钠镁铝钾锰钡汞有什么用

任何化学反应没有完全反应的，都是达到一定的平衡，我们做铝合金的时候会产生很大氧化铝，但是对材料做化学分析的时候却发现材料内有一定浓度的Na，是一个道理。

百度百科提供反应在1000～1200℃时，都只能生成少量的钡（达到平衡，含有一定的ba，同时由于其沸点较低，所以会想真空中挥发），用真空泵将钡蒸气不断地从反应区转移到冷凝区（得到Ba），反应才能不断向右进行。不断的生成Ba，

铸造铝合金中的共晶硅相在自然生长条件下会长成片状。这种形状的脆性相严重地割裂了基体，降低了合金的强度和塑性，因而需要使之改变成有利的形态。变质处理是改善共晶硅形态的有效途径。

变质处理

1.钠变质处理

(1)金属钠变质 直接将金属钠加入铝液中，将使共晶硅变质。国内钠的加入量为0.1%(质量分数)左右，将其压入靠近坩埚底部， 1 ~ 2min反应完毕。因钠的沸点低、活泼，处理时将引起铝液沸腾和飞溅。钠极易与水反应，生成氧化钠和[H]，造成不良影响。钠的密度小，容易产生密度偏析，结果坩埚的上部铝液中钠量过多，造成过变质现象而下部的铝液，因钠量过低而变质不足，因此，要注意搅拌。目前该工艺应用较少。

(2)钠盐变质 目前在生产中应用广泛的钠变质剂是含氟化物的钠盐和钾盐，起变质作用的主要是NaF。

钠变质处理过程中，要注意防止过变质组织的出现，否则会对性能产生不利影响。出现过变质组织是钠在局部区域含量过高所致。其主要原因是:没有采取细化初晶α的处理，变质剂易分解，且处理温度偏高或变质元素在铝液中产生偏析，从而使初晶α相集聚，于是造成初晶α间隙中钠含量过高，致使过变质带出现。

如果变质温度低，则反应速度慢，变质反应时间长。一般操作为:撒上变质剂，覆盖10~15min后，搅拌2min；或覆盖10~15min后，将已结壳的变质剂压入铝液内2~3min。其变质效果可维持30~4Omin。

钠盐变质的缺点为:加入量较大，能耗大，变质反应时间较长，对坩埚有一定的腐蚀作用。

近年来发展了双色质块。它分为上下两层，以颜色区分，上层熔点高，在铝液保温停留时，以一定速度向铝液提供钠，使之不衰退下层熔点低，反应速度快，使铝液在15min之内达到变质。这样，可维持变质时间2~3h，加入的质量分数为1.2% -1.3%，可满足低压铸造和金属型小件铸造的工艺要求。

(3)无毒变质剂 为了减少公害，应尽量少用或不用氟盐做变质剂。国内相继出现了几种无毒变质剂，其中一种是在750℃时发生反应而生成钠，使合金液变质：

Na2C03 = Na20 + CO2

Na20 + Mg = MgO + 2Na

CO2 + 2Mg = 2MgO + C

Na2C03 + 3Mg = 3MgO + 2Na + C

无毒变质剂是否对铝液有氧化作用，有待深入研究。

2.锶变质处理

近十年来，锶变质剂获得了广泛应用，似具有取代钠变质剂的趋势。

锶变质剂与钠盐变质剂具有同等效果。但锶变质具有以下主要优点:氧化少，易于加入和控制，过变质问题少锶不易挥发，故可延长变质的有效时间处理方便，无蒸气析出变质剂易于保存处理后，合金流动性好，对铸件壁厚的敏感性小。

由于锶的密度比铝液大，故呈悬浮状态沉淀，与铝液接触时间长，利用率可达60%~90%。通常较为合理的含量是0.01%~0.02%(质量分数)。若质量分数超过0.03%，则在共晶区内以初晶析出Al4SrSi4若质量分数超过0.08%，则对伸长率影响很大。锶吸收氢气倾向大，处理后应脱气。因与氯气的反应激烈，所以应选用氮气除氢。为了变质处理更有效，必须有一定的保持时间，这取决于中间合金中的Al4Sr的含量。日本开发了一种含Sr90%、Al10%(质量分数)的Ohromasco新型中间合金，用于生产效果极好。经锶变质剂处理后的铝合金，在重熔处理后，变质效果不会有明显的损失，可以获得永久性变质处理的效果。

Faderal.Mogul公司用锶做变质剂，每月生产24000只活塞。采用容量27t的熔炼炉熔化的铝液经过和含氮87%、含氯13%(体积分数)的混合气体，在容量为900kg的浇包中脱气，然后转入保温炉，加入Al-Si-Sr(质量分数

为14%Si，10%Sr)中间合金，在676℃加入时，流动性提高17%，而在665℃加入时，流动性可提高32.5%。因此，锶变质可降低铝液浇注温度。

俄罗斯使用长效变质剂处理AJI4合金液，其中以Al-Sr中间合金的方式最合理、方便，变质效果最好，主要表现为提高了铸件力学性能，延长了有效变质时间。工艺如下:经氮气精炼后在720 ~ 740℃用钟罩压入，Al-Sr中间合金块度5 ~ 15mm，加入含Sr30%(质量分数)的Al-Sr中间合金，经20 ~ 25min浇注，铝液保持6h，每隔1h取样一次。Al-Sr30%中间合金加入量为金属液质量的0.05%~ 0.07%，Al-Sr54%的中间合金加入量以0.06% ~0.08%最佳。铸件经T6处理，抗拉强度250 ~ 280MPa伸长率4% ~6%硬度70 ~ 90HBS。

国内的生产经验表明，加入ωSr=0.02% ~ 0.03%可获得良好的变质效果。生产上多用Al-Sr(ωSr=10%)或Al-Si-Sr(ωSr=10%)合金形式加入。变质温度为720 ~ 730℃。

锶是长效变质剂，变质有效时间达6-8h，重熔后仍有变质效果，无过变质现象。变质后，铝液流动性有所下降，故浇注温度要适当提高。锶变质的铝液针孔倾向较大，当铝液中存在氯、氟和磷时，与锶起反应，使变质作用消失，故不能用氯盐和氟盐精炼，不能用含磷的回炉料。

3.稀土变质处理

加入0.03% - 0.05%(质量分数)的La、Eu、Ce或混合稀土金属，可使Al-Si合金的共晶硅变质，其变质寿命较长。生产中多以混合稀土合金的中间合金形式加入，加入量为0.2%-0.3%(质量分数)，这些合金同时兼有净化铝液作用。变质和精炼需要30~40min的孕育期。可以将稀土变质剂同炉料一起投入。变质温度720~740℃。使用回炉料时，要考虑其中的稀土含量。稀土变质剂对坩埚无腐蚀作用，能改善铝液的流动性。

4.锑变质处理

向合金中加入ωSb=0.1% ~0.5%的锑，使共晶硅细化，习惯上称为锑变质。变质温度720 ~ 740℃，变质处理存在约15 ~ 20min的孕育期，生产上多以Al-Sb(ωSb=5%~8%)合金加入。

