怎样鉴别铝合金和纯铝

1、铝合金偏心较多，所以每次激发的结果有一定的差异很正常

2、你所使用的光谱仪是否稳定也有很大关系，首先开机预热稳定，同时保证光室的真空度也达到要求才可以

3、你的样品表面是用什么处理的，最好能用车床车一下，保证纹理朝向一个方向

4、氩气的纯度也有很大关系，如果纯度不够激发点可能偏白，结果也就不稳定了

以铝为基的合金总称。主要合金元素有铜、硅、镁、锌、锰，次要合金元素有镍、铁、钛、铬、锂等。即Si,Fe ,Cu,Mn,Mg,Cr,Ni,Zn,还有Ti,Zr,这是里面常用的合金元素，一般都是执行国标GB-T3190--2008.具体每种材料的合金成分都不一样。按照系列为1,2,3,4，5,6,7，这几个系列，每个系列的又有很大的差别，同一系列基本差不多的。

1)铝硅系合金，也叫“硅铝明”或“矽铝明”。有良好铸造性能和耐磨性能，热胀系数小，在铸造铝合金中品种最多，用量最大的合金，含硅量在10％～25％。有时添加0.2％～0.6％镁的硅铝合金，广泛用于结构件，如壳体、缸体、箱体和框架等。有时添加适量的铜和镁，能提高合金的力学性能和耐热性。此类合金广泛用于制造活塞等部件。

(2)铝铜合金，含铜4.5％～5.3％合金强化效果最佳，适当加入锰和钛能显著提高室温、高温强度和铸造性能。主要用于制作承受大的动、静载荷和形状不复杂的砂型铸件。

(3)铝镁合金，密度最小(2.55g/cm3)，强度最高(355MPa左右)的铸造铝合金，含镁12％，强化效果最佳。合金在大气和海水中的抗腐蚀性能好，室温下有良好的综合力学性能和可切削性，可用于作雷达底座、飞机的发动机机匣、螺旋桨、起落架等零件，也可作装饰材料。

(4)铝锌系合金，为改善性能常加入硅、镁元素，常称为“锌硅铝明”。在铸造条件下，该合金有淬火作用，即“自行淬火”。不经热处理就可使用，以变质热处理后，铸件有较高的强度。经稳定化处理后，尺寸稳定，常用于制作模型、型板及设备支架等。

二、铝合金特点及分类

铝合金密度低，但比强度高，接近或超过优质钢，塑性好，可加工成各种型材，具有优良的导电性、导热性和抗蚀性，工业上广泛使用，使用量仅次于钢。

铝合金分两大类：铸造铝合金，在铸态下使用；变形铝合金，能承受压力加工，力学性能高于铸态。可加工成各种形态、规格的铝合金材。主要用于制造航空器材、日常生活用品、建筑用门窗等。

铝合金按加工方法可以分为变形铝合金和铸造铝合金。变形铝合金又分为不可热处理强化型铝合金和可热处理强化型铝合金。不可热处理强化型不能通过热处理来提高机械性能，只能通过冷加工变形来实现强化，它主要包括高纯铝、工业高纯铝、工业纯铝以及防锈铝等。可热处理强化型铝合金可以通过淬火和时效等热处理手段来提高机械性能，它可分为硬铝、锻铝、超硬铝和特殊铝合金等。

铝合金可以采用热处理获得良好的机械性能，物理性能和抗腐蚀性能。

铸造铝合金按化学成分可分为铝硅合金，铝铜合金，铝镁合金和铝锌合金。

三、各种常用铝合金区分

1、【纯铝产品】

纯铝分冶炼品和压力加工品两类，前者以化学成份Al表示，后者用汉语拼音LG（铝、工业用的）表示。2、【压力加工铝合金】

铝合金压力加工产品分为防锈（LF）、硬质（LY）、锻造（LD）、超硬（LC）、包覆（LB）、特殊（LT）及钎焊（LQ）等七类。常用铝合金材料的状态为退火（M焖火）、硬化（Y）、热轧（R）等三种。

