铝合金阳极氧化与表面处理技术Word文档格式.docx
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接触腐蚀,异(双)金属腐蚀,在电解质溶液中,当两种金属或合金相接触(电导通)时,电位较负的金属腐蚀被加速,而电位较正的金属受到保护的腐蚀现象。
缝隙腐蚀:
两个表面接触存在缝隙,该处充气溶解氧形成氧浓差原电池,使缝隙内产生腐蚀。
晶间腐蚀:
与热处理不当有关,合金元素或金属间化合物沿晶界沉淀析出,相对于晶粒是阳极,而构成腐蚀电池。
丝状腐蚀:
丝状腐蚀是一种膜下腐蚀,呈蠕虫状在膜下发展,这种膜可以是漆膜,或者其他涂层,一般不发生在阳极氧化膜的下面。
丝状腐蚀与合金成分、涂层前预处理和环境因素有关,环境因素有适度、温度、氯化物;
层状腐蚀:
剥层腐蚀,也叫剥蚀。
3.铝合金表面处理技术包括哪几个方面
表面机械预处理(机械抛光或扫纹等)
(2)化学预处理或化学处理(化学转化或化学镀等)(3)电化学处理(阳极氧化或电镀等)(4)物理处理(喷涂、搪瓷珐琅化及其物理表面技术改性)等。
搪瓷珐琅:
将无机物的混合物熔融成不同熔点玻璃态物质。
4.铝合金阳极氧化膜的特性有哪些
有:
耐蚀性;
硬度和耐磨性;
装饰性;
有机涂层和电镀层附着性;
电绝缘性;
透明性;
功能性
第二章铝的表面机械预处理
1.预处理的目的:
(1)提高良好的表观条件和表面精饰质量。
(2)提高产品品级。
(3)减少焊接的影响。
(4)产生装饰效果。
(5)获得干净表面。
2.磨光操作要求
(1)磨料种类和粒度的选择:
根据工件材料的软硬程度、表面状况和质量要求等选用;
表面越硬或越粗糙则用较硬及较粗的磨料。
(2)磨光应分多步操作,工件压向磨轮的压力要适度。
(3)新磨轮在黏结磨料前应预先刮削使之平衡后才能粘结磨料。
(4)定期更换新磨料。
(5)根据不同的需要选择合金材料。
(6)选择适当的磨轮转速,一般控制在10~14m/s。
(7)磨光效果取决于磨料、磨轮的刚性和轮子的旋转速度、工件与磨轮的接触压力等因素,以及实践经验和熟练技巧等。
3.磨光和抛光的概念
磨光:
将布轮黏结磨料后的操作。
目的:
去除工件表面的毛刺、划痕、腐蚀斑点、砂眼、气孔等表观缺陷。
;
抛光:
将抛光膏抹于软布轮或毡轮后的操作
4.常见的问题和解决办法:
常见问题:
“烧焦”印。
原因:
(1)磨光轮、磨料和抛光剂的选择不当;
(2)抛光用力不当;
(3)磨触时间过长;
(4)磨触过热。
措施:
(1)在稀碱溶液中进行轻微的碱蚀;
(2)用温和的酸浸蚀:
如铬酸-硫酸溶液,或者质量分数为10%的硫酸溶液加温后使用;
(3)3wt%Na2CO3和2wt%Na3PO4,溶液在40~50℃温度下处理,时间为5min,严重的可延长至10~15min
经上述处理清洗并干燥后,应立即用精抛轮或镜面抛光轮重新抛光。
预防:
采用适当的磨光轮、抛光轮;
采用适当的抛光剂;
工件与抛轮的磨触时间要适当掌握。
第三章铝的化学预处理
1.铝材的脱脂方法有哪些工艺原理分别是什么
1)脱脂方法:
酸性脱脂、碱性脱脂和有机溶剂脱脂。
清除铝表面的油脂和灰尘等污染物,使后道碱洗比较均匀,提高阳极氧化膜的质量
2)
(1)酸性脱脂的作用机理:
在以H2SO4、H3PO4和HNO3为基的酸性脱脂溶液中,油脂发生水解反应,生产甘油和相应的高级脂肪酸,达到脱脂的目的。
(2)碱性脱脂的作用机理:
碱与油脂发生皂化反应,生成可溶性的肥皂,用皂化反应消除油脂与铝材表面的结合,达到脱脂的目的。
(3)有机溶剂脱脂的作用机理:
利用油脂易溶于有机溶剂的特性进行,既能溶解皂化油,也能溶解非皂化油,具有很强的脱脂能力,且速度快,对铝无腐蚀性,达到脱脂的目的。
2.碱洗的目的、存在哪些缺陷相应的对策应如何
1)目的:
去除表面的赃物,彻底去除铝表面的自然氧化膜,显露出纯净的金属基体,为后续的表面处理主工序做好准备。
2)碱洗的三大缺陷:
外观粗糙、斑点、流痕。
3)
(1)外观粗糙:
是碱洗法生产砂面铝材时常见问题,常是由原始铝材存在组织缺陷(粗晶或金属间化合物沉淀粒子大)引起;
提高原始铝材的内在组织质量才能从源头上解决问题。
A:
挤压用的铝棒原始晶粒尺寸大。
B:
铝棒加热温度偏高或挤压速度太快。
C:
采用的挤压机吨位偏小。
D:
挤压后淬火不足。
E:
碱洗速度太快。
对策:
选用晶粒度复合国家标准的挤压铝棒;
控制好挤压制品的出口温度;
加强挤压后的淬火;
合理控制碱洗速度等。
(2)斑点:
是铝材表面处理的致命缺陷:
中断后续工序或报废回炉处理。
熔炼铸棒时加入回收铝的比例太高。
Al2O3熔点高达2050℃,熔炼时不熔化,仅是破碎;
碱洗过程中的浸蚀导致雪花状腐蚀斑点。
对策:
控制阳极氧化膜的回收铝的比例,应小于10%;
熔体的精炼除渣,铸造前熔体静止约25min和熔体过滤等。
B:
水中氯离子含量高。
当铝材的材质品质较差,而所用水的氯离子含量也较高时,碱洗或碱洗前后水洗都会显露出腐蚀斑点。
改善原始铝材的材质;
采用复合国家标准的自来水;
改用硝酸或硝酸加硫酸除灰;
在水槽镍加入1~5g/LHNO3也可有效抑制氯离子的腐蚀影响。
C:
大气腐蚀。
铝材在沿海大气环境中放置约3天、腐蚀性气氛熔炼炉旁、阴雨天气等其表面常有腐蚀斑痕或斑点形成。
缩短原始铝材转入阳极氧化的周期时间;
带阳极氧化的原始铝材放置在环境干燥、空气良好的位置;
对长时间放置或阴雨天,可对原始铝材进行适当的遮盖处理等。
挤压“热斑”。
铝材与出料台的导热良好的石墨辊相接触,因局部冷速不同,导致铝材内有析出相(Mg2Si相,温度范围400~250℃)形成,呈现间隔状斑点。
控制挤压出料台的运行速度(应大于铝的挤出速度);
采用导热效果差的其他耐热材料替代石墨辊;
借枪风冷淬火力度;
快速将挤压出口铝材降至250℃以下。
(3)流痕:
碱洗工艺条件和操作不当造成碱洗流痕缺陷(碱洗速度太快和转移速度太慢)。
加快转移。
降低碱洗槽液温度。
降低槽液中的NaOH浓度。
D:
铝材装料过密,应适当减少。
3.除灰的目的是什么铝合金表面除灰有哪几种方法
去除表面挂灰,防止后道阳极氧化槽液的污染,提高氧化膜质量。
方法:
硝酸除灰,硫酸除灰,
4.氟化物砂面处理的缺陷和对策是什么
氟化物砂面处理是利用氟离子使铝材表面产生高度均匀、高密度点腐蚀的一种酸性浸蚀工艺。
缺陷与对策:
(1)上表面有斑痕:
槽内沉淀物较多、氟离子浓度较低时,反应强度较弱,沉淀物在吕爱表面上沉积或停留过久,阻碍氟离子的正常腐蚀。
清除槽内过多的沉淀物、降低铝材密度、添加适量的氟化氢铵和添加剂,提高氟离子浓度,增加反应强度。
(2)表面不易起砂:
槽液受前道酸脱脂的污染而使PH降低,氟离子和添加剂浓度不足。
用氨水或氟化铵调节PH值、补加氟化氢铵和添加剂等。
(3)表面沙粒太粗:
槽内氟离子浓度太高或添加剂不足,或处理时间太长。
采取相应的措施控制。
(4)表面光泽度有差异:
槽工艺条件控制不当,或选用添加剂不适当,或铝材存在问题。
(5)局部不起砂:
局部存在复合氧化膜。
调整工艺流程,如磨光、抛光、重新酸洗或碱洗等。
第四章铝的化学抛光和电化学抛光
1.简述化学抛光和电化学抛光的机理的异同点。
1)化学抛光:
通过控制铝材表面选择性的溶解,使表面微观凸部比凹部优先溶解,达到表面平整和光亮的目的。
2)电化学抛光,又称电解抛光。
原理与化学抛光相似,依靠选择性溶解表面凸出部分而达到平整光滑,不同的是有外加电流作用,处理时间较短
3)共同点:
抛光机理相同;
不同点:
电化学抛光在处理过程中施加了电流,化学抛光使用的是化学氧化剂。
2.化学抛光和电化学抛光具有哪些优点
化学抛光和电化学抛光与机械抛光相比较,具有如下优点:
(1)设备简单,工艺参数易调控,节省成本等以及表面更光亮;
(2)可处理大型零部件或大批量的小型零部件,以及复杂形状的工件;
(3)表面更洁净,无残留的机械抛光粉尘,具有良好的抗腐蚀性;
(4)化学抛光的表面镜面反射率更高,金属质感也较好,表面不会形成粉“霜”。
3.简述化学抛光和电化学抛光的缺陷和对策。
1)化学抛光缺陷及对策(以磷酸-硫酸-硝酸工艺为例)
(1)光亮度不足:
铝材的成分影响、硝酸的含量影响等。
采用高纯铝、控制硝酸的浓度,抛光前的铝材要干燥。
(2)白色附着物:
铝溶解过多,需控制其在槽液中的含量。
调整槽液中的溶铝量到正常范围。
(3)表面粗糙:
硝酸含量过高,反应过于剧烈;
或Cu含量过高。
应严格控制硝酸含量;
提高材质内部质量、减少添加剂量等。
(4)转移性腐蚀:
化学抛光后转移到水洗过程中迟缓造成;
应迅速转移至水中进行清洗。
(5)点腐蚀:
绿箭表面气体累积形成气穴而产生;
或因硝酸或Cu含量偏低造成。
应合理装料,增加工件倾斜度,加强搅拌使气体逸出。
清洗表面干净;
控制硝酸含量等。
2)电化学抛光缺陷及对策(以磷酸-硫酸-铬酸工艺为例)
(1)电灼伤:
导电借助面积不足、接触不良、工件通电电压上升过快、电流密度瞬间过大等;
注意工件与电夹具接触良好、接触面积满足大电流需要,施加电压升压不宜过快等。
(2)暗斑:
电流密度过低、电力线局部分布不均匀等
装料量不宜过多、避免电力线分布不到的死角区等。
(3)气体条纹:
气体逸出造成
装料时使工件的每个面倾斜,装饰面垂直放置且朝向阴极、避免气体聚集等。
(4)冰晶状附着物:
槽液中溶铝量太高或者磷酸含量高而形成磷酸铝沉淀。
降低槽液中的溶铝量、或降低磷酸含量等
第五章
第六章铝阳极氧化与阳极氧化膜
1.铝阳极氧化膜分类:
(1)壁垒型:
也叫屏蔽型或阻挡层氧化膜,紧靠金属表面,致密无孔、薄,厚度取决于氧化电压,不超过μm,主要用于电解电容器。
(2)多孔型:
由两层氧化膜组成,底层是阻挡层,与壁垒膜结构相同的致密无孔的薄氧化物层,厚度与电压有关;
主体部分是多孔层结构,其厚度取决于通过的电量。
(阻挡层:
指多孔型氧化膜的多孔层与金属铝分隔的,具有壁垒膜性质和生成规律的氧化层。
)
2.多孔型氧化膜的厚度、结构和成分
多孔型阳极氧化膜组成:
阻挡层和多孔层;
阻挡层的结构和形成规律相当于壁垒型氧化膜;
多孔层的生成规律、结构和成分与阻挡层完全不同。
1)阻挡层的厚度:
取决于外加氧化电压,与氧化时间无关。
成膜率或成膜比δb/Va;
壁垒型氧化膜的成膜率大于多孔型氧化膜的阻挡层的成膜率。
多孔层的厚度:
总厚度=多孔层+阻挡层;
总厚度与电流密度和氧化时间的乘积(即通过的电量)成正比
2)阻挡层的成分:
致密无孔的非晶态氧化物。
多孔层的成分:
非晶态的Al2O3,但不是纯的。
3)阻挡层的结构:
双层结构。
外层:
含有溶液阴离子;
内层:
基本上由纯氧化铝组成。
多孔层结构:
含有γ-Al2O3和α-AlOOH;
非晶态Al2O3,水的渗入氧化膜逐渐转化为假勃姆体α-AlOOH。
第七章阳极氧化工艺
1.硫酸阳极氧化的工艺影响