锑是长效变质剂，变质寿命约100h，重熔后，仍有变质效果，对坩埚无腐蚀作用，铝液氧化吸气倾向小，不影响铝液的流动性。

应注意防止密度偏析。此外，钠能中和锑的变质作用:

Sh+3Na=Na3Sb

所以不能将钠与锑复合使用。

锑变质对冷却速度敏感，冷却速度快时，变质效果显著，故锑变质适用于金属型铸造。

除上述几种元素外，钡、铋等也有变质作用，这里不作叙述。

变质机理

变质的机理是多年来国内外学者致力研究的一个理论问题。深入了解变质过程中硅相的生长方式以及变质处理如何使这种生长方式得以改变，对于发展变质处理技术，无疑具有重要的作用。早期的变质处理理论常常是根据变质处理过程的一些现象来分析和臆断，难免与真实不符或片面。近年来由于晶体学理论的发展和电子显微镜等近代实验技术的应用，才有可能建立科学的变质理论。

1.早期的变质机理学说

早期的学说认为变质是由于Na增大合金结晶过冷度的作用。在通常的Al-Si合金中常含有微量的P，在未经变质前以AlP化合物形式存在。这种化合物的晶格结构与硅相同，都属于金刚石型，且晶格常数也相近(AlP的晶格常数为0.545μm，而Si为0.542μm，两者的失配度仅为0.5%)，因而两者之间存在有共格关系。Si原子在铝液中又有很高的扩散速度，因而在共晶结晶过程中，Si即以AlP为晶核而在其上迅速长大。加Na变质后发生AlP + 3Na→Al + Na3P，生成的Na3P则与Si的晶格不同。因而变质处理的作用是消除了铝液中固有的晶核，从而使合金过冷至更低的温度才开始以均质形核为特征的结晶过程。在大的结晶过冷条件下形成大量的Si的均质晶核，因而使共晶硅细化。结晶过冷学说是从形核的角度来阐述变质的效果，但不能说明变质处理前后硅的共晶晶体形状发生的根本变化。

吸附薄膜学说认为，Na的变质作用是在Si的晶体表面形成一层对Si晶体生长起阻碍作用的Na的吸附薄膜。Na是表面活性元素，当铝液中生成Si晶体后，Na原子即富集在Si晶体与铝液的界面上，形成正吸附。由于表面活性元素的吸附有选择性，使得Si在不同的生长方向受到不同程度的抑制，在Si晶体的主要生长方向受到Na吸附薄膜的阻碍作用比其他方向更大，因而使得共晶硅成长为颗粒状。吸附薄膜学说虽比结晶过冷学说前进了一步，但仍未能正确阐明硅晶体的生长机制以及Na变质对于生长机制的影响。近年来，用深腐蚀方法显示铝硅合金中共晶硅的空间形状，并用扫描电子显微镜进行观察发现，在Na变质的铝硅合金的金相磨面上观察到的大量细小的共晶硅颗粒原来是带有很多细小晶枝的硅晶体的剖面，而不是单独的细小晶粒，因此这一学说也未能反映真实的情况。

2.近期的变质机理学说

近年来国内外有两种具有代表性的变质机理学说，即孪晶凹谷(TPRE)机制学说和界面台阶机制学说。

(1)孪晶凹谷机制学说 孪晶凹谷机制学说的要点如下:

1)硅的晶体结构特性与孪晶凹谷生长机制。硅的晶体属于金刚石立方型晶体结构(如下图)。由于晶体结构的特性使得晶体的生长是各向异性的，其中生长最慢的方向是垂直于最密排的(111)晶面的，即沿[111]晶向，而沿较不密排晶面的[211]系列的晶向则生长得较快。而且在硅晶体生长中易于沿(111)晶面长成孪晶，并且在孪晶的结晶前沿形成141°的凹谷。此凹谷处有较低的能位，容易接钠铝液中的Si原子或由Si原子构成的四面体，这样就更加速了沿[211]晶向的生长速度，从而促使硅晶体长成片状，可能是单片，也可能是出于同一结晶核心而以辐射状向四周伸展的一组硅片。但无论是单片或组片，硅片的面是与晶体的(111)晶面平行的。

a) 硅四面体(剖面线所示面为(111)晶面) b) 金刚石立方晶体中的多层孪晶

然而硅晶体的片状生长并不是一成不变的，在生长过程中会产生分枝和改变生长方向。分枝经常是产生70.5°的方向改变，形成的枝晶仍保持沿[211]晶向的择优生长趋势。至于产生分枝的驱动力则是由于当硅晶体以辐射状向外生长时，硅晶体生长端之间的距离不断增加，造成原子扩散距离变长，而分枝则使其缩短，从而有利于晶体的生长。至于晶体不断改变生长方向则是由于重复产生晶体分枝的结果。

硅晶体产生分枝和改变生长方向的倾向与合金的结晶过冷度及硅晶体生长的孪晶凹谷生长机制是否受到抑制有关。在结晶过冷度极小和孪晶凹谷机制不受阻碍时，硅晶体将一直向前伸展而不产生分枝或变更生长方向反之则会产生分枝或变更方向，由此就产生两种变质方法，即激冷变质和微量元素变质。用Na或Sr对铝硅合金的变质，即属于微量元素变质。

2)Na的变质作用。用Na进行变质处理后，铝液中含有大量Na原子。由于Na原子的选择性吸附，使硅晶体生长前端的孪晶凹谷处富集有Na的原子，从而降低了硅原子或硅原子四面体长上去的速度，因而使孪晶凹谷生长机制受到抑制。当这种机制被有效地抑制时，硅晶体的生长方向即改变晶向。这样就使得硅晶体由片状变为圆断面的纤维状。孪晶凹谷生长机制的抑制，也促进了硅晶体的分枝，因而Na变质使共晶硅由片状变成高度分枝的、弯曲而具有圆断面的纤维状。

硅晶体生长机制的改变导致了AI-Si共晶体生长方式的变化。在未经变质条件下，硅与铝的共晶结晶属于小晶面/非小晶面共生方式。作为小晶面相的硅具有比铝快得多的生长速率，因而固-液界面是不平滑的，硅晶体总是有一段超前距离。在这种生长条件下，共晶体的形态由主导相硅相所决定。经过Na变质后，由于生长机制的改变，硅晶体的生长速率比在未变质条件下大为降低，国-液界面是平滑的，硅相的超前量为零，硅相由小平面型生长变为非小平面型生长。硅相与铝相伴同生长的结果形成互相协调的共晶组织。

3)激冷变质与微量元素变质的复合作用。采用激冷变质，即通过加大冷却速率，增大硅晶体生长前沿处的过冷度，也能收到一定的变质效果。激冷变质的作用在于改变共晶两相的扩散速率，因而使铝相生长速率的降低程度比硅相小。同时硅相的小晶面结晶倾向随过冷度的增加而减小，因而当达到一定的临界转变温度时，能形成纤维状生长方式。增大结晶过冷度也有利于促进密集分枝。微量元素变质与激冷变质具有复合的作用。如经过同样变质处理的铝液，在薄壁铸件上产生的变质效果比厚壁铸件大。又如金属型铸造时，辅之以Na变质，可使纤维状硅晶体进一步细化，而使合金的力学性能得到进一步的提高。

(2)界面台阶机制学说 界面台阶机制学说的要点如下:

1)界面台阶生长源。这种理论根据试验研究结果指出，在未经变质的铝硅合金中，生长中的硅晶体表面上只是偶然地存在有孪晶，其密度极小。而在晶体生长前沿上，存在很多固有的界面台阶。这些台阶提供了适于接钠铝液中硅原子或硅原子八面体的场所，从而使硅晶体择优生长成为板片状。当通过激冷变质时，可供共晶硅细化，并促进密集分枝，使之呈纤维状生长。由于过冷度增大，硅晶体生长的各向异性受到抑制，因而晶体的横断面近似于圆形。尽管如此，硅晶体的生长机制并未因激冷而发生根本的变化，仍是以界面台阶作为生长源。

2)Na的变质作用。当将铝硅合金用Na(或Sr等)变质剂进行变质处理后，硅晶体的生长动力学发生了根本的变化。其一是Na原子吸附于硅晶体生长前沿的界面台阶处，"毒化"了界面台阶生长源，使之不能再起接钠硅原子的作用其二是由于Na变质处理的作用，在硅晶体表面上产生了高密度的孪晶(称为诱发孪晶)，而由孪晶凹谷代替界面台阶来接纳硅原子，从而构成硅晶体的生长源，即TPRE机制在硅晶体生长过程中起统治作用。

这种理论将诱发孪晶的产生归因于吸附Na原子使相邻晶面上Si原子的排列发生变化。Na原子吸附在硅晶体生长前沿处的密排，由于与Si原子在尺寸上的差别，使得该层原子的排列发生变化，从而在与其相垂直酌面上形成孪晶。根据理论计算，当尺寸因数即r变质剂/rSi = 1.648时，最适于形成孪晶。实际上，尺寸因数与这一理论值相接近的元素(Na为1.58)均有诱发孪晶的条件。

3)变质处理条件下硅晶体的结构。变质处理后，硅晶体按照孪晶凹谷机制生长的结构中，晶体主干沿[100]晶向生长，而分枝则沿[211]晶向(多数情况下有四个对称的晶枝在空间中互成90°)生长。这种理论认为，变质处理并不使硅的小晶面生长方式有所改变。同时，硅晶体的生长仍保留其各向异性的特征，表现在硅晶体(包括主干和晶枝)的横断面仍为片状。

上面介绍的关于共晶硅生长的两种机制理论-孪晶凹谷生长机制和界面台阶生长机制都有大量试验研究作为依据，具有可信性。但两种理论中有一些方面是不一致的，因而关于这一理论问题，还有必要作进一步的研究。

变质效果检验

1.断口检验

用砂型或金属型浇注φ20mm的圆棒，凝固冷却后击断，观察其断口。如果断口呈银白色，晶粒细小，呈丝绒状，无硅相的小亮点，则表明变质良好若断口呈暗灰色，晶粒粗大，有明显的硅相亮点，则表明变质不足，需要再次变质。

2.热分析法

根据各变质元素对AI-Si合金凝固特性的影响不同，可以通过热分析曲线加以判别。

(1)钠和锶的变质检验 钠变质铝液的冷却曲线特点是:①共晶平台的温度比未变质要低8℃左右②典型的共晶平台表现为两个阶段，先是伪平台(pseudo-shelf)，而后转为真正的平台，约565℃。锶变质的过冷度约4℃。

(2)锑变质的检验 锑变质引起冷却曲线的过冷度较小，约2 ~ 3℃，处于一般热电偶的误差范围之内，因此影响了测报率。可用凝固时间作为锑变质程度的判据。对一定成分的合金和在一定的凝固条件下，存在着一个临界的凝固时间，若共晶凝固时间<临界的凝固时间，则变质否则变质不良或不变质。

铝合金变质剂的变质效果和特点

1）钠盐变质剂变质方法

Na可使共晶硅的结晶由短圆针状变为细粒状，并降低共晶温度，增加过冷度，细化晶粒。其细化效果，对冷的慢的砂型、石膏型铸件而言比较好，还有分散铸件（铸锭）缩窝的作用，这对要求气密性好的铸件有重要的作用。钠盐变质法的成本低，制备也比较简单，适合批量小、要求不很高的产品，其缺点是：钠是化学活泼性元素，在变质处理中氧化、烧损激烈、冒白色烟雾，对人体和环境都有危害，操作也不太安全，特别是易使坩埚腐蚀损坏，它的充分变质有效时间短，一般不超过1h。钠还使Al-Mg系合金的粘性增加，恶化铸造性能，当钠量多时，还会使合金的晶粒催化，所以Al-Mg系合金和含Mg量高于2%的Al-Si合金，一般都不用钠盐变质剂来进行变质处理，以免出现所谓“钠脆”现象

2）铝锶中间合金变质法

这是国外使用的较多的一种长效变质方法。加入量为炉料总重量的0.04-0.05%的Sr。其优点是变质效果比钠盐好，氧化烧损也比钠盐小，有效变质持续时间长，对坩埚的腐蚀性也比钠盐小，因而可使坩埚的使用寿命延长。这种变质法操作也比使用钠盐安全卫生，不产生对人体和环境有害的气体，变质效果也比钠盐好，一般有80-90%的良好变质合格率。其缺点是：成本比钠盐高，要预先配制成中间合金（否则就要采用锶盐变质剂），没有钠盐那样的有分散铸件缩窝的作用。

3）铝锑中间合金变质法

这种方法也是用的较多的一种长效变质方法。加入量为炉料总重量的0.2-0.3%的Sb，可获得长效变质效果，即使到铝合金重熔，此变质效果仍起作用。其变质效果与合金的冷却速度有关，冷却速度快（如在金属型中铸造），变质效果好；冷却速度慢（如在石膏型、砂型中铸造），则变质效果差。但应注意，已经过钠盐或锶盐或铝锶中间合金变质过的铝合金不能再加Sb来变质，因为这样会形成Na3Sb化合物而使合金的晶粒粗大、性能变坏，从而反使钠、锶的变质效果降低。

4）SR813磷复合细化剂和SR814磷盐复合细化剂孕育法

这是近年开发的一种适合过共晶型铝硅合金的初晶Si的细化剂。因为P在铝合金液中形成AlP的微细结晶核种，细化晶粒的效果很好，有效持续孕育时间也长，但它会与Na、Sr、Sb形成化合物，降低它们对共晶硅结晶的细化效果，所以，已经使用Na、Sr、Sb作过变质处理的铝合金，不要再加P来作变质处理。

5）铝钛中间合金变质法

其中含有4%左右的钛，钛是细化晶粒效果很好的元素，形成的TiAl3成为初晶α枝晶的异质结晶核种，能有效地细化晶粒和防止铸造裂纹，对易产生铸造裂纹的Al-Cu-Mg合金（如ZL207）很合适。由于钛量太多，又是通过与炉料一起熔化、扩散、融合来细化晶粒的，故其细化效果虽没有钛硼熔剂好，但仍可达到一级晶粒的效果。其次是TiAl3的密度比铝合金液大，如合金保温时间过长，就有可能沉降，凝聚成夹杂物，要严格注意。