3、【铝材】

铝和铝合金经加工成一定形状的材料统称铝材，包括板材、带材、箔材、管材、棒材、线材、型材等。

4、【铸造铝合金】

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铸造铝合金（ZL）按成分中铝以外的主要元素硅、铜、镁、锌分为四类，代号编码分别为100、200、300、400。

5、【高强度铝合金】

高强度铝合金指其抗拉强度大于480兆帕的铝合金，主要是压力加工铝合金中硬铝合金类、超硬铝合金类和铸造合金类。

6、【不同牌号铝合金的典型用途】

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合 金 典 型 用 途

1050 食品、化学和酿造工业用挤压盘管，各种软管，烟花粉

1060 要求抗蚀性与成形性均高的场合，但对强度要求不高，化工设备是其典型用途

1100 用于加工需要有良好的成形性和高的抗蚀性但不要求有高强度的零件部件，例如化工产品、食品工业装置与贮存容器、薄板加工件、深拉或旋压凹形器皿、焊接零部件、热交换器、印刷板、铭牌、反光器具

1145 包装及绝热铝箔，热交换器

1199 电解电容器箔，光学反光沉积膜

1350 电线、导电绞线、汇流排、变压器带材

2011 螺钉及要求有良好切削性能的机械加工产品

2014 应用于要求高强度与硬度（包括高温）的场合。飞机重型、锻件、厚板和挤压材料，车轮与结构元件，多级火箭第一级燃料槽与航天器零件，卡车构架与悬挂系统零件

2017 是第一个获得工业应用的2XXX系合金，目前的应用范围较窄，主要为铆钉、通用机械零件、结构与运输工具结构件，螺旋桨与配件

2024 飞机结构、铆钉、导弹构件、卡车轮毂、螺旋桨元件及其他种种结构件

2036 汽车车身钣金件

2048 航空航天器结构件与兵器结构零件

2124 航空航天器结构件

2218 飞机发动机和柴油发动机活塞，飞机发动机汽缸头，喷气发动机叶轮和压缩机环

2219 航天火箭焊接氧化剂槽，超音速飞机蒙皮与结构零件，工作温度为-270~300摄氏度。焊接性好，断裂韧性高，T8状态有很高的抗应力腐蚀开裂能力

2319 焊拉2219合金的焊条和填充焊料

2618 模锻件与自由锻件。活塞和航空发动机零件

2A01 工作温度小于等于100摄氏度的结构铆钉

2A02 工作温度200~300摄氏度的涡轮喷气发动机的轴向压气机叶片

2A06 工作温度150~250摄氏度的飞机结构及工作温度125~250摄氏度的航空器结构铆钉

2A10 强度比2A01合金的高，用于制造工作温度小于等于100摄氏度的航空器结构铆钉

2A11 飞机的中等强度的结构件、螺旋桨叶片、交通运输工具与建筑结构件。航空器的中等强度的螺栓与铆钉

2A12 航空器蒙皮、隔框、翼肋、翼梁、铆钉等，建筑与交通运输工具结构件

2A14 形状复杂的自由锻件与模锻件

2A16 工作温度250~300摄氏度的航天航空器零件，在室温及高温下工作的焊接容器与气密座舱

2A17 工作温度225~250摄氏底的航空器零件

2A50 形状复杂的中等强度零件

2A60 航空器发动机压气机轮、导风轮、风扇、叶轮等

2A70 飞机蒙皮，航空器发动机活塞、导风轮、轮盘等

2A80 航空发动机压气机叶片、叶轮、活塞、涨圈及其他工作温度高的零件

2A90 航空发动机活塞

3003 用于加工需要有良好的成形性能、高的抗蚀性可焊性好的零件部件，或既要求有这些性能又需要有比1XXX系合金强度高的工作，如厨具、食物和化工产品处理与贮存装置，运输液体产品的槽、罐，以薄板加工的各种压力容器与管道

