铝合金上电镀前处理的方法有哪些

总则

表面处理：它是通过机械和化学的方法处理后，能在产品的表面上形成一层保护机体的保护层。在自然界中能达到稳定状态，增加机体的抗蚀性和增加产品的美观，从而提升产品的价值。表面处理种类的选择首先要从使用环境，使用寿命，人为欣赏的角度出发，当然经济价值也是考虑的核心所在。

表面处理的流程包括前处理，成膜，膜后处理。包装，入库。出货等工序，其中前处理包括机械处理，化学处理。

机械处理包括喷吵，抛丸，打磨，抛光，打蜡等工序。机械处理目的使产品表面剔除凹凸不平，补救表面其它外观不良现象。 化学处理使产品表面的油污锈迹去除，工业铝型材并且形成一层能使成膜物质更好的结合或和化成活性金属机体，确保镀层有一个稳定状态，增加保护层的结合力，从而达到保护机体的作用。

铝材表面处理

铝材常见的化学处理有铬化，喷漆， 电镀，阳极氧化，电泳等工艺。其中机械处理有拉丝，抛光，喷吵，打磨等工艺。

工业铝型材

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第一节铬化

铬化会便产品表面形成一层化学转化膜，膜层厚度在 0.5-4um，这层转化膜吸附性好，主要作为涂装底层。外观有金黄色，铝本色，绿色等。这种转化膜导电性能好，是电子产品的最好选项，如手机电池内导电条，磁电设备等。该膜层适合所有铝及铝合金产品。但该转化膜质软，不耐磨，因此不利于做产品外部件利用。

铬化工艺流程：

脱脂—>铝酸脱—>铬化—>包装—>入库

铬化适合于铝及铝合金，镁及镁合金产品。

品质要求：

1）颜色均匀，膜层细致，不可有碰伤，刮伤，用手触摸，不能有粗糙，掉灰等现象。

2 ）膜层厚度0.3-4um 。

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第二节，阳极氧化

阳极氧化:可以使产品表面形成一层均匀，致密的氧化层，(Al2O3 。6H2O 俗名钢玉)这种膜能使产品的表面硬度达到(200-300HV)，如果特种产品可以做硬质阳极氧化，产品表面硬度可达 400-1200HV，因而硬质阳极氧化是油缸，传动，不可缺的表面处理工艺。

另外这种产品耐磨性非常好，可做航空，航天相关产品的必用工艺。阳极氧化和硬质阳极氧化不同之处:阳极氧化可以着色工作台，装饰性比硬质氧化要好的多。施工要点:阳极氧化对材质要求很严格，不同的材质表面有不同的装饰效果，常用的材质有6061，6063，7075，2024 等，其中，2024 相对效果要差一些， 由于材质中CU 的含量不同，因此7075 硬质氧化呈黄色，6061，6063 呈褐色，但普通阳极氧化6061，6063，7075 没多大的差别，但2024 就容易出现很多金斑。

一，常见工艺

常见的阳极氧化工艺有拉丝雾面本色，拉丝亮面本色，拉丝亮面染色，雾面拉丝染色(可染成任何色系)。抛光亮面本色，抛光雾面本色，抛光亮面染色，抛光雾面染色。喷吵亮面本色，喷吵雾面本色，喷沙染色。 以上镀种均可用在灯饰器材上。

二，阳极氧化工艺流程

除油—>碱蚀—>化抛—>中和—>黎地—>中和

阳极氧化—>染色—>封孔—>热水洗—>烘干

三，常见品质异常判断

A 表面出现花斑。这种异常一般是由于金属调质不好或材质本身太差所至，处理办法，重新热处理。或更换材质。

B 表面出现彩虹色。这种异常一般阳极作业失误所致。，上挂时松动，造成产品导电不良。，处理办法，退电重新阳极处理。

C，表面碰伤，刮伤严重。这种异常一般是由于运输或加工过程中，作业大意所致，处理办法，退电，打磨再电。

D，染色时表面出现白点。，这种异常一般是由于阳极作业时，水中有油，或其它杂质所致。

四，品质标准

1） 膜厚5-25um ，硬度在200HV 以上，封孔实验色变率小于5%

2 ） 盐雾实验在36 小时以上，且能达到9 级以上CNS 标准

3 ） 外观不能有碰伤，刮伤，彩云等现象。表面不能有挂点，发黄等不良现象

四，压铸铝，如A380，A365，A382 等均不能做阳极氧化

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第三节，铝材电镀工艺

一，铝及铝合金材料的优点

具有导电性好，传热快，比重轻，易于成型等优点，但铝及铝合金有硬度低，不耐磨，易发生晶间腐蚀，不易焊接，等缺点，影响到使用范围。故为了扬长避短，现代工业中，利用电镀解决了这一问题。

二，铝材电镀的优点

1） 改善装饰性，

2 ） 提高表面硬度与耐磨性

3 ） 降低摩擦系数，改善润滑性。

4 ） 提高表面导电性能。

5 ） 提高耐蚀性（包括与其它金属组合）

6 ） 易于焊接

7 ） 提高与橡胶热压合时的结合力。

8 ） 提高反光率

9 ） 修复尺寸公差

由于铝是一个比较活泼的金属，被电镀物均比铝材活泼性强，因此，电镀前，必须做相应的化学转化，如浸锌，锌铁合金，锌镍合金，而使锌及锌合金底层有良好的结合力的中间层氰化镀铜层。压铸铝由于机体结构疏松，打磨时，不能打磨掉机体表层部份，否则出现针孔，吐酸，脱皮等现象。