6）钛硼熔剂细化法

由于钛硼熔剂中同时含有Ti和B两种细化晶粒作用很强的元素，它们在铝合金液中形成TiAl3和TiB2，未熔化的TiAl3和不熔化的TiB2（其相对密度4.4，熔点为2900℃）都残留在铝合金液中，成为铝合金的初晶α枝晶组织的有效异质结晶种。 这种熔剂细化晶粒的优点是：①因为有Ti、B两个细化晶粒的元素和Ti含量为Al-Ti中间和金的8倍，故细化晶粒的效果非常好，比Al-Ti中间合金的效果大很多；②处理成本比用Al-Ti中间合金低很多；③熔剂成块状，省去了熔化配制中间合金的许多费用，烧损也少；④储存省面积，很简便，且块重标准化，用前无需称重；⑤熔剂块自沉降、自扩散、利用率高、简化了操作，改善了劳动条件和减轻了劳动强度；⑥适用范围广，既适用铸造铝合金，又适用变形铝合金；既适用纯铝，又适用铝合金。

其缺点是：TiB2和TiAl3一样，密度也比铝合金大，如保温时间过长，也会自沉降，凝聚成夹杂物。

7）铝钛硼丝细化法

这是一种最先进的细化晶粒的现代科技方法。其优点是：①细化效果好，细化剂实际利用率高，使用量大大节省；②由于细化剂均匀地进入所有待细化的铝合金液，故细化后的组织均匀，无粗细晶粒交错的混晶区，从而大大提高了合金的强度和延伸率，减少了裂纹等废品；③避免了上述TiAl3和TiB2的沉降，凝集所引起的夹杂和熔炉的结瘤，减少了清炉和洗炉的工作量；④很适合长时间大批量的连续铸造；⑤实现了细化处理自动化无人化，省人省事；⑥使细化处理和合金液凝固时间大为缩短，提高了生产效率；⑦因无TiAl3和TiB2等夹杂物的沉降、凝集，使产品在阳极氧化处理后的表面质量好，特别是箔材、印刷板、激光全息膜、饮料罐和食品罐等薄或超薄铝材的最理想的细化剂。很适用作变形铝合金的晶粒细化处理。

8）稀土变质法

利用Al-RE中间合金的稀土变质法，是在铝合金液温度为720-760℃时，加入占炉料总重量的0.2-1.0%的Al-RE中间合金。其优点是它对α（Al）及共晶组织均有明显的细化效果，还兼有较好的精炼净化作用，可显著提高合金的机械性能，变质有效时间也长。缺点是当操作不当时，会使稀土氧化，烧损也较大，还可能产生高熔点的偏聚物沉降。

9）铝钡中间合金变质法

这是利用1-4%Ba-Al中间合金或钡盐来对铝合金液进行变质处理的方法。其优点是变质过程中无吸气倾向，合金经变质处理强度高，不腐蚀坩埚，也不污染环境。缺点是变质效果不如钠，变质效果受冷却速度的影响大，变质后合金的延伸率提高不多。

10）纯碲变质法

其加入量为炉料总重量的0.05-0.1%，处理温度为740℃左右。其优点是变质后合金的性能与钠变质的相当，合金重熔后其变质效果基本不变。缺点是变质效果也受合金的冷却速度的影响，且变质效果不够稳定。

11）用K2ZrF6变质法

用含K2ZrF698%的锆盐来对铝合金作变质处理，加入量为炉料总重量的0.5-1%，在730-750℃时加入。它对α（Al）及共晶硅均有细化作用，也有精炼作用，K2ZrF6不吸潮，储存使用都很方便，对铸件壁厚不敏感。缺点是处理时对环境有一定的污染，容易产生夹杂。

代号矽 铁 铜 锰 镁 铬锌钒钛钡镓铅锆其他铝每种总和60630.20-0.60.350.100.100.45-0.90.100.10 0.10 0.050.15剩馀的

铝合金是由多种元素制成的合金，成份包含：硅Si、铁Fe、铜Cu、锰Mn、镁Mg、铬Cr、锌Zn、钛Ti。

铝和铝合金可以用各种不同的方法熔炼。常使用的是无芯感应炉和槽式感应炉、坩埚炉和反射式平炉（使用天然气或燃料油燃烧）以及电阻炉和电热辐射炉。

炉料种类广泛，从高质量的预合金化铸锭一直到专门由低等级废料构成的炉料都可以使用。

扩展资料：

6061铝合金元素

6061铝合金的主要合金元素是镁与硅，并形成Mg2Si相。若含有一定量的锰与铬，可以中和铁的坏作用；有时还添加少量的铜或锌，以提高合金的强度，而又不使其抗蚀性有明显降低。

导电材料中还有少量的铜，以抵销钛及铁对导电性的不良影响；锆或钛能细化晶粒与控制再结晶组织；为了改善可切削性能，可加入铅与铋。

在Mg2Si固溶于铝中，使合金有人工时效硬化功能。6061铝合金中的主要合金元素为镁与硅，具有中等强度、良好的抗腐蚀性、可焊接性，氧化效果较好。

参考资料：百度百科-铝合金

铝合金的变质处理

变质处理指的是向金属液内添加少量物质，促进金属液生核或改变晶体生长过程的方法。而铝合金制造过程中变质处理是必不可少的工艺，加入不同的变质剂对合金的工艺性能有着不同的影响。

铝合金的制备主要有铸造和压力变形两种。铝合金制造过程中的缺陷有氧化夹渣、气孔气泡、缩松疏松、裂纹等。这些缺陷严重影响铝合金的性能，容易造成断裂和磨损。为了防止这些缺陷的产生，提高铝合金的工艺性能，加入变质剂就是一种有效的措施。变质处理的目的主要是细化晶粒、改善脆性相、改善晶粒形态和分布状况。变质处理的机理众说纷纭，主要分为两种：一是不溶性质点存在于金属液中的非均质晶核作用二是以溶质的偏析及吸附作用。在变质剂完全溶解于金属液且不发生化学反应生成化合物的情况下，变质剂就像溶质一样，在凝固过程中，由于偏析使固/液界面前沿液体的平衡液相线温度降低，界面处成分过冷度减少，致使界面上晶体的生长受到抑制，枝晶根部出现缩颈而易于分离。同时，由于变质剂易偏析和吸附，故阻碍晶体生长的作用也加强。因此，往往只需加入少量变质剂，就能显著细化晶粒。其中，不同的变质剂所发挥的作用有所不同，常见以下几种变质剂：

(1) 钠盐变质剂：Na元素可使共晶硅的结晶由短圆针状变为细粒状，并降低共晶

温度，增加过冷度，细化晶粒。其细化效果，对冷的慢的砂型、石膏型铸件而言比较好，还有分散铸件(铸锭)缩窝的作用，这对要求气密性好的铸件有重要的作用。钠盐变质法的成本低，制备也比较简单，适合批量小、要求不很高的产品，但其缺点是，由于钠是化学活泼性元素，在变质处理中氧化、烧损激烈、冒白色烟雾，对人体和环境都有危害，操作也不太安全，特别是易使坩埚腐蚀损坏，它的充分变质有效时间短，一般不超过1h。钠还使Al-Mg系合金的粘性增加，恶化铸造性能，当钠量多时，还会使合金的晶粒催化，所以Al-Mg系合金和含Mg量高于2%的Al-Si合金，一般都不用钠盐变质剂来进行变质处理，以免出现所谓“钠脆”现象。