3004 全铝易拉罐罐身，要求有比3003合金更高强度的零部件，化工产品生产与贮存装置，薄板加工件，建筑加工件，建筑工具，各种灯具零部件

3105 房间隔断、档板、活动房板、檐槽和落水管，薄板成形加工件，瓶盖、瓶塞等

3A21 飞机油箱、油路导管、铆钉线材等；建筑材料与食品等工业装备等

5005 与3003合金相似，具有中等强度与良好的抗蚀性。用作导体、炊具、仪表板、壳与建筑装饰件。阳极氧化膜比3003合金上的氧化膜更加明亮，并与6063合金的色调协调一致

5050 薄板可作为致冷机与冰箱的内衬板，汽车气管、油管与农业灌溉管；也可加工厚板、管材、棒材、异形材和线材等

5052 此合金有良好的成形加工性能、抗蚀性、可烛性、疲劳强度与中等的静态强度，用于制造飞机油箱、油管，以及交通车辆、船舶的钣金件，仪表、街灯支架与铆钉、五金制品等

5056 镁合金与电缆护套铆钉、拉链、钉子等；包铝的线材广泛用于加工农业捕虫器罩，以及需要有高抗蚀性的其他场合

5083 用于需要有高的抗蚀性、良好的可焊性和中等强度的场合，诸如舰艇、汽车和飞机板焊接件；需严格防火的压力容器、致冷装置、电视塔、钻探设备、交通运输设备、导弹元件、装甲等

5086 用于需要有高的抗蚀性、良好的可焊性和中等强度的场合，例如舰艇、汽车、飞机、低温设备、电视塔、钻井装置、运输设备、导弹零部件与甲板等

5154 焊接结构、贮槽、压力容器、船舶结构与海上设施、运输槽罐

5182 薄板用于加工易拉罐盖，汽车车身板、操纵盘、加强件、托架等零部件

5252 用于制造有较高强度的装饰件，如汽车等的装饰性零部件。在阳极氧化后具有光亮透明的氧化膜

5254 过氧化氢及其他化工产品容器

5356 焊接镁含量大于3%的铝-镁合金焊条及焊丝

5454 焊接结构，压力容器，海洋设施管道

5456 装甲板、高强度焊接结构、贮槽、压力容器、船舶材料

5457 经抛光与阳极氧化处理的汽车及其他装备的装饰件

5652 过氧化氢及其他化工产品贮存容器

5657 经抛光与阳极氧化处理的汽车及其他装备的装饰件，但在任何情况下必须确保材料具有细的晶粒组织

5A02 飞机油箱与导管，焊丝，铆钉，船舶结构件

5A03 中等强度焊接结构，冷冲压零件，焊接容器，焊丝，可用来代替5A02合金

5A05 焊接结构件，飞机蒙皮骨架

5A06 焊接结构，冷模锻零件，焊拉容器受力零件，飞机蒙皮骨部件

5A12 焊接结构件，防弹甲板

6005 挤压型材与管材，用于要求强高大于6063合金的结构件，如梯子、电视天线等

6009 汽车车身板

6010 薄板：汽车车身

6061 要求有一定强度、可焊性与抗蚀性高的各种工业结构性，如制造卡车、塔式建筑、船舶、电车、家具、机械零件、精密加工等用的管、棒、形材、板材

6063 建筑型材，灌溉管材以及供车辆、台架、家具、栏栅等用的挤压材料

6066 锻件及焊接结构挤压材料

6070 重载焊接结构与汽车工业用的挤压材料与管材

6101 公共汽车用高强度棒材、电导体与散热器材等

6151 用于模锻曲轴零件、机器零件与生产轧制环，供既要求有良好的可锻性能、高的强度，又要有良好抗蚀性之用

6201 高强度导电棒材与线材

6205 厚板、踏板与耐高冲击的挤压件

6262 要求抗蚀性优于2011和2017合金的有螺纹的高应力零件

6351 车辆的挤压结构件，水、石油等的输送管道

6463 建筑与各种器具型材，以及经阳极氧化处理后有明亮表面的汽车装饰件

6A02 飞机发动机零件，形状复杂的锻件与模锻件

7005 挤压材料，用于制造既要有高的强度又要有高的断裂韧性的焊接结构，如交通运输车辆的桁架、杆件、容器；大型热交换器，以及焊接后不能进行固熔处理的部件；还可用于制造体育器材如网球拍与垒球棒

