淺談鋁合金零件的表面防腐

徐偉俊

摘要：鋁合金零件的自身優點是其比重小、導電導熱能力強、力學性能優異、可加工性好等，但其自身形成的氧化膜難以抵抗應用環境的腐蝕，必須通過恰當的表面處理來提高其耐蝕性能。因此，研究鋁合金零件的防腐性能具有重要意義。文章介紹了幾種提高鋁合金零件耐腐蝕性的表面處理方法和涂料的發展趨勢。

關鍵詞：化學氧化；陽極氧化；微弧氧化；熱噴涂；激光溶覆法

中圖分類號：TG178 文獻標識碼：A 文章編號：1009-2374（2012）15-0071-02

1鋁合金表面的氧化處理方法

鋁合金的抗腐蝕能力不強，容易沾染污跡。因此，鋁合金零件通常要進行特殊的氧化處理，從而獲得具有耐蝕、耐磨等良好性能的人工膜。常用的氧化處理方法有以下五種：

1.1陽極氧化法

所謂陽極氧化法，即陽極以電解液中的的鋁合金制品作為材料，陰極以鋁板作為材料，予以通電，通電后，制品表面會生成一層氧化膜的過程。經過陽極氧化，鋁合金表面能生成厚度為幾微米至幾百微米的氧化膜。此氧化膜的表面為多孔蜂窩狀，該膜具有雙層結構，即直接與鋁合金表面相連接的、較薄的阻擋層和多孔的氧化膜表面層，但陽極氧化法的缺點是：由于對涂層的吸附性差、成本較高以及涂層抗沖擊性不理想等原因，在工業生產中使用較少。

1.2化學氧化法

所謂化學氧化法，即通過化學反應在表面生成一層厚度約在O.5～4?m，具有良好的吸附性的薄的膜層多孔氧化膜，可作為有機涂層的底層。化學氧化法的特點是：操作方便、設備簡單、成本低、效率高，多應用于不適合電化學處理的鋁及鋁合金制品零件。常見的氧化方法分別是堿性鉻酸鹽氧化法、鉻酸鹽氧化法、磷酸鹽一鉻酸鹽氧化法。由于化學氧化法形成的膜性能不佳，氧化膜較薄，并且六價鉻對環境和人體有嚴重危害，近年來其應用已逐漸受到限制，所以在工業中用處也不廣泛。

1.3微弧氧化法

微弧氧化法是依據陽極氧化法的基礎開發出來一種新型鋁合金表面陶瓷化技術。該技術運用高能密度的微等離子弧，氧化后形成的膜層和硬度大大提高，而且工藝簡單、生產效率高、低污染、處理能力強，是一項前景相對看好的表面處理新技術，較普通的陽極氧化法，其工作電壓更高、工作電流更大，得到的陶瓷膜與陽極氧化膜結構一樣，但是它的膜空隙小、孔隙率低、與基體結合緊密、摩擦因數小、分布均勻，從而具有更高的耐蝕性和耐磨性。

1.4激光熔覆法

指在激光表面熔敷技術是在高能光束的作用下將合金粉末或陶瓷粉末與集體表面迅速加熱并融化，光束移開后自然冷卻的一種表面強化方法。該方法的優點是經濟效益很高，它可以在廉價金屬基材上之輩出高性能的合金表面而不影響基體的性質，可以降低成本和節省材料。缺點是界面上容易形成裂紋，實際應用中對基體復雜形狀的容許度、涂層的尺寸精度、表面粗糙度等問題較難解決。

1.5稀土轉化膜法

此法興起于20世紀80年代中期，直至今日，已經有很多研究機構和個人對稀土元素在鋁合金轉化膜中的應用做了大量的研究和報道在眾多的稀土化合物中，目前被研究較多的是鈰的可溶性鹽類。稀土轉化膜法的優點是工藝簡單，生產成本低。缺點是稀土鹽溶液需長期浸泡，并且需要在較高的溫度中，工藝處理的時間長。