(2) 铝锶中间合金变质剂：这是国外使用的较多的一种高效变质方法。加入量为炉

料总重量的0.04-0.05%的Sr。其优点是变质效果比钠盐好，氧化烧损也比钠盐小，有效变质持续时间长，对坩埚的腐蚀性也比钠盐小，因而可使坩埚的

使用寿命延长。这种变质法操作也比使用钠盐安全卫生，不产生对人体和环境有害的气体，变质效果也比钠盐好，一般有80-90%的良好变质合格率。其缺点是，成本比钠盐高，要预先配制成中间合金，没有钠盐那样的有分散铸件缩窝的作用。

(3) 铝锑中间合金变质剂：这种方法也是用的较多的一种长效变质方法。加入量为

炉料总重量的0.2-0.3%的Sb，可获得长效变质效果，即使到铝合金重熔，此变质效果仍起作用。其变质效果与合金的冷却速度有关，冷却速度快(如在金属型中铸造)，变质效果好冷却速度慢(如在石膏型、砂型中铸造)，则变质效果差。但应注意，已经过钠盐或锶盐或铝锶中间合金变质过的铝合金不能再加Sb来变质，因为这样会形成Na3Sb化合物而使合金的晶粒粗大、性能变坏，从而反使钠、锶的变质效果降低。

(4) 铝钛中间合金变质剂：其中含有4%左右的钛，钛是细化晶粒效果很好的元素，

形成的TiAl3成为初晶α枝晶的异质结晶核种，能有效地细化晶粒和防止铸造裂纹，对易产生铸造裂纹的Al-Cu-Mg合金(如ZL207)很合适。由于钛量太多，又是通过与炉料一起熔化、扩散、融合来细化晶粒的，故其细化效果虽没有钛硼熔剂好，但仍可达到一级晶粒的效果。其次是TiAl3的密度比铝合金液大，如合金保温时间过长，就有可能沉降，凝聚成夹杂物，要严格注意。

(5) SR813磷复合细化剂和SR814磷盐复合细化剂：这是近年开发的一种适合过

共晶型铝硅合金的初晶Si的细化剂。因为P在铝合金液中形成AlP的微细结晶核种，细化晶粒的效果很好，有效持续孕育时间也长，但它会与Na、Sr、Sb形成化合物，降低它们对共晶硅结晶的细化效果，所以，已经使用Na、Sr、Sb作过变质处理的铝合金，不要再加P来作变质处理。

(6) 铝钡中间合金变质剂：这是利用1-4%Ba-Al中间合金或钡盐来对铝合金液进行

变质处理的方法。其优点是变质过程中无吸气倾向，合金经变质处理强度高，不腐蚀坩埚，也不污染环境。缺点是变质效果不如钠，变质效果受冷却速度的影响大，变质后合金的延伸率提高不多

除了以上几种常用的变质剂，关于细化晶粒的变质剂的研究正在不断进行中。铝钛硼丝细化法是一种最先进的细化晶粒的现代科技方法。其优点是：①细化效果好，细化剂实际利用率高，使用量大大节省②由于细化剂均匀地进入所有待细化的铝合金液，故细化后的组织均匀，无粗细晶粒交错的混晶区，从而大大提高了合金的强度和延伸率，减少了裂纹等废品③避免了上述TiAl3和TiB2的沉降，凝集所引起的夹杂和熔炉的结瘤，减少了清炉和洗炉的工作量④很适合长时间大批量的连续铸造⑤实现了细化处理自动化无人化，省人省事⑥使细化处理和合金液凝固时间大为缩短，提高了生产效率⑦因无TiAl3和TiB2等夹杂物的沉降、凝集，使产品在阳极氧化处理后的表面质量好，特别是箔材、印刷板、激光全息膜、饮料罐和食品罐等薄或超薄铝材的最理想的细化剂。很适用作变形铝合金的晶粒细化处理。稀土变质法利用Al-RE中间合金的稀土变质法，是在铝合金液温度为720-760℃时，加入占炉料总重量的0.2-1.0%的Al-RE中间合金。其优点是它对α(Al)及共晶组织均有明显的细化效果，还兼有较好的精炼净化作用，可显著提高合金的机械性能，变质有效时间也长。缺点是当操作不当时，会使稀土氧化，烧损也较大，还可能产生高熔点的偏聚物沉降。

要想制备优质的铝合金，变质处理就必不可少。当今使用的变质剂已经品种繁多，生产者可以根据成品的性能需求来选择经济实惠的变质剂。然而，人类对材料的性能的追求永不止步。这就说明，变质处理工艺将会更加完善、高效以及经济化。有关变质处理的研究将会成为有色金属领域的热门。

各种元素在铝合金中的作用（包括害处）：

　1.合金元素影响

铜元素

铝铜合金富铝部分548时，铜在铝中的最大溶解度为 5.65%,温度降到302时，铜的溶解度为0.45%。铜是重要的合金元素，有一定的固溶强化效果，此外时效析出的CuAl2有着明显的时效强化效果。 铝合金中铜含量通常在2.5% ~ 5%，铜含量在4%~6.8%时强化效果最好，所以大部分硬铝合金的含铜量处于这范围。

铝铜合金中可以含有较少的硅、镁、锰、铬、锌、铁等元素。

硅元素

Al—Si合金系富铝部分在共晶温度577 时，硅在 固溶体中的最大溶解度为1.65%。尽管溶解度随温度降低而减少，介这类合金一般是不能热处理强化的。铝硅合金具有极好 的铸造性能和抗蚀性。

若镁和硅同时加入铝中形成铝镁硅系合金，强化相为MgSi。镁和硅的质量比为1.73:1。设计Al-Mg-Si系合金成分时，基体上按此比例配置镁和硅 的含量。有的Al-Mg-Si合金，为了提高强度，加入适量的铜，同时加入适量的铬以抵消铜对抗蚀性的不利影响。

Al-Mg2Si合金系合金平衡相图富铝部分Mg2Si 在铝中的最大溶解度为1.85%，且随温度的降低而减速小。

变形铝合金中，硅单独加入铝中只限于焊接材料，硅加入铝中亦有一定的强化作用。

镁元素

Al-Mg合金系平衡相图富铝部分尽管溶解度曲线表明，镁在铝中的溶解度随温度下降而大大地变小，但是在 大部分工业用变形铝合金中，镁的含量均小于6%，而硅含量也低，这类合金是不能热处理强化的，但是可焊性良好，抗蚀性也好，并有中等强度。

镁对铝的强化是明显的，每增加1%镁，抗拉强度大约升高瞻远34MPa。如果加入1%以下 的锰，可能补充强化作用。因此加锰后可降低镁含量，同时可降低热裂倾向，另外锰还可以使Mg5Al8化合物均匀沉淀，改善抗蚀性和焊接性能。

锰元素

Al-Mn合金系平平衡相图部分在共晶温度658时，锰在 固溶体中的最大溶解度为1.82%。合金强度随溶解度增加不断增加，锰含量为0.8%时，延伸率达最大值。Al-Mn合金是非时效硬化合金， 即不可热处理强化。