7039 冷冻容器、低温器械与贮存箱，消防压力器材，军用器材、装甲板、导弹装置

7049 用于锻造静态强度与7079-T6合金的相同而又要求有高的抗应力腐蚀开裂勇力的零件，如飞机与导弹零件——起落架液压缸和挤压件。零件的疲劳性能大致与7075-T6合金的相等，而韧性稍高

7050 飞机结构件用中厚板、挤压件、自由锻件与模锻件。制造这类零件对合金的要求是：抗剥落腐蚀、应力腐蚀开裂能力、断裂韧性与抗疲劳性能都高

7072 空调器铝箔与特薄带材；2219、3003、3004、5050、5052、5154、6061、7075、7475、7178合金板材与管材的包覆层

7075 用于制造飞机结构及期货 他要求强度高、抗腐蚀性能强的高应力结构件、模具制造

7175 用于锻造航空器用的高强度结构性。T736材料有良好的综合性能，即强度、抗剥落腐蚀与抗应力腐蚀开裂性能、断裂韧性、疲劳强度都高

7178 供制造航空航天器的要求抗压屈服强度高的零部件

7475 机身用的包铝的与未包铝的板材，机翼骨架、桁条等。其他既要有高的强度又要有高的断裂韧性的零部件

7A04 飞机蒙皮、螺钉、以及受力构件如大梁桁条、隔框、翼肋、起落架等

7、【变形铝及铝合金状态、代号】

1.范围

本标准规定了变形铝合金的状态代号。

本标准适用于铝及铝加工产品。

2.基本原则

2.1基础状态代号用一个英文大写字母表示。

2.2细分状态代号采用基础状态代号后跟一位或多位阿拉伯数字表示。

2.3基本状态代号

基本状态分为5种

代号 名称 说明与应用

F 自由加工状态 适用于在成型过程中，对于加工硬化和热处理条件特殊要求的产品，该状态产品的力学性能不作规定。

O 退火状态 适用于经完全退火获得最低强度的加工产品。

H 加工硬化状态 适用于通过加工硬化提高强度的产品，产品在加工硬化后可经过（也可不经过）使强度有所降低的附加热处理。

W 固熔热处理状态 处理状态 一种不稳定状态，仅适用于经固溶热处理后，室温下自然时效的合金，该状态代号仅表示产品处于自然时效阶段。

T 热处理状态(不同于F、O、H状态) 适用于热处理后，经过（或不经过）加工硬化达到稳定的产品。T代号后面必须跟有一位或多位阿拉伯数字。

德国品牌K&M谱台700起价，好一些的都1000以上；K&M谱架300~600元。

美国品牌On-Stage谱台500左右，谱架100元左右。

国产品牌嫦月谱台大约80~120元，谱架大约30~50元。

其他国产品牌价格略低。

一、性质不同

1、铝合金：工业中应用最广泛的一类有色金属结构材料。

2、纯铝：银白色轻金属。

二、特性不同

1、铝合金：铝合金密度低，但强度高，接近或超过优质钢，塑性好，可加工成各种型材。它具有优良的导电性、导热性和耐腐蚀性。它在工业上应用广泛，用途仅次于钢铁。某些铝合金经热处理后，可获得良好的力学性能、物理性能和耐腐蚀性能。

2、纯铝：溶于稀硫酸、稀硝酸、盐酸、氢氧化钠、氢氧化钾溶液中，不溶于水，但能与热水缓慢反应生成相对密度为2.70，弹性模量70Gpa，泊松比0.33。熔点660℃。沸点2327℃。

三、应用不同

1、铝合金：铝合金可用于飞机蒙皮、横梁、肋骨、桁架、隔板和起落架。飞机根据用途使用不同数量的铝。由于铝合金价格低廉，以经济效益为重点的民用飞机得到了广泛的应用。例如，波音767客机使用的铝合金约占机身重量的81%。

