)，鋁材化學(xué)

15、鍍一，化學(xué)鍍原理化學(xué)鍍是在無電流通過（無外界動力）時借助還原劑在同一溶液中發(fā)生的氧化還原作用，從而使金屬離子還原沉積在零件表面上的一種鍍覆方法。所以化學(xué)鍍可以敘述為一種用以沉積金屬的，可控制的，自催化的化學(xué)還原過程，其反應(yīng)通式為：二，化學(xué)鍍的特點(diǎn)隨著工業(yè)的發(fā)展， 化學(xué)鍍己成為一種具有很大發(fā)展前途的工藝技術(shù)， 同其它鍍覆方法比較，化學(xué)鍍具有如下特點(diǎn)：1） ? 可以在由金屬，半導(dǎo)體和非導(dǎo)體等各種材料制成的零件上鍍覆金屬。2 ） ? 無論零件的幾何形狀如何復(fù)雜，凡能接觸到溶液的地方都能獲得厚度均勻的鍍層。3 ） ? 對于自催化的化學(xué)鍍來說，可以獲得較大厚度的鍍層，甚至可以電鑄。4 ） ? 無需電流。

16、5 ） ? 鍍層致密，孔隙少。6 ） ? 鍍層往往具有特殊的化學(xué)，機(jī)械性能。由于化學(xué)鍍有很多的優(yōu)點(diǎn)，因此化學(xué)鍍越來越在工業(yè)，電子業(yè)界中發(fā)展速度較快。下面以化學(xué)鍍鎳為例做如下介紹：1）化學(xué)鍍鎳由于用次磷酸鈉作還原劑，因此一般獲得的鍍層為鎳磷合金。依含磷量不同可以分為低磷（1%-4%）中磷（4%-10%和高磷（10%-12%。從不同的PH值的鍍液中可獲得不同含磷量的鍍層，在 PH=4-5 時，可獲得中磷和高磷合金。從弱堿性液中 PH=8-10 中可獲得低磷和中磷合金。含磷在8%以上的NI-P 合金是非晶態(tài)鍍層，因無晶界所以抗腐性能特別優(yōu)良。 通過熱處理300-400 度變成非晶態(tài)與晶態(tài)的混合物時硬

17、度可達(dá)HV=1150 ， 化學(xué)鍍熱處理后硬度接近硬鉻的硬度，是替代硬鉻層的理想鍍層，又是可在鋁上施鍍的好鍍種（可適合所有鋁及鋁合金產(chǎn)品，包括鍛造，壓鑄，鋁型材等）。缺點(diǎn)：該鍍種脆性大，但經(jīng)熱處理后的產(chǎn)品可塑性大大提高。（一般經(jīng) 400 度以上的熱處理四小時，其可塑性改善好多）2）鋁材化學(xué)鍍鎳工藝流程：超聲波除油 除氧化膜第一次鋅置換和化第二次鋅置換化學(xué)鍍鎳鈍化 超聲清洗烘烤全檢包裝 3 ） ? 不合格鍍層的退除：鋼，鋁，銅，塑膠等化學(xué)鎳退層均可用濃硝酸退除。但零件要經(jīng)干燥后入槽，若帶入水分將導(dǎo)致基體金屬過腐蝕。工作溫度在 35 度以下。4 ） ? 品質(zhì)要求：a 、膜厚在 5-30um 區(qū)間b、

18、鹽霧實驗達(dá)到24小時以上，達(dá)CNSB準(zhǔn)9級以上c 、通過60 度彎曲實驗，無脫皮現(xiàn)象d 、外觀無碰傷，刮傷，水跡等不良現(xiàn)象。e、膜層均勻，不能有霧狀，白點(diǎn)，露鍍現(xiàn)象三，常見異常處理異?，F(xiàn)象可能產(chǎn)生的原因及糾正方法反應(yīng)慢，沉積速度低1） PH值低，用NH4O冊整2）溫度過低3）次磷酸鈉含量不足，分析補(bǔ)充鍍液反應(yīng)激烈， 呈沸騰狀， 出現(xiàn)深灰 1）裝載量過大色色2）溫度過高或局部過熱鍍液掉入金屬屑或固體粒子? ? 鎳粉3）次磷酸鹽含量過高（鍍液自然分解的象征）4） PH值過高1）局部溫度過高槽壁和槽底沉積有金屬鎳2）槽襯破損，顯露基體金屬，更換槽鍍液中亞磷酸未達(dá)到額定含量而發(fā)1） PH值太高生2）絡(luò)