锰能阻止铝合金的再结晶过程，提高再结晶温度，并能显著细化再结晶晶粒。再结晶晶粒的细化 主要是通过MnAl6化合物弥散质点对再结晶晶粒长大起阻碍作用。MnAl6的另一作用是能溶解杂质铁，形成（Fe、Mn）Al6，减小铁的有害影响。

锰是铝合金的重要元素，可以单独加入形成Al-Mn二元合金，更多的是和其它合金元素一同加入，因此大多铝合金中均含有锰。

锌元素

Al-Zn合金系平衡相图富铝部分275时锌在铝中的溶解度为31.6%，而在125时其溶解度则下降到5.6%。

锌单独加入铝中，在变形条件下对铝合金强度的提高十分有限，同时存在应力腐蚀开裂、倾向，因而限制了它的应用。

在铝中同时加入锌和镁，形成强化相Mg/Zn2，对合金产生明显的强化作用。Mg/Zn2含量 从0.5%提高到12%时，可明显增加抗拉强度和屈服强度。镁的含量超过形成Mg/Zn2相所需超硬铝合金中，锌和镁的比例控制在2.7左右时，应力腐蚀 开裂抗力最大。

如在Al-Zn-Mg基础上加入铜元素，形成Al-Zn-Mg-Cu系合金，基强化效果在所有铝合金中最大，也是航天、航空工业、电力工业上的重要的铝合金材料。

2.微量元素的影响

铁和硅

铁在Al-Cu-Mg-Ni-Fe系锻铝合金中，硅在Al-Mg-Si系锻铝中和在Al-Si系焊条及铝硅铸造合金中，均作为合金元素加的，在基它铝合金 中，硅和铁是常见的杂质元素，对合金性能有明显的影响。它们主要以FeCl3和游离硅存在。在硅大于铁时，形成β-FeSiAl3(或 Fe2Si2Al9)相，而铁大于硅时，形成α-Fe2SiAl8(或Fe3Si2Al12)。当铁和硅比例不当时，会引起铸件产生裂纹，铸铝中铁含量过 高时会使铸件产生脆性。

钛和硼

钛是铝合金中常用的添加元素，以Al-Ti或Al-Ti-B中间合金形式加入。钛与铝形成 TiAl2相，成为结晶时的非自发核心，起细化铸造组织和焊缝组织的作用。Al-Ti系合金产生包反应时，钛的临界含量约为0.15%，如果有硼存在则减 速小到0.01%。

铬

铬在Al-Mg-Si系、Al-Mg-Zn系、Al-Mg系合金中常见的添加元素。600℃时，铬在铝中溶解度为0.8%，室温时基本上不溶解。

铬在铝中形成（CrFe）Al7和（CrMn）Al12等金属间化合物，阻碍再结晶的形核和长大过程，对合金有一定的强化作用，还能改善合金韧性和降低应力腐蚀开裂敏感性。但会场增加淬火敏感性，使阳极氧化膜呈黄色。

铬在铝合金中的添加量一般不超过0.35%，并随合金中过渡元素的增加而降低。

锶

锶是表面活性元素，在结晶学上锶能改变金属间 化合物相的行为。因此用锶元素进行变质处理能改善合金的塑性加工性和最终产品质量。由于锶的变质有效时间长、效果和再现性好等优点，近年来在Al-Si铸 造合金中取代了钠的使用。对挤压用铝合金中加入0.015%~0.03%锶，使铸锭中β-AlFeSi相变成汉字形α-AlFeSi相，减少了铸锭均匀化 时间60%~70%，提高材料力学性能和塑性加工性；改善制品表面粗糙度。对于高硅（10%~13%）变形铝合金中加入0.02%~0.07%锶元素，可 使初晶减少至最低限度，力学性能也显著提高，抗拉强度бb 由233MPa提高到236MPa，屈服强度б0.2由204MPa提 高到210MPa，延伸率б5由9%增至12%。在过共晶Al-Si合金中加入锶，能减小初晶硅粒子尺寸，改善塑性加工性能，可顺利地热轧和冷轧。

锆元素

锆也是铝合金的常用添加剂。一般在铝合金中加入量为0.1%~0.3%，锆和铝 形成ZrAl3化合物，可阻碍再结晶过程，细化再结晶晶粒。锆亦能细化铸造组织，但比钛的效果小。有锆 存在时，会降低钛和硼细化晶粒的效果。 在Al-Zn-Mg-Cu系合金中，由于锆对淬火敏感性的影响比铬和锰的小，因此宜用锆来代替铬和锰细化再结晶组织。

杂质元素

稀土元素加入铝合金中，使铝合金熔铸时增加成分过冷，细化晶粒，减少二次晶间距，减少合金中的气体和夹杂，并使夹杂相趋于球化。还可降低熔体表面张力，增加流动性，有利于浇注成锭，对工艺性能有着明显的影响。各种稀土加入量约为0.1%at%为好。混合稀土（La-Ce-Pr-Nd等混合）的添加，使Al-0.65%Mg-0.61%Si合金时效G?P区形成的临界温度降低。含镁的铝合金，能激发稀土元素的变质作用。

3.杂质元素的影响

钒在铝合金中形成VAl11难熔化合物，在熔铸过程中起细化晶粒作用，但比钛和锆的作用小。钒也有细化再结晶组织、提高再结晶温度的作用。

钙在铝合金中固溶度极低，与铝形成CaAl4化合物，钙又是铝合金的超塑性元素，大约5%钙和5%锰的铝合金具有超塑性。钙和硅形成CaSi，不溶于铝， 由于减小了硅的固溶量，可稍微提高工业纯铝的导电性能。钙能改善铝合金切削性能。CaSi2不能使铝合金热处理强化。微量钙有利于去除铝液中的氢。

铅、锡、铋元素是低熔点金属，它们在铝中固溶度不大，略降低合金强度，但能改善切削性能。铋在凝固过程中膨胀，对补缩有利。高镁合金中加入铋可防止钠脆。

锑主要用作铸造铝合金中的变质剂，变形铝合金很少使用。仅在Al-Mg变形铝合金中代替铋防止钠脆。锑元素加入某些Al-Zn-Mg-Cu系合金中，改善热压与冷压工艺性能。

铍在变形铝合金中可改善氧化膜的结构，减少熔铸时的烧损和夹杂。铍是有毒元素，能使人产生过敏性中毒。因此，接触食品和饮料的铝合金中不能含有铍。焊接材料中的铍含量通常控制在8μg/ml以下。用作焊接基体的铝合金也应控制铍的含量。

钠在铝中几乎不溶解，最大固溶度小于0.0025%，钠的熔点低（97.8℃）,合金中存在钠时，在凝固过程中吸附在枝晶表面或晶界，热加工时，晶界上的 钠形成液态吸附层，产生脆性开裂时，形成NaAlSi化合物，无游离钠存在，不产生“钠脆”。当镁含量超2%时，镁夺取硅，析出游离钠，产生“钠脆”。因 此高镁铝合金不允许使用钠盐熔剂。防止“钠脆”的方法有氯化法，使钠形成NaCl排入渣中，加铋使之生成Na2Bi进入金属基体；加锑生成Na3Sb或加 入稀土亦可起到相同的作用。