三，铝材电镀的工艺流程为

脱脂—>碱蚀—>活化—>锌置换—>活化—>电镀（如镍，锌，铜等）—>镀铬或钝化—>烘干。

1、常见的铝材电镀镀种有

镀镍（珍珠镍，沙镍，黑镍），镀银（面银，厚银），镀金，镀锌（彩锌，黑锌，蓝锌），镀铜（青鼓铜，白锡铜，碱铜，焦铜，酸铜），镀铬（白铬，硬铬，黑铬）等。

2、常见镀种的用途

1） 镀黑色，如黑锌，黑镍，等均用在光学电子及医疗器械上。

2 ） 镀金，银是电子产品的最好导体，同时也能提高产品的高等装饰性，但价格比较昂贵，一般均用在电子产品导电方面，如高精电线端子等的电镀。

3 ） 铜，镍，铬是现代科学领域中最普及的混合镀种，不管在装饰性，抗蚀性，均是目前世界上最普及的镀种。价格低廉，可用在运动器材，灯饰，大部份电子行业中。

4 ） 铜系镀种中，白锡铜是七八十年代发展起来用于环保形镀种，白色亮丽，是首饰行业的首选。青铜（铅锡铜可做仿金，因而是比较好的装饰性镀种）但铜的防变色性比较差，因而发展比较慢。

5 ） 锌系电镀：镀锌层呈青白色，易溶于酸，碱。由于锌的标准电位比铁负，对钢铁而言，可提供可靠的电化学保护。在工业大气，海洋性大气中使用的钢铁制品均可选择锌作保护层。

6 ） 硬铬，在一定的条件下沉积的铬镀层有很高的硬度和耐磨性，硬度达到HV900-1200kg/mm ，铬是常用镀层中硬度最高的镀层，可提高零件的耐磨性，延长使用寿命。如工，模，量，卡具，等。因此该镀种是气缸，油压，传动系统不可缺少的处理方式。

3、常见异常及改善措施

1） 脱皮：a 锌置换不好，时间过长或太短，改善措施，重新确定置换时间，槽液温度，槽液浓度等作业参数。

b ，活化不够，改善措施，改变活化方式。

c 前处理不彻底，工件表面有油，改善措施，加强前处理。

2 ） 表面粗糙：a，电镀液光剂，柔剂，针孔剂量不适，重新调整助剂数量。

b 机体表面本身粗糙，重新打磨后再电镀。

3 ） 表面发黄属低电位走势不正，改变装挂方式。加适量的走位剂。

4 ） 表面起毛齿：电镀液太脏，加强过滤，作适当的槽液处理。

4、品质要求

1） 外观无发黄，针孔，毛刺，起泡，碰伤，刮伤等不良现象。

2 ） 膜厚 15um 以上，盐雾实验48 小时，达美军标9 级以上，电位差130-150mv 区间。

3 ） 结合力能通过60 度弯曲实验。

4 ） 特殊环境的产品，可做相应的变动。

5、铝及铝合金电镀操作注意事项

1） 铝零件电镀宜用铝合金作挂具；

2 ） 铝及铝合金经过浸蚀后的各道工序必须快速进行，机柜铝型材工序之间的间歇时间越短越好，以免重新氧化；

3 ） 第二次浸锌时间不能过长，以免造成过腐蚀；

4 ） 水洗必须洗干净；

5 ） 电镀过程中要防止中途断电。

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第四节，铝材的涂装

涂装分为浸涂，喷涂，淋涂，滚涂和刷涂等，其中以浸涂和喷涂为主，浸涂也就是电泳涂装，它采用电化学方法将有机树脂的胶粒沉积在工件的表面上，形成透明或各种色系的有机涂层。其中，阴极电泳是七十年代发展起来的新工艺也是浸涂行业中主要工艺。优点耐蚀性好，抗变色性能强，结合力好的特点。喷涂分为粉体涂装和液体涂装，其中静电涂装是目前业界中比较流行的工艺。

一，涂装工艺范围

由于涂装抗蚀性好，价格低廉，色系多（可以做任何不同颜色）它适合于所有铝件材质，但素材结构太松如翻沙产品，需刮灰作业，相对品质也要较差。

1、静电涂装的工作原理

在泵浦的作用下，使涂料进入电场，涂料颗粒带负电。在雾化气压的作用下，使涂料变的更细和均匀然后在工作气压的作用下，涂料在旋杯或喷嘴的作用下，均匀的喷撒在工件的表面上。由于在同一垂直面上，喷枪和工件的距离是相等的，同一界面电场强度也是一样的，因此正负电荷相吸，工件表面上就涂覆了一层均匀的有机树脂涂层。然后在高温烘烤的条件下，树脂达到流平和固化的状态。牢固的镶嵌在工件的表面上，达到保护工件的作用。