19、合劑不足，應(yīng)給補(bǔ)充? ? 亞磷酸鎳沉淀鍍液被鋅，銅等金屬雜質(zhì)污染，可用低電流密度處理，或適鍍層發(fā)暗當(dāng)補(bǔ)充次磷酸鈉后用廢件進(jìn)行處理，直至鍍層正常為好鍍層有麻點(diǎn) 氫氣停留在零件上，可攪動槽液或抖動工件來避免1）鍍前處理不徹底鍍層易剝落2）溫度波動太大第六節(jié)，鍍層使用條件的分類及選用從防腐蝕的要求來看，表面處理的設(shè)計應(yīng)做如下考慮：1） ? 貴金屬（金，鉑），含鉻在18%以上的不銹鋼，磁性合金材料，以及鎳銅合金等，一般不需要再加防護(hù)層。2） ? 碳鋼，低合金鋼和鑄鐵制造的零件，在大氣中容易腐蝕，應(yīng)加保護(hù)層。3） ? 銅和銅合金制造的零件，根據(jù)不同的使用條件，采用光亮酸洗，鈍化，電鍍或涂漆保護(hù)等。用磷青

20、銅或鈹青銅制造的精密零件可以不進(jìn)行表面處理。4） ? 鋁和鋁合金制造的零件，可以采用陽極氧化和封閉處理。不適于陽極氧化的小零件，可采用化學(xué)氧化處理。鑄造鋁合金可采用涂漆防護(hù)5） ? 鋅合金制造的零件，可以采用磷化，鈍化，電鍍或涂漆防護(hù)。第七節(jié)。鋁材的電泳處理鋁材的彩色電泳涂裝是一種新穎的表面處理工藝。它采用電化學(xué)方法將有機(jī)樹脂的膠體粒子沉積在零件上，形成透明或各種顏色的有機(jī)涂覆層。根據(jù)電泳漆中的樹脂粒子電離后帶電狀況的不同，可分為陽極電泳（樹脂粒子電離后成負(fù)離子）及陰極電泳（樹脂粒子電離后成正離子）。電泳涂覆層的耐腐蝕性能極其優(yōu)良（能通過中性鹽霧試驗400 小時以上），抗變色性強(qiáng)；與基體金屬的

21、結(jié)合力好，可進(jìn)行各種機(jī)械加工；涂覆層色彩鮮艷，根據(jù)用戶的要求可以配制成各種顏色，常見的有金色，咖啡色，槍色，黑色等；與油漆比，施工性能好，對環(huán)境的污染和危害小。因此應(yīng)用在汽車外殼及各種配件，自行車車把及配件，各種日用小五金配件，家具，工藝品等。由于陰極電泳比較先進(jìn)，下面我們以陰極電泳作為我們介紹的主要課題；陰極電泳涂裝是一復(fù)雜的電化學(xué)和膠體化學(xué)過程。電泳漆本身是一個膠體和懸浮體的多組分體系，存在著彌散相（樹脂，顏料微粒）和連續(xù)相（水）二種組分。陰極電泳的四種過程：1、電泳 ? 帶正電的水溶性樹脂粒子及其吸附的顏料，向陰極移動。2、電沉積 ? 帶正電的樹脂粒子到達(dá)零件（陰極）表面放電，形成不溶于水的沉積層，經(jīng)烘烤后形成漆膜。3、電滲水份從沉積