一、表面预处理 无论采用何种方法加工的铝材及制品，表面上都会不同程度地存在着污垢和缺陷，如灰尘、金属氧化物（天然的或高温下形成的氧化铝薄膜）、残留油污、沥青标志、人工搬运手印（主要成分是脂肪酸和含氮的化合物）、焊接熔剂以及腐蚀盐类、金属毛刺、轻微的划擦伤等。因此在氧化处理之前，用化学和物理的方法对制品表面进行必要的清洗，使其裸露纯净的金属基体，以利氧化着色顺利进行，从而获得与基体结合牢固、色泽和厚度都满足要求且具有最佳耐蚀、耐磨、耐侯等良好性能的人工膜。

（一）脱脂

铝及铝合金表面脱脂有有机溶剂脱脂、表面活性剂脱脂、碱性溶液脱脂、酸性溶液脱脂、电解脱脂、乳化脱脂。

乳化溶液 石蜡三乙醇胺油酸松油水 8.0%0.25%0.5%2.25%89% 常温 适当 水清洗 溶液组成以体积记

有机溶剂是利用油脂易溶于有机溶剂的特点进行脱脂，常用的溶剂有汽油、煤油、乙醇、乙酸异戊脂、丙酮、四氯化碳、三氯乙烯等。有机溶剂仅用于小批量小型的或极污秽的制品脱脂处理。表面活性剂是一些在很低的浓度下，能显著降低液体表面张力的物质。常用于脱脂的表面活性剂有肥皂、合成洗涤剂、十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠等。碱性脱脂溶液的配方非常多，传统工艺采用磷酸钠、氢氧化钠和硅酸钠，其中磷酸钠和硅酸钠有缓蚀、润湿、稳定作用，溶液加热和搅拌有助于获得最好的脱脂效果。油脂在酸的存在下也能进行水解反应生成甘油和相应的高级脂肪酸。电解脱脂可用阳极电流、阴极电流或交流电。在碱性溶液中阴极电流脱脂，阳极最好为镀镍钢板。其在铝及铝合金表面处理中不常用。乳化脱脂所用的溶液为互不溶解的水与有机溶剂组成的两相或多相溶液，并添加有降低表面张力及对各相均有亲和力的去污剂。

（二）碱蚀剂

碱蚀剂是铝制品在添加或不添加其他物质的氢氧化钠溶液中进行表面清洗的过程，通常也称为碱腐蚀或碱洗。其作用是作为制品经某些脱脂方法脱脂后的补充处理，以便进一步清理表面附着的油污赃物；清除制品表面的自然氧化膜及轻微的划擦伤。从而使制品露出纯净的金属基体，利于阳极膜的生成并获得较高质量的膜层。此外，通过改变溶液的组成、温度、处理时间及其他操作条件，可得到平滑或缎面无光或光泽等不同状态的蚀洗表面。蚀洗溶液的基本组成是氢氧化钠，另外还添加调节剂（NaF、硝酸钠），结垢抑制剂、（葡萄糖酸盐、庚酸盐、酒石酸盐、阿拉伯胶、糊精等）、多价螯合剂（多磷酸盐）、去污剂

铝表面阳极氧化处理方法（二）铝表面阳极氧化处理方法（二）

（三）中和和水清洗

铝制品蚀洗后表面附着的灰色或黑色挂灰在冷的或热的清水洗中都不溶解，但却能溶于酸性溶液中，所以经热碱溶液蚀洗的制品都得进行旨在除去挂灰和残留碱液，以露出光亮基本金属表面的酸浸清洗，这种过程称为中和、光泽或出光处理。其工艺过程是制品在300-400g/L硝酸（1420kg/立方米）溶液中，室温下浸洗，浸洗时间随金属组成的不同而有差异，一般浸洗时间3-5分钟。含硅或锰的铝合金制品上的挂灰，可用硝酸和氢氟酸体积比为3:1的混合液，于室温下处理5-15秒。中和处理还可以在含硝酸300-400g/L和氧化铬5-15g/L的溶液或氧化铬100g/L加硫酸（1840kg/立方米）10ml/L溶液中于室温下进行。各道工序间的水清洗，目的在于彻底除去制品表面的残留液和可溶于水的反应产物，使下道工序槽液免遭污染，确保处理效率和质量。清洗大多采用一次冷水清洗。但碱蚀后的制品普遍采用热水紧接着是冷水的二重清洗。热水的温度为40-60度。中和处理后的制品经水清洗就可以进行氧化处理，所以这道清洗应特别认真，以防止清洁的表面受污染。否则前几道工序的有效处理可能会因最后的清洗不当而前功尽弃。经中和、水清洗后的制品应与上进行氧化处理。在空气中停留的时间不宜过长，如停留30-40分钟，制品就需要重新蚀洗和中和。

二、阳极化处理

铝制品表面的自然氧化铝既软又薄，耐蚀性差，不能成为有效防护层更不适合着色。人工制氧化膜主要是应用化学氧化和阳极氧化。化学氧化就是铝制品在弱碱性或弱酸性溶液中，部分基体金属发生反应，使其表面的自然氧化膜增厚或产生其他一些钝化膜的处理过程，常用的化学氧化膜有铬酸膜和磷酸膜，它们既薄吸附性又好，可进行着色和封孔处理，表-3介绍了铝制品化学氧化工艺。化学氧化膜与阳极氧化膜相比，膜薄得多，抗蚀性和硬度比较低，而且不易着色，着色后的耐光性差，所以金属铝着色与配色仅介绍阳极化处理。

铝表面阳极氧化处理方法（三）（一）阳极氧化处理的一般概念

1、阳极氧化膜生成的一般原理

以铝或铝合金制品为阳极置于电解质溶液中，利用电解作用，使其表面形成氧化铝薄膜的过程，称为铝及铝合金的阳极氧化处理。其装置中阴极为在电解溶液中化学稳定性高的材料，如铅、不锈钢、铝等。铝阳极氧化的原理实质上就是水电解的原理。当电流通过时，在阴极上，放出氢气；在阳极上，析出的氧不仅是分子态的氧，还包括原子氧（O）和离子氧，通常在反应中以分子氧表示。作为阳极的铝被其上析出的氧所氧化，形成无水的氧化铝膜，生成的氧并不是全部与铝作用，一部分以气态的形式析出。

2、阳极氧化电解溶液的选择

阳极氧化膜生长的一个先决条件是，电解液对氧化膜应有溶解作用。但这并非说在所有存在溶解作用的电解液中阳极氧化都能生成氧化膜或生成的氧化膜性质相同。 3、阳极氧化的种类

阳极氧化按电流形式分为：直流电阳极氧化，交流电阳极氧化，脉冲电流阳极氧化。按电解液分有：硫酸、草酸、铬酸、混合酸和以磺基有机酸为主溶液的自然着色阳极氧化。按膜层性子分有：普通膜、硬质膜（厚膜）、瓷质膜、光亮修饰层、半导体作用的阻挡层等阳极氧化。其中以直流电硫酸阳极氧化法的应用最为普遍。 4、阳极氧化膜结构、性质