2、铝材涂装工艺流程

机械打磨—>脱脂—>除氧化膜—>铬化—>喷粉或液—>烘烤—>下挂—>全检—>包装—>入库

1）粉液体作业常见异常及处理办法

第五节，铝材化学镀

一，化学镀原理

化学镀是在无电流通过（无外界动力）时借助还原剂在同一溶液中发生的氧化还原作用，从而使金属离子还原沉积在零件表面上的一种镀覆方法。所以化学镀可以叙述为一种用以沉积金属的，可控制的，自催化的化学还原过程，其反应通式为：

二，化学镀的特点

随着工业的发展，化学镀己成为一种具有很大发展前途的工艺技术，同其它镀覆方法比较，化学镀具有如下特点：

1） 可以在由金属，半导体和非导体等各种材料制成的零件上镀覆金属。

2 ） 无论零件的几何形状如何复杂，凡能接触到溶液的地方都能获得厚度均匀的镀层。

3 ） 对于自催化的化学镀来说，可以获得较大厚度的镀层，甚至可以电铸。

4 ） 无需电流。

5 ） 镀层致密，孔隙少。

6 ） 镀层往往具有特殊的化学，机械性能。

由于化学镀有很多的优点，因此化学镀越来越在工业，电子业界中发展速度较快。下面以化学镀镍为例做如下介绍：

1）化学镀镍由于用次磷酸钠作还原剂，因此一般获得的镀层为镍磷合金。依含磷量不同可以分为低磷（1%-4% ）中磷（4%-10%）和高磷（10%-12%）。从不同的PH 值的镀液中可获得不同含磷量的镀层，在PH=4-5 时，可获得中磷和高磷合金。从弱碱性液中PH=8-10 中可获得低磷和中磷合金。含磷在8%以上的NI-P 合金是非晶态镀层，因无晶界所以抗腐性能特别优良。通过热处理300-400 度变成非晶态与晶态的混合物时硬度可达HV=1150 ，化学镀热处理后硬度接近硬铬的硬度，是替代硬铬层的理想镀层，又是可在铝上施镀的好镀种（可适合所有铝及铝合金产品，包括锻造，压铸，铝型材等）。缺点：该镀种脆性大，但经热处理后的产品可塑性大大提高。（一般经400 度以上的热处理四小时，其可塑性改善好多）

2）铝材化学镀镍工艺流程：

超声波除油—>除氧化膜—>第一次锌置换—>和化—>第二次锌置换—>化学镀镍—>钝化—>超声清洗—>烘烤—>全检—>包装

3 ） 不合格镀层的退除：

钢，铝，铜，塑胶等化学镍退层均可用浓硝酸退除。但零件要经干燥后入槽，若带入水分将导致基体金属过腐蚀。工作温度在35 度以下。

4 ） 品质要求：

a 、膜厚在5-30um区间

b、盐雾实验达到24小时以上，达CNS标准9 级以上。

c、通过60 度弯曲实验，无脱皮现象

d 、外观无碰伤，刮伤，水迹等不良现象。

e、膜层均匀，不能有雾状，白点，露镀现象

第六节，镀层使用条件的分类及选用

从防腐蚀的要求来看，表面处理的设计应做如下考虑：

1) 贵金属（金，铂），含铬在18%以上的不锈钢，磁性合金材料，以及镍铜合金等，一般不需要再加防护层。

2) 碳钢，低合金钢和铸铁制造的零件，在大气中容易腐蚀，应加保护层。

3) 铜和铜合金制造的零件，根据不同的使用条件，采用光亮酸洗，钝化，电镀或涂漆保护等。用磷青铜或铍青铜制造的精密零件可以不进行表面处理。

4) 铝和铝合金制造的零件，可以采用阳极氧化和封闭处理。不适于阳极氧化的小零件，可采用化学氧化处理。铸造铝合金可采用涂漆防护。

5) 锌合金制造的零件，可以采用磷化，钝化，电镀或涂漆防护。

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第七节。等离子表面处理

采用等离子表面处理机对金属镀层纸板进行一定的物理化学改性，提高表面附着力，使它能和普通纸张一样容易粘结。使用常规的水性冷胶就能使覆膜或者上光的纸板在糊盒机上得到可靠的粘合，完全不再需要局部覆膜、局部上光、表面打磨切线等工序，同样也不再需要因为不同的纸板而更换不同的特殊胶水等。

通过等离子表面处理后，不仅可以增强金属镀层纸板对胶水的适用性，不再依赖特种胶水就能实现高品质粘接。而且改善了表面的铺展性能，防止气泡等的产生。而上海轩仪仪器设备有限公司的等离子表面处理设备最为重要的是经过常压等离子处理，可以让纸盒制造商以更低的成本、更高的效率得到品质更为保证的高档产品。

金属镀层纸板等离子表面处理设备plasma等离子清洗机产品特点：

1、覆膜折叠纸盒粘接牢固性，可使用环保水性粘合剂，减少胶水使用量,有效降低生产成本。

2、在正常的工艺设定下处理，表面不会发现任何处理过的痕迹。等离子体接近常温，它不会对表面产生任何热效应影响。

3、在须要处理双面或多面的胶盒时，系统中可能配置不同数量的喷枪来完成前处理工作。

4、等离子体本身是电中性的，在处理镀铝表面时不会灼伤表面。

5、产品可连续运行效率高、处理速度快，粘结可靠、成本低等优点。

6、可调整等离子体功率、处理距离、清洁速度进行质量控制。

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第八节。铝材的电泳处理

铝材的彩色电泳涂装是一种新颖的表面处理工艺。它采用电化学方法将有机树脂的胶体粒子沉积在零件上，形成透明或各种颜色的有机涂覆层。根据电泳漆中的树脂粒子电离后带电状况的不同，可分为阳极电泳（树脂粒子电离后成负离子）及阴极电泳（树脂粒子电离后成正离子）。