2、纯铝：铝在电器制造工业、电线电缆工业和无线电工业中有广泛的用途。

参考资料来源：百度百科-铝

参考资料来源：百度百科-铝合金

化学成分：

铜Cu：3.80%-4.00%

锰Mn：0.70%-0.90 %

镁Mg：1.4%-1.6%

铁 Fe：≤0.50 %

硅 Si：≤0.50 %

铝Al：余量

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关键词：铝合金；二次浸锌；化学镀镍；附着力

众所周知，铝上电镀(或化学镀)存在许多困难，由于铝化学性质活泼，电化学电位很负(E＝-1.66V)，对氧有高度亲和力、极易氧化；铝的线膨胀系数比一般金属大(24×10-6/℃)；它又是两性金属，在酸碱中均不稳定，化学反应复杂；镀层有内应力，因而铝上电镀(或化学镀)能否成功，关键是要解决附着力问题。

铝表面的氧化膜经酸碱腐蚀去除后，在空气或水溶液中能迅速重新生成。为此，铝上电镀必须进行特殊前处理，其目的在于去除这些氧化膜，使其不能重新形成，并迅速赋予一层薄而均匀的金属镀层作为进一步按正常工艺电镀的底层。可见，能否置取这样一层理想的金属层乃是获得铝上电镀(化学镀)层附着力良好的工艺关键，习惯置取该金属薄层的工艺方法有浸锌酸盐法、浸锡酸盐法、电镀锌法、磷酸阳氧化法等。浸锌酸盐法由于Zn在强碱溶液中呈络离子存在，它的电位变得比简单盐中的Fe或Ni负得多，与Al十分接近，因而当Al浸入锌酸盐溶液中能得到较薄的均匀Zn层，有助于与铝基体牢固结合，这正是目前应用较普遍的主要原因。

两次浸锌处理比一次浸锌处理而言，它能降低Zn含量，使Zn层结晶更细致。有作者经扫描电镜(SEM)观察证明，第一次浸Zn后能看到晶粒之间仍有未变化的铝表面区域，其锌酸盐膜结构呈网状、不连续分布，尺寸为0.2～1.0μm范围。而两次浸Zn膜比第一次浸Zn膜致密得多，晶粒度分布均匀，大致相同(150～300mm)，看不到未镀覆铝表面，原因在于除去第一层Zn膜后，重新形成的氧化膜比原先的氧化膜更均匀，故随后第二次浸渍Zn层易于均匀复盖上全部铝表面。为此，我们选择配方(1)、(2)和改进配方(3)、(4)进行比较试验，见表1。并测定了在4种不同锌酸盐溶液中所形成的锌层重量，见表2。

表1 锌酸盐溶液

ρ/(g．L-1) 配方1 配方2 配方3 配方4

NaOH 500 120 200 240

ZnO 100 20

ZnSO4 100 120

NiSO4 60 60

KNaC4H4O6 50 45 100 120

FeCl3 2 1

NaNO3 1 1

添加剂 10～30 10～30

表2 不同浸锌工艺的锌层质量

处理

规范 浸锌

时间 配方1

mg/dm2 配方2

mg/dm2 配方3

mg/dm2 配方4

mg/dm2

一次浸锌 1min 4.61 4.33 5.89 4.28

再次浸锌 各1min 2.50 1.82 0.80 0.40

再次浸锌 各2min 0.75 1.03

再次浸锌 各3min 0.84 0.86

表2数据证明，两次浸锌得到的锌层比一次浸锌薄，配方2与配方1均是典型的浓溶液与稀溶液，锌层呈光亮，深蓝灰色，配方(1)碱浓度太高，粘度大，工件不易清洗干净，配方(2)碱浓度低，含锌量太少故需经常校正，溶液稳定性差，而改进配方(3)与(4)碱浓度适中，特别是含有镍盐，NaOH对Zn2＋的摩尔浓度比值由10提高到13～14，将酒石酸钾钠含量升高到100～120g/L，又引进添加剂，使镍离子呈更稳定络离子形式存在，从而能使镍离子与锌离子一起缓慢而均匀地置换沉积在铝表面，得到的锌镍合金层比配方(1)、(2)更薄更均匀。

