鑄造鋁合金表面處理方法的研究進(jìn)展

（浙江泰誠(chéng)環(huán)境科技有限公司，浙江 臺(tái)州 318000）

1 鋁合金氧化的原因

鋁合金的主要成分是鋁，但在日常的生產(chǎn)生活中，鋁的密度小，本身極易氧化，氧化膜非常薄，大約0.01um～0.02um，色澤不均勻。鋁合金氧化分為化學(xué)氧化與陽(yáng)極氧化兩種。化學(xué)氧化生成的氧化膜較薄，厚度約為0.5um～4um。具有多孔，吸附能力強(qiáng)，質(zhì)地柔軟而不耐磨等特點(diǎn)，化學(xué)氧化分為酸性和堿性兩種。陽(yáng)極氧化分為普通硫酸陽(yáng)極氧化、高速陽(yáng)極氧化等多種氧化形式。鋁合金分為很多種，如鋁銅合金、鋁鎂合金、鋁鋅合金等。一般來(lái)說(shuō)，鋁合金的陽(yáng)極氧化相對(duì)要復(fù)雜一些，它的陽(yáng)極氧化膜中一般有氧化鋁成分，并且在其他金屬成分發(fā)生陽(yáng)極氧化現(xiàn)象后，也會(huì)反應(yīng)出一些氧化物。此外，鋁合金陽(yáng)極氧化膜中還有一些元素如金屬物質(zhì)和金屬化合物。例如，當(dāng)鋁鎂合金發(fā)生陽(yáng)極氧化時(shí)，鋁鎂合金中的Mg成分通常會(huì)被氧化，并且會(huì)以Mg氧化物的形式出現(xiàn)。因此，在鋁合金材料的制造與鋁合金表面處理的過(guò)程中，應(yīng)注意材料的添加比例，不得過(guò)量添加，否則會(huì)導(dǎo)致鋁合金表面出現(xiàn)白斑或黃斑氧化，從而影響正常生產(chǎn)。日常生活中智能手機(jī)、收音機(jī)等都是應(yīng)用鋁合金材料制作而成，而長(zhǎng)時(shí)間的使用會(huì)對(duì)產(chǎn)品造成一定程度的磨損，這就需要利用物理或者化學(xué)方法如噴砂、陽(yáng)極氧化等對(duì)鋁合金進(jìn)行處理。

2 鋁合金表面處理方法

2.1 物理方法

物理方法是指僅對(duì)鋁合金表面進(jìn)行處理而不傷害其他結(jié)構(gòu)，一般會(huì)使用到的物理方法是用相同細(xì)度的砂紙等材料打磨或是用符合標(biāo)準(zhǔn)的清洗材料對(duì)鋁合金壓鑄件的表面進(jìn)行擦洗等等。

（1）噴砂法，是指選用不同粒度的氧化鋁或二氧化硅等材料對(duì)鋁合金表面進(jìn)行噴砂處理，以達(dá)到提高鋁合金使用效果的目的。噴砂法首先要將鋁合金表面清理干凈，如油脂、灰塵等，然后對(duì)鋁合金進(jìn)行噴砂處理。一般情況下，鋁合金鑄件在經(jīng)過(guò)噴砂后，在應(yīng)用時(shí)膠接耐久性會(huì)更強(qiáng)。

（2）機(jī)械打磨法，是指應(yīng)用鋼絲刷等表面粗糙的物質(zhì)對(duì)鋁合金壓鑄件的表面進(jìn)行打磨。打磨方法同噴砂法類似，首先要將鋁合金表面的油污等清理干凈然后再進(jìn)行打磨。但是機(jī)械打磨法也存在弊端，在進(jìn)行機(jī)械打磨處理后，鋁合金的表面會(huì)殘留一些碎屑，對(duì)材料的膠接產(chǎn)生不利影響并對(duì)材料造成傷害。但目前機(jī)械打磨應(yīng)用較廣，是鋁合金表面處理的常用方式。

2.2 化學(xué)方法

除了物理方法，鋁合金表面處理還有許多有效可行的化學(xué)方法。如將金屬與特定的化學(xué)溶液接觸，產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，使金屬表面形成保護(hù)層，從而達(dá)到表面處理的效果。

（1）陽(yáng)極氧化法，是指以金屬為陽(yáng)極，在電流的作用下，通過(guò)不同的電解液產(chǎn)生不同厚度的氧化膜，從而達(dá)到鋁合金表面處理的效果。整個(gè)處理過(guò)程大致分為三個(gè)階段，無(wú)孔層形成、多孔層形成、多孔層增厚。此外，還要注意控制好影響氧化效果的因素，如硫酸濃度、溫度、鋁合金成分等。

（2）微弧氧化法，是指在金屬表面原位生長(zhǎng)陶瓷膜的技術(shù)，是在特定條件下，將合金與電解液中的溶質(zhì)反應(yīng)，最終在金屬表面生成一種陶瓷層。這種技術(shù)可以大幅度提高鋁合金的耐腐蝕性和耐磨性，并且在電解液、電參數(shù)不同的情況下，陶瓷膜的顏色等也會(huì)相應(yīng)發(fā)生變化。微弧氧化一般可以分為四個(gè)階段，普通陽(yáng)極氧化階段、微弧氧化階段、微弧氧化和弧放電共存階段以及弧放電階段。微弧氧化法能提高金屬表面硬度（HV＞1200），并且操作簡(jiǎn)單，對(duì)環(huán)境要求不高。但是，微弧氧化會(huì)造成較高的能量消耗和資源浪費(fèi)。