电泳涂覆层的耐腐蚀性能极其优良（能通过中性盐雾试验400 小时以上），抗变色性强；与基体金属的结合力好，可进行各种机械加工；涂覆层色彩鲜艳，根据用户的要求可以配制成各种颜色，常见的有金色，咖啡色，枪色，黑色等；与油漆比，施工性能好，对环境的污染和危害小。因此应用在汽车外壳及各种配件，自行车车把及配件，各种日用小五金配件，家具，工艺品等。由于阴极电泳比较先进，下面我们以阴极电泳作为我们介绍的主要课题；

阴极电泳涂装是一复杂的电化学和胶体化学过程。电泳漆本身是一个胶体和悬浮体的多组分体系，存在着弥散相（树脂，颜料微粒）和连续相（水）二种组分。阴极电泳的四种过程：

1、电泳 带正电的水溶性树脂粒子及其吸附的颜料，向阴极移动。

2、电沉积 带正电的树脂粒子到达零件（阴极）表面放电，形成不溶于水的沉积层，经烘烤后形成漆膜。

3、电渗水份从沉积层渗析而出，当含水量下降到5%-15%时，即可烘烤。

4、电解水被直流电电解，放出氢气与氧，由于电解导致渗透力下降，影响漆膜外观，降低漆膜附着力，增加电耗，因此，减弱水的电解是很必要的。

电泳的工艺流程：

脱脂—>除氧化皮—>铬化—>电泳—>烘干—>包装

五， 品质标准

1）外观无色差，桔皮，针孔，彩虹，碰伤，刮伤等其它异常

2）膜厚在 40-60um，盐雾试验 400 小时以上，过 CNS 标准的9级以上

3）膜层能过 60 度抗弯曲实验，无脱皮现象

4)百格试验和落球试验均能达到国标

1 前 言

铸铝合金是广泛应用的工程材料之一，以Al-Si为基础的合金如ZL 101、ZL 105。Al-Si为基的铸铝合金有良好的铸造性，可加入Cu、Mg等元素强化，进一步通过热处理提高机械性能，所以Al-Si系铸铝合金大量应用于汽车摩托车，航天航空、船舶舰艇等工业，常用作内燃机活塞、汽缸体、汽缸头作为框架支架等结构件以及机匣壳体等外装零件。

铸铝零件加工成型后，要对其表面进行抗蚀防护装饰性表面处理。由于铸铝合金零件表面有的部位是非机加表面，铸造时表面产生的氧化皮膜污迹油灰依然存在。而有的部位则是经机加工表面状况良好。在对其表面除油腐蚀后，很难保持表面均匀一致。又由于铸造铝合金，特别是硅和铜含量较高的铸铝合金，虽然硅和铜的加入大大提高了铝合金的强度，但硅和铜的加入又使其抗蚀精饰加工增加了很多的困难。有些型号的铸铝合金是不能进行电镀或阳极氧化处理的。比如对于含Cu 2%～2.5%，Si 7%～12%的铸铝合金，要保证电镀或阳极氧化进行，往往要进行特殊的前处理。

某产品的机匣类零件是含硅、铜量高的压铸铝合金材料，经机械加工成型，根据产品零件的设计要求，对其表面进行抗蚀精饰加工，并使表面光亮平滑，表面层得以强化。经过反复试验，确定了喷丸强化精饰表面活化及铬酸盐型无色化学氧化成膜工艺，产品质量良好，生产效率高，较好地满足了产品零件抗蚀精蚀的要求。

2 抗蚀精饰处理工序

2.1 喷丸强化

喷丸处理对压铸铝合金零件表面起净化活化和强化作用，为铬酸盐化学氧化成膜做好前处理准备。本工艺采用玻璃球对压铸铝零件表面进行喷丸强化处理，能够较有效地去除零件表面的污迹、氧化皮，起到净化、活化表面的作用。又由于玻璃球呈球状，喷射到零件表面，可形成许多微小半圆形凹面且具有金属光泽。喷丸还可以对零件表面产生压应力，有效地提高其表面疲劳寿命，降低了零件对应力腐蚀的敏感性，增强了表面强度。

喷丸强化处理使用的玻璃球直径选150～250 μm，压缩空气必须经油水分离器过滤净化。压缩空气的压力通常控制在500 kPa左右为宜。喷射角确定65°±5°较好。喷嘴与工件之间的距离控制在250～350 mm范围。喷丸处理前应对工件外观检查后轻轻将其摆放在喷丸室内，喷丸时应均匀，顺序喷射，避免局部区域长时间喷射，造成表面过热或产生变形等缺陷。玻璃球可多次循环使用，但多次喷射后应筛选去除粉末，以保证喷射质量。

2.2 活化处理

为了保持零件表面喷丸强化压应力层不致破坏，又有利于进一步活化零件表面，使铬酸盐型化学氧化成膜能顺利进行，需对已喷丸强化处理的表面进一步作活化处理。活化处理溶液成分及配方为：