阳极氧化膜由两层组成，多孔的厚的外层是在具有介电性质的致密的内层上上成长起来的，后者称为阻挡层（也称活性层）。用电子显微镜观察研究，膜层的纵横面几乎全都呈现与金属表面垂直的管状孔，它们贯穿膜外层直至氧化膜与金属界面的阻挡层。以各孔隙为主轴周围是致密的氧化铝构成一个蜂窝六棱体，称为晶胞，整个膜层是又无数个这样的晶胞组成。阻挡层是又无水的氧化铝所组成，薄而致密，具有高的硬度和阻止电流通过的作用。阻挡层厚约0.03-0.05μm，为总膜后的0.5%-2.0%。氧化膜多孔的外层主要是又非晶型的氧化铝及小量的水合氧化铝所组成，此外还含有电解液的阳离子。当电解液为硫酸时，膜层中硫酸盐含量在正常情况下为13%-17%。氧化膜的大部分优良特性都是由多孔外层的厚度及孔隙率所觉决定的，它们都与阳极氧化条件密切相关。

（二）直流电硫酸阳极氧化

1、氧化膜成长机理

在硫酸电解液中阳极氧化，作为阳极的铝制品，在阳极化初始的短暂时间内，其表面受到均匀氧化，生成极薄而有非常致密的膜，由于硫酸溶液的作用，膜的最弱点（如晶界，杂质密集点，晶格缺陷或结构变形处）发生局部溶解，而出现大量孔隙，即原生氧化中心，使基体金属能与进入孔隙的电解液接触，电流也因此得以继续传导，新生成的氧离子则用来氧化新的金属，并以孔底为中心而展开，最后汇合，在旧膜与金属之间形成一层新膜，使得局部溶解的旧膜如同得到“修补”似的。随着氧化时间的延长，膜的不断溶解或修补，氧化反应得以向纵深发展，从而使制品表面生成又薄而致密的内层和厚而多孔的外层所组成的氧化膜。其内层（阻挡层、介电层、活性层）厚度至氧化结束基本都不变，位置却不断向深处推移；而外早一定的氧化时间内随时间而增厚。 铝表面阳极氧化处理方法（四） （三）其他阳极氧化

1、草酸阳极氧化

对硫酸阳极氧化影响的大部分因素也适用于草酸阳极氧化，草酸阳极氧化可采用直流电、交流电或者交直流电迭加。用交流电氧化比直流电在相同条件下获得膜层软、弹性较小；用直流电氧化易出现孔蚀，采用交流电氧化则可防止，随着交流成分的增加，膜的抗蚀性提高，但颜色加深，着色性比硫酸膜差。电解液中游离草酸浓度为3%-10%，一般为3%-5%，在氧化过程中每A?h约消耗0.13-0.14g，同时每A?h有0.08-0.09g的铝溶于电解液生成草酸铝，需要消耗5倍于铝量的草酸。溶液中的铝离子浓度控制在20g/L以下，当含30g/L铝时，溶液则失效。草酸电解液对氯化物十分敏感，阳极氧化纯铝或铝合金时，氯化物的含量分别不应超过0.04-0.02g/L，溶液最好用纯水配制。电解液温度升高，膜层减薄。为得到厚的膜，则应提高溶液的pH值。直流电阳极氧化用铅、石墨或不锈钢做阴极，其与阳极的面积比为（1：2）-（1：1）之间。草酸是弱酸，溶解能力低，铝氧化时，必须冷却制品及电解液。草酸膜层的厚度及颜色依合金成分而不同，纯铝的膜厚呈淡黄或银白色，合金则膜薄色深如黄色、黄铜色。氧化后膜层经清洗，若不染色可用3.43×10的4次方Pa压力的蒸汽封孔30-60分钟。

2、铬酸阳极氧化

铬酸阳极氧化工艺见表-4。氧化过程中应经常进行浓度分析，适时添加铬酐。电解的阴极材料可用铅、铁、不锈钢，最好的阳阴面积比为（5：1）-（10：1）。当溶液中三价铬离子多时，可用电解的方法使其氧化成六价铬离子。溶液中的硫酸盐含量超过0.5%，阳极氧化效果不好，硫酸根离子多时可加入氢氧化钡或者碳酸钡使其生成硫酸钡沉淀。溶液中氯化物含量不应超过0.2g/L。溶液中铬含量超过70g/L时就应稀释或更换溶液。铬酸阳极氧化有电压周期变化的阳极氧化方法或恒电压阳极氧化法（快速铬酸法）两种。

3、硬质（厚膜）阳极氧化

硬质阳极氧化是铝及铝合金表面生成厚而坚硬氧化膜的一种工艺方法。硬质膜的最大厚度可达250μm ，纯铝上形成的膜层微硬度为12000-15000MPa，合金的一般为4000-6000MPa，与硬铬镀层的相差无几，它们在低符合时耐磨性极佳，硬质膜的孔隙率约为20%左右，比常规硫酸膜低。

4、瓷质阳极氧化

瓷质阳极氧化铝及铝合金在草酸、柠檬酸和硼酸的钛盐、锆盐或钍盐溶液中阳极氧化，溶液中盐类金属的氢氧化物进入氧化膜孔隙中，从而使制品表面显示出与不透明而致密的搪瓷或具有特殊光泽的类似塑料外观的处理过程。瓷质阳极氧化处理工艺流程与常规硫酸阳极氧化基本一致，不同的是瓷质阳极氧化是在高的直流电压（115-125V）和较高的溶液温度（50-60度）、电解液经常搅拌、经常调节pH值使之处于1.6-2范围内的条件进行。

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铍铝合金无毒，但铍及其化合物都有剧毒。

铍及其化合物都有剧毒。铍既能溶于酸也能溶于碱液，是两性金属，铍主要用于制备合金。

2017年10月27日，世界卫生组织国际癌症研究机构公布的致癌物清单初步整理参考，铍在一类致癌物清单中。

铍和锂一样，在空气中形成保护性氧化层，故在空气中即使红热时也很稳定。不溶于冷水，微溶于热水，可溶于稀盐酸，稀硫酸和氢氧化钾溶液而放出氢。

金属铍对于无氧的金属钠即使在较高的温度下，也有明显的抗腐蚀性。铍价态为+2价，可以形成聚合物以及具有显著热稳定性的一类共价化合物。

扩展资料：

化学性质

铍和锂一样，在空气中形成保护性氧化层，故在空气中即使红热时也很稳定。不溶于冷水，微溶于热水，可溶于稀盐酸，稀硫酸和氢氧化钾溶液而放出氢。金属铍对于无氧的金属钠即使在较高的温度下，也有明显的抗腐蚀性。铍价态为+2价，可以形成聚合物以及具有显著热稳定性的一类共价化合物。

铍常表现出不同于同族其它元素的反常性质如下：

1、铍由于表面易形成致密的保护膜而不与水作用，而同族其它金属镁、钙、锶、钡均易与水反应。

2、氢氧化铍是两性的，而同族其它元素的氢氧化物均是中强碱或强碱性的。

3、铍盐强烈地水解生成四面体型的离子[Be(H2O)2]2+，Be-O键很强，这就削弱了O-H键，因此水合铍离子有失去质子的倾向：因此铍盐在纯水中是酸性的。而同族其它元素（镁除外）的盐均没有水解作用。

参考资料来源：百度百科-铍

参考资料来源：百度百科-铍铝合金