（3）有機(jī)硅烷化處理，是以一種硅烷為主的對(duì)鋁合金表面處理的新興技術(shù)。具有清潔性強(qiáng)、涂層薄、耐腐蝕性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，但由于有機(jī)硅烷技術(shù)對(duì)金屬表面的衛(wèi)生要求較高、硅烷膜不具有自愈性等問(wèn)題，發(fā)展還不夠完善。

（4）電泳涂漆處理，是指在電場(chǎng)作用下，與電泳漆液中的對(duì)應(yīng)電極反應(yīng)，在材料上形成一層均勻膜。與其他方法相比，電泳涂漆具有涂膜均勻致密、節(jié)省涂料、環(huán)保性強(qiáng)、節(jié)省人力物力、涂膜質(zhì)量高、安全性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。但注意控制好處理時(shí)的電壓，保持在80V～250V，溫度為20℃～25℃。此外，電泳涂漆處理后的顏色較為單一，多為銀白、金黃等，并且容易在鋁合金上產(chǎn)生色差。

（5）磷化底漆處理法，這是一種表面預(yù)處理方法，磷化底漆不能單獨(dú)做底漆，在鋁合金表面涂覆磷化底漆產(chǎn)生鋁磷化反應(yīng)從而形成涂料膜。磷化底漆，又被稱為洗滌底漆，主要由聚乙烯醇縮丁醛樹(shù)脂、鋅鉻黃和添加劑等成分構(gòu)成。通常加入醇作為溶劑，以磷酸為處理液，一般是兩罐裝，按一定比例配套使用。磷化底漆處理相對(duì)于其他處理方法效果尚可。

（6）鉻酸鹽氧化法，是指用氟化物、鐵鹽以及成膜促進(jìn)劑等制成鉻酸鹽處理液對(duì)鋁合金進(jìn)行表面處理的處理方法。這種方法會(huì)在表面形成金色鉻酸鹽氧化膜，耐腐蝕性強(qiáng)，能很好的保護(hù)鋁合金材料。此外，鉻酸鹽氧化法操作方便并且節(jié)約處理成本。但同時(shí)也要注意，鉻酸鹽處理液含有對(duì)人體有害的物質(zhì)，對(duì)環(huán)境也會(huì)產(chǎn)生有害影響。

（7）鉬酸鹽氧化法，與鉻酸鹽氧化法類似，是鉻酸鹽氧化法的一種替代法，這種方法會(huì)形成略帶藍(lán)色的金黃色氧化膜。經(jīng)大量研究證明，這種方法可以大幅度提高鋁合金材料的抗腐蝕性，有很大的應(yīng)用價(jià)值。但要注意在處理過(guò)程中對(duì)環(huán)境的影響，注意鉬酸使用后的后續(xù)處理。

2.3 對(duì)鋁合金表面處理后的環(huán)境污染處理

鋁合金表面處理后所產(chǎn)生的環(huán)境污染也是鋁合金表面處理后續(xù)的一項(xiàng)重要環(huán)節(jié)，我國(guó)傳統(tǒng)的處理方法是通過(guò)化學(xué)手段控制PH值，去除各類化學(xué)分子、化學(xué)離子等，操作簡(jiǎn)單，容易上手。但由于近些年來(lái)各種新型的表面處理方式不斷被研究出來(lái)，技術(shù)進(jìn)步的同時(shí)也帶了新的環(huán)境問(wèn)題，在使用了新興的各種化學(xué)處理方法后，隨即產(chǎn)生了高濃度的鎳離子、氟離子等有害物質(zhì)，因此有必要對(duì)環(huán)境加以重視。

首先要轉(zhuǎn)變思想，著眼于現(xiàn)代的處理新思路，大力引進(jìn)新技術(shù)、新設(shè)備，減少化學(xué)藥品在環(huán)境污染處理上的使用，吸收國(guó)內(nèi)外處理經(jīng)驗(yàn)，合理制定各道工序，盡量做到環(huán)境污染處理后的廢物再利用，避免不必要的環(huán)境污染與經(jīng)濟(jì)損失。可以利用離子交換技術(shù)、膜分離技術(shù)等，正確處理廢水與槽液。使鋁合金表面處理技術(shù)與處理后的環(huán)境污染處理同時(shí)進(jìn)步，讓新技術(shù)與環(huán)境和諧發(fā)展。

3 結(jié)語(yǔ)

隨著我國(guó)工業(yè)的不斷發(fā)展，鋁合金材料作為重要的金屬材料在生產(chǎn)、生活中越來(lái)越重要，在各種不同領(lǐng)域都占有重要地位，我國(guó)對(duì)鋁合金的研究技術(shù)也在不斷增強(qiáng)，對(duì)鑄造鋁合金表面的處理方法也朝著多樣化、清潔化的方向邁進(jìn)，做到技術(shù)與環(huán)境的和諧發(fā)展。