HNO3

300～500 mL/L

HF

30～50 mL/L

在室温条件下，浸渍1～5 s。

2.3 抗蚀化学氧化机理和工艺操作

经喷丸强化、活化处理的铸铝零件应及时进入铝及铝合金化学氧化溶液中进行化学氧化。本产品选择使用铬酸盐溶液氧化法，在室温下进行。处理时间因氧化溶液的不同而有差别。抗蚀化学氧化通常可以选下述溶液之一种工艺配方及参数进行。

1)Na2Cr2O7

3.0～3.5 g/L

CrO3

3～5 g/L

NaF

0.5～0.8 g/L

pH

3.5±0.2

θ

室温

t

3～5 min

2)K2Cr2O7

0.5～1.0 g/L

HF (40%)

0.25～0.50 g/L

非离子表面活性剂

适量

pH

2.7～3.5

θ

20～40℃

t

30～90 s

重铬酸钠、铬酐或重铬酸钾在化学氧化溶液中是氧化剂，它是促使氧化膜生成的主要成分。在酸性条件下铝与Cr2O2-7发生氧化还原反应生成氧化膜及铬酸盐膜。氢氟酸、氟化钠中氟离子(F�)起活化剂的作用，它和重铬酸根离子共同作用，有利于生成致密的氧化膜层，要严格控制它们的含量及比例。化学氧化溶液的pH值要严格控制在规定的范围，pH值可以用稀HNO3或NaOH溶液调整。

在化学氧化溶液2)中添加适量的非离子表面活性剂，有利于增强零件和溶液界面的润湿性，可以有效地提高零件表面氧化膜的质量。

化学氧化溶液的温度对氧化成膜有较大影响。当温度低时氧化成膜反应进行较慢；温度升高，氧化成膜反应速度加快，但溶液温度如超过40℃，氧化膜易呈现粉化，质量达不到要求。所以化学氧化溶液控制在25～30℃为最佳温度范围。

另外，当化学氧化溶液中铝离子含量增多，pH值上升超过一定值，氧化膜质量不佳。此时必须注意及时将部分或全部化学氧化溶液更换，才可以较为有效的确保抗蚀氧化质量。

3 抗蚀氧化后处理及检验

铸铝零件化学氧化成膜后，膜层具有孔隙，需进行封闭处理，使有孔隙的氧化膜产生水化或填充作用，进一步提高化学氧化膜层的抗蚀性能。常采用的封闭填充方法是：

1)去离子水封闭于100℃条件下，封闭3～5 min；

2)浸有机物封闭处理。

进行封闭填充后，清洗吹干，对氧化零件进行外观和耐蚀性检验。对表面无氧化膜或膜层疏松挂灰的铸铝零件要进行返修，重新化学氧化处理。耐蚀性检测采取以同牌号的铸铝试样同槽氧化处理，随机抽样，点滴测试耐蚀性能，耐蚀性能达不到技术质量要求，要及时通过调整化学氧化溶液成分比例或工艺参数，使之提高膜层的耐蚀性能

1钝化原理：

ZY-WG 无铬钝化剂使镀锌层在含有络合剂的条件下，生成稳定的化合物，并以其成膜的稳定性，形成牢固致密耐蚀的钝化膜。

2．产品性能：

经该产品钝化膜，无色、光亮、耐蚀性强。与传统的含铬钝化比较，其显著特点是无毒、无刺激味，工作液稳定，符合环保要求。

3.用途：

适用于各种镀锌产品的钝化处理，有效的防止镀锌产品表面腐蚀氧化，提高金属表面的抗腐能力，使镀锌件长久保持光亮。

4.钝化方法：

生产过程中，可采用喷淋加气吹，浸渍加控干或风吹，也可辊涂涂抹等多种方法钝化。

铝合金钝化液能使铝材表面及时形成一层保护性能较强的均匀的钝化膜，可适用于铝合金及铝压铸件的防腐蚀处理，在表面形成一层透明、淡彩的涂层；也可以用于喷涂、粉末喷涂及上胶处理的前处理；本品不含六价铬、环保、安全无毒、操作、废水处理简单，使用单位成本低。

5、成相膜理论认为，当铝合金等金属溶解时，处在钝化条件下，在表面生成紧密的、复盖性良好的固态物质，这种物质形成独立的相，称为钝化膜或称成相膜，此膜将金属表面和溶液机械地隔离开，使金属的溶解速度大大降低，而呈钝态。

6、吸附理论认为，金属表面并不需要形成固态产物膜才钝化，而只要表面或部分表面形成一层氧或含氧粒子的吸附层也就足以引起钝化。

7.这吸附层虽只有单分子层厚薄，但由于氧在金属表面上的吸附，改变了金属与溶液的界面结构，使电极反应的活化能升高，金属表面反应能力下降而钝化。此理论主要实验依据是测量界面电容和使某些金属钝化所需电量。