2涂層處理

2.1化學鍍處理

化學鍍是一種新型的金屬表面樹立技術，該技術以其工藝簡便，節能環保日益受到人們的關注，化學鍍使用范圍很廣，鍍層均勻，裝飾性好。在防護性能方面，能提高產品的耐蝕性和使用壽命，在功能性方面，能提高加工件的耐磨導電性、潤滑性能等特殊功能，因而成為全世界表面處理技術的一個新發展。鋁合金活躍性很強，容易形成氧化膜，妨礙金屬鍵的形成，故在其表面進行電鍍或化學鍍比較困難。一般都會先在鋁合金表面預鍍鎳，然后再在此基礎上鍍其他金屬。化學鍍鎳工藝中應用最廣的是化學鍍Ni-P，分為兩種方法：浸鋅—預鍍層法、直接化學鍍鎳。浸鋅—預鍍層法的主要缺點是在潮濕的腐蝕環境中，鋅相對于鎳鍍層是陽極，將受到橫向腐蝕，最終導致鎳層剝落。另外，過渡鋅層熔點低，限制了它的應用范圍，而且兩次浸鋅之間還有一次硝酸退鋅程序，會污染生產環境，并且浸鋅層還對化學鍍鎳溶液造成污染。

2.2熱噴涂處理

熱噴涂是以某種形式的熱源將噴涂材料加熱，受熱的材料形成熔融貨半熔融狀態的微粒，這些微粒以一定的速度沖擊并沉積在基體表面上，形成具有一定特性的噴涂層。針對鋁合金零件表面的涂層處理，熱噴涂方法是一種較成熟有效的表面處理方法。熱噴涂技術的優點有：設備輕便、可現場施工、工藝靈活、操作程序少、可快捷修復、減少加工時間；涂層厚度可以控制等。熱噴涂材料根據材料性質可分為金屬與合金、陶瓷、有機高分子材料、復合材料等。噴涂工藝主要包括火焰噴涂、爆炸噴涂、超音速噴涂、電弧噴涂、等離子噴涂、低壓等離子噴涂、水穩等離子噴涂等。

由于熱噴涂技術可以噴涂各種金屬及合金，陶瓷，塑料，及非金屬等大多數固態工程材料，因此能制成具備各種性能的功能涂層，并且施工靈活，適應性強。但熱噴涂方式得到的涂層對基體的結合力較低，涂層孔隙多，還需要進一步改善。目前針對熱噴涂所形成的涂層的后處理技術，如激光熔覆，密封處理、熱壓、陽極電鍍等都可以進一步提高噴涂后鋁合金的耐蝕性能。

3鋁合金防腐涂料的選擇及發展趨勢

鋁合金防腐經表面處理后性能得到很大提高，但是除此之外還要進行涂裝涂料，才能進一步滿足防腐的要求。鋁合金防腐底漆通常是將具有防腐功能的顏料加入在氯化橡膠、醇酸樹脂、聚氨酯、環氧樹脂等基料樹脂中，傳統的防腐顏料大都使用鉻酸鹽可達到防腐蝕的目的。隨著社會的進步和人民生活水平的不斷提高，環保意識也逐漸加強，國外的涂料正在朝著環保型發展，目前國外普遍采用的是無機惰性填料或環氧樹脂添加鋅黃類顏料的涂層體系來實現防腐目的。一些國家已經開始研究選用磷酸鹽系顏料和有機防銹顏料來取代鉻酸鹽，在我國環保型涂料也得到了進一步的重視和發展，對基料和防銹顏料的要求越來越高，朝著無污染或低污染的方向發展，隨著各種鋁合金制品的發展，涂料在朝著更經濟、更環保、防腐性能更好的方向發展。由于鋁合金在各行業的廣泛應用，一些特殊條件、極端條件的特殊性要求，使得鋁合金表面防腐處理有更高的要求，今后無毒、通用化、高性能將成為鋁合金防腐技術發展的重點。

參考文獻

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（責任編輯：趙秀娟）