从成本方面进行选择，前处理依次为抛丸→喷砂→磷化→抛光，喷涂→电泳→氧化→电镀。磷化后只能进行喷涂、电泳，不能再做氧化、电镀处理。

从装饰和防腐蚀方面进行选择，前处理依次为抛光→磷化→喷砂→抛丸，氧化→电镀→喷涂→电泳。

汽车发动机壳体一般采用抛丸→喷涂处理。

表面前处理方法

1、手工处理：

如刮刀、钢丝刷或砂轮等。用手工可以除去工件表面的锈迹和氧化皮，但手工处理劳

动强度大、生产效率低，质量差，清理不彻底。

2、化学处理：

主要是利用酸碱性或碱性溶液与工件表面的氧化物及油污发生化学反应，使其溶解在酸性或碱性的溶液中，以达到去除工件表面锈迹氧化皮及油污，再利用尼龙制成的毛刷辊或

304#不锈钢丝（耐酸碱溶液制成的钢丝刷辊清扫干净便可达到目的。化学处理适应于对薄板件清理，但缺点是：若时间控制不当，即使加缓蚀剂，也能使钢材产生过蚀现象，对于较复杂的结构件和有孔的零件，经酸性溶液酸洗后，浸入缝隙或孔穴中的余酸难以彻底清除，若处理不当，将成为工件以后腐蚀的隐患，且化学物易挥发，成本高，处理后的化学排放工作难度大，若处理不当，将对环境造成严重的污染。随着人们环保意识的提高，此种处理方法正被机械处理法取代。

3、机械处理法：

主要包括钢丝刷辊拉丝法，机械抛光法、喷丸法。

a、钢丝刷辊抛光法也就是刷辊在电机的带动下，刷辊以与轧件运动相反的方向在板带的上下表面高速旋转刷去氧化皮。刷掉的氧化皮采用封闭循环冷却水冲洗系统冲掉。

b、 机械抛光是靠切削、材料表面塑性变形去掉被抛光后的凸部而得到平滑面的抛光方法，一般使用油石条、羊毛轮、砂纸等，以手工操作为主，特殊零件如回转体表面，可使用转台等辅助工具，表面质量要求高的可采用超精研抛的方法。超精研抛是采用特制的磨具，在含有磨料的研抛液中，紧压在工件被加工表面上，作高速旋转运动。利用该技术可以达到Ra0.008μm的表面粗糙度。

c、喷丸分为抛丸和喷砂：

用钢丸或砂粒进行表面处理，打击力大，清理效果明显。但抛丸对薄板工件的处理，容易使工件变形，且钢丸打击到工件表面（无论抛丸或喷丸）使金属基材产生变形，由于Fe304和FE203没有塑性，破碎后剥离，而油膜与其材一同变形，所以对带有油污的工件，抛丸、喷砂无法彻底清除油污。在现有的工件表面处理方法中，清理效果最佳的还数喷砂清理。喷砂适用于工件表面要求较高的清理。喷砂过程中产生大量的矽尘无法清除，严重影响操作工人的健康并污染环境。

根据使用的方法不同，可将表面后处理技术分为下述种类。

一、电化学方法

这种方法是利用电极反应，在工件表面形成镀层。其中主要的方法是：

1、电镀

在电解质溶液中，工件为阴极，在外电流作用下，使其表面形成镀层的过程，称为电

镀。镀层可为金属、合金、半导体或含各类固体微粒，如镀铜、镀镍等。

2、氧化

在电解质溶液中，工件为阳极，在外电流作用下，使其表面形成氧化膜层的过程，称

为阳极氧化，铝合金表面形成三氧化二铝膜。

3、电泳

工件作为一个电极放入导电的水溶性或水乳化的涂料中，与涂料中另一电极构成解电路。在电场作用下，涂料溶液中已离解成带电的树脂离子，阳离子向阴极移动，阴离子向阳极移动。这些带电荷的树脂离子，连同被吸附的颜料粒子一起电泳到工件表面，形成涂层，这一过程称为电泳。

二、化学方法

这种方法是无电流作用，利用化学物质相互作用，在工件表面形成镀覆层。其中主要的方法是：

1、化学转化膜处理

在电解质溶液中，金属工件在无外电流作用，由溶液中化学物质与工件相互作用从而

在其表面形成镀层的过程，称为化学转化膜处理。如金属表面的发蓝、磷化、钝化、铬盐处理等。

2、化学镀

在电解质溶液中，工件表面经催化处理，无外电流作用，在溶液中由于化学物质的还

原作用，将某些物质沉积于工件表面而形成镀层的过程，称为化学镀，如化学镀镍、化学镀铜等。

三、热加工方法

这种方法是在高温条件下令材料熔融或热扩散，在工件表面形成涂层。其主要方法是：

1、热浸镀

金属工件放入熔融金属中，令其表面形成涂层的过程，称为热浸镀，如热镀锌、热镀铝等。

2、热喷涂

将熔融金属雾化，喷涂于工件表面，形成涂层的过程，称为热喷涂，如热喷涂锌、热

喷涂陶瓷等。

3、热烫印

将金属箔加温、加压覆盖于工件表面上，形成涂覆层的过程，称为热烫印，如热烫印铜箔等。

4、化学热处理

工件与化学物质接触、加热，在高温态下令某种元素进入工件表面的过程，称为化学热处理，如渗氮、渗碳等。

5、堆焊

以焊接方式，令熔敷金属堆集于工件表面而形成焊层的过程，称为堆焊，如堆焊耐磨合金等。

四、真空法

这种方法是在高真空状态下令材料气化或离子化沉积于工件表面而形成镀层的过程。

其主要方法是。

1、物理气相沉积（PVD）在真空条件下，将金属气化成原子或分子，或者使其离子化成离子，直接沉积到工件表面，形成涂层的过程，称为物理气相沉积，其沉积粒子束来源于非化学因素，如蒸发镀溅射镀、离子镀等。

2、离子注入

高电压下将不同离子注入工件表面令其表面改性的过程，称为离子注入，如注硼等。

3、化学气相沉积（CVD）低压（有时也在常压）下，气态物质在工件表面因化学反应而生成固态沉积层的过程，称为化学气相镀，如气相沉积氧化硅、氮化硅等。

五、喷涂

喷涂通过喷枪或碟式雾化器，借助于压力或离心力，分散成均匀而微细的雾滴，施涂于被涂物表面的涂装方法。可分为空气喷涂、无空气喷涂、静电喷涂。

1、空气喷涂

空气喷涂是目前油漆涂装施工中采用得比较广泛的一种涂饰工艺。空气喷涂是利用压缩空气的气流，流过喷枪喷嘴孔形成负压，负压使漆料从吸管吸入，经喷嘴喷出，形成漆雾，漆雾喷射到被涂饰零部件表面上形成均匀的漆膜。

2、无空气喷涂

无空气喷涂是利用柱塞泵、隔膜泵等形式的增压泵将液体状的涂料增压，然后经高压软管输送至无气喷枪，最后在无气喷嘴处释放液压、瞬时雾化后喷向被涂物表面，形成涂膜层。由于涂料里不含有空气，所以被称为无空气喷涂，简称无气喷涂。

3、静电喷涂

静电喷涂是利用高压静电电场使带负电的涂料微粒沿着电场相反的方向定向运动，并将涂料微粒吸附在工件表面的一种喷涂方法。

铝及其合金表面处理通常情况在喷涂之前的一道工艺为前处理清洗：高远推荐流程为：除油脱脂→水洗→水洗→去氧化膜→水洗→水洗→钝化（皮膜）→水洗→水洗→烘干。

1.　除油：除油最常见的是碱洗，碱洗的目的主要是去除铝合金表面沾附的油污。常用的碱洗液配方由Na2CO3、Na3PO4、Na2SiO3和添加剂组成，主要用浸洗和喷淋，也可用电解清洗剂和超声波清洗剂。推荐药剂：GY-202-A中性除油粉　 GY-205-A中性除油剂　 GY-205-B铝除油剂　 GY-208冷脱剂

2.　去除氧化膜：铝材表面自然形成的氧化膜是不均匀非连续薄膜，在涂装前必须彻底清除，对于轧制的铝合金制件可用铬酸、硫酸、氢氟酸的混合液来去除表面氧化膜，而压铸件则以硝酸为主。

推荐药剂：GY-216铝酸脱

3.　化学转化（皮膜生成）：转化处理的目的是使铝合金表面形成致密而均匀的连续薄膜。这一工序的作用相当于钢铁件表面处理工艺中的磷化工序，但其溶液不同，目前铝及铝合金的转化膜以三价铬皮膜剂为主，一般需要喷漆的更侧重于无铬皮膜剂。六价铬因为毒性大、污染严重被逐步淘汰。转化膜形成后，必须用清水清洗，然后用热风干燥，以增强膜层的硬度。

推荐药剂：GY-404无铬铝皮膜剂　 GY-406三价铬铝皮膜剂　 GY-401金黄色铝皮膜剂　 GY-402无色铝皮膜剂

一般情况下，喷漆工艺能获得较好的外观质量。喷漆涂层具有较好的光泽、色泽及耐候性，通常用于汽车外涂层、摩托车油箱等外观要求较高的场合。对于防腐要求较高的场合，如摩托车车架、放在厨房中的冰箱等一般采用喷粉工艺。电泳工艺一般运用于耐盐雾试验、耐冲击性等要求比较高的场合并且充当底漆的作用。当然象汽车雨刮器、高档门锁等只需一道电泳漆就能满足要求。有时对一种产品三种工艺都能适用，这由各方面的综合因素而定。

铝及铝合金的力学、热学、物理性能符号和含义 ：

名称 符号 单位 含意 备注

比例极限 δp MPa 材料在拉伸过程中，应力与应变保持正比关系的最大应力。这个阶段的最大极限负荷Pp除以试棒的原始横截面积，即为比例极限 1 kgf/mm2 = 9.80665MPa

1 MPa = 0.10197kgf/mm2

英制：PSI ：lb/in2

KPSI = 1000PSI

=6.896MPa

弹性极限 δe MPa 材料在受载过程中，未产生塑性变形的最大应力

拉 伸

弹 性 模 量 E GPa 金属承受拉伸载荷时，在弹性范围内，应力与应变成正比例关系时，这个比例系数为拉伸弹性模量 1 kgf/mm2 = 0.0098067GPa

1GPa = 101.97162kgf/mm2

剪切

弹性模量 G GPa 金属在弹性范围内进行扭转试验时，外力和变形成比例地增长，即应力与应变成正比例关系时，这个比例系数称为剪切弹性模量

屈服强度 （条件屈服强度） δ0.2 MPa 在拉伸过程中，一般规定标距长度部分塑性变形量达到的原标距长度的规定数值时之负荷除以原始横截面积所得的应力，称为屈服强度或条件屈服强度。一般规定数值为拉伸试样原标距长度的0.2%，即用δ0.2表示

压缩屈服强度 （条件屈服强度） δ-0.2 MPa 试样在压缩过稆中，标距部分残余压缩达到原标距长度规定数值时的负荷除以原始横截面积所得的应力称为压缩屈服强度或条件压缩屈服强度。一般规定数值为压缩试样原标距长度的0.2%，由于受力方向与拉伸相反，故压缩屈服强度常用δ-0.2表示

抗剪强度 MPa 试样剪切时，在剪断面上所承受的最大负荷除以原始横截面积所得的应力，称为搞剪强度。表示材料在剪切力作用下抵抗破坏的最大能力。

抗拉强度 δb MPa 在单向均匀拉伸载荷作用下，断裂时材料的最大负荷除以原始横截面积所得的应力。

疲劳极限 δ-1 MPa 材料在重复交变应力作用下，承受过无限次循环而不产生断裂的最最大应力值

疲劳强度 δN

MPa 试样在交变应力作用下，在规定的循环次数内（如106、107、108次等），不至于产生断裂的最大应力值

伸长率

（延伸率） δ5

δ10 % 材料拉伸时，试样拉断后，其标距部分所增加的长度与原标距长度的百分比。

是标距为5倍直径时的伸长率，是标距为10倍直径时的伸长率

断面收缩率 ψ % 金属试样在拉断后，其缩颈处横截面积与原始横截面积的百分比

冲击韧度 αk J/cm2

或

kJ/m2 用一定尺寸和形状的U型缺口标准试样，在规定类型试验机上受冲击载荷折断时，试样刻槽处单位横截面积上所消耗的冲击功。它表示金属材料对冲击载荷的抵抗能力。 1 kgf•m/cm2 = 98.0665kJ/m2

1kJ/m2 = 0.010197kgf/cm2

布氏硬度 HBS 用一定直径的淬硬钢球压入试样表面，并在规定载荷下保持一定时间，以其载荷除压痕面积所得的商表面材料的布氏硬度。其计算公式为

HBS = 2P/лD[D – （D2-d2）1/2]

P——载荷

D——压头直径，mm；

d——压痕直径，mm 通常由测得的压痕直径直接查表得硬度值

洛氏硬度 HRB

HRF 在洛氏硬度机上，用直径为1。58mm的淬硬钢球作压头，载荷为980N试验所得的硬度值。

用1.58mm淬硬钢球作压头，载荷为588N测得的洛氏硬度值 HRB常用作测量淬火时效后铝合金硬度值。

HRF用作测量铝合金煅件硬度

显微维氏硬度 HV 用夹角为136o的金刚石四棱锥压头以小于等于0.2kgf（常扩大至1kgf）的载荷压入试样，以单位面积上所受载荷表示材料的硬度值。仪器上装有金相显微镜，用于测量合金的显微组织和极薄表面层的硬度值

密度 ρ g/cm3或

kg/m3 金属材料单位体积的质量

熔点 ℃ 材料由固态转变为液态时的熔化温度

平均线膨系数 α

µm/(m•k) 物体的长度随温度变化而改变，在指定的温度范围内，每当温度升降1，其单位长度胀缩的长度称平均线膨胀系数 膨胀及收缩率计算式见表1-5

热导率

（导热系数） λ W/(m•℃) 表示物体导热的能力。以物体内维持单位温度梯度（ΔL/ΔT）时，在单位时间（t）内流经垂直于热流方向的单位面积（A）上的热量（Q）表示 1 cal/(s•cm•℃) = 418.68W/(m•℃)

λ=1/A•Q/t•ΔL/ΔT

比热容 С

J/(kg•K)

或

J/(kg•℃) 将单位质量的物质在等压过程（或等容过程）中温度升高1K度时吸收的热量或温度降低1K度放出的热量 1 kcal/(kg•K) = 4186.8J(kg•K)

1 kcalth/(kg•K) = 4186.8J(kg•K)

电阻率

（比电阻电阻系数） ρ Ω•m

чΩ•m

nΩ•m 表征物质导电能力的一个物理常数，它等于长1m、横截面为1mm2 的导线两端间的电阻，也可用一个单位立方体的两平等端面间的电阻表示 1µΩ•cm = 10-8Ω•m

1nΩ•cm = 10-9Ω•m

电导率 λ S/m 电阻率的倒数叫电导率。在数值上它等于导体维持单位电位梯度时，流过单位面积的电流

电阻温度

系数 αp ℃-1 温度每升1℃，材料电阻率的改变量与原电阻率之比

表1—2为铝及铝合金的膨胀与收缩率计算式。表中L0为0℃时的长度；Lt 为在给定定温度范围内，t ℃时的长度；C为合金常数，其数值在表达1—3中列出。

表1—2 铝及铝合金的膨胀率与收缩率计算式

温度范围，℃ t ℃时的长度

-196 ~ 0

0 ~500

-60 ~ 10 Lt = L0[1+C(20.83t – 0.01177t2 - 0.0001446t3) x 10-6]

Lt = L0[1+C(22.29t + 0.01009t2 ) x 10-6]

Lt = L0[1+C(22.16t + 0.01219t2 ) x 10-6]