有文献报导浸Zn层质量大致应在1.6～1.7mg/dm2范围(最佳＜3.1mg/dm2)，通过试验，我们发现控制Zn-Ni层质量在1～2mg/dm2范围的浸锌工艺能充分保证铝上镀层附着力良好。特别是含镍的锌层为随后的化学预镀镍沉积初期提供了充足的催化核心，这是提高随后镍镀层附着力的一个重要因素。

2 碱性化学镀镍预镀

实践证明，两次浸锌工艺是铝合金获得附着力优异的化学镀镍层的前提条件，但是这层薄而致密的锌层在随后的化学镀镍溶液中会发生化学溶解作用，常规化学镀镍使用酸性溶液(pH＝4～5)，工作温度高(90℃)，显而易见如果铝合金浸锌后直接在酸性镀液中化学镀镍，锌层很快溶解掉，而且溶解的锌会污染镀液，为了减缓锌层的溶解作用，提高化学镀镍层对基体铝合金的结合力，延长化学镀镍溶液的使用寿命，必须采用碱性化学镀镍预镀工艺，这也是铝合金化学镀镍成功与否的关键所在。

有人研究了化学镀镍反应初期基体铝上镍镀层的化学成分，发现大部分锌层溶解在化学镀镍溶液中，这种溶解作用的强弱取决于下列五种因素，化学镀镍液的温度、pH值、镍离子浓度、络合配位体种类和络合物浓度。为此，碱性化学镀镍作为预镀底层必须综合考虑镀液pH值、温度、沉积速度、络合剂种类和浓度之间的平衡关系，作者选择了4种代表性配方进行比较。见表3。

表3 碱性化学镀镍溶液

ρ/(g．L-1) 配方1 配方2 配方3 配方4

NaCl2．6H2O 21 21

NiSO4．6H2O 25 25

NaH2PO2．2H2O 12 20 25 25

(NH4)C6H5O7 45 45

络合剂 10 45

NH4Cl 30 30 30 30

NH4OH 50 50

为保证镀液稳定、沉积速度适中，经过试验改变还原剂和络合剂的浓度，确认配方(4)呈强碱性(pH＝8.5～9)，工作温度低(35～45℃)，由于采用复合络合剂，进一步降低镍离子有效浓度，氧化还原反应速度变得缓慢使结晶更细致均匀，从而能有效减弱浸锌层的溶解，而且在锌层被置换的同时即发生镍的自催化沉积，所以最终能在铝表面直接得到一层结晶细小、均匀、结合良好的薄镍层，而几乎不参杂有氧化物或锌层。

通过近两年的生产实践，证明该配方与国外引进的ENPLATEAL-100化学闪镀镍具有相似的功能，经过预镀能在铝表面得到一层薄而均匀、活泼的镍层，是随后酸性化学镀镍的理想底层。

3 酸性化学镀镍

选择3种酸性化学镀镍配方进行工艺比较见表4。首先观察镀层外观，从配方(1)得到的镍层呈半光亮黄白色，而配方(2)得到镍层色暗，不适用于铝合金，随后比较配方(1)和配方(3)，配方(3)是商品ENPLATE Ni418，其镍离子与次亚磷酸根离子的摩尔浓度比值大约在0.3～0.4，从而能保证沉积速度适中(16～20μm/h)，由于含有适当的缓冲剂和稳定剂因而镀液十分稳定。镀液温度保持在85～90℃，温度变化严格控制在±1℃范围，一般随着温度升高，沉积速度加快，含磷量下降，温度波动大时，磷含量变化太大，会生成片状镀层影响结合力和抗腐蚀性。一般随着pH值增大，沉积速度提高，含磷量下降，本工艺控制pH在4.9±0.1范围。生产过程镍离子和次亚磷酸根离子浓度及pH值逐渐减小，镀层含P量升高。

表4 酸性化学镀镍溶液

ρ/(g．L-1) 配方1 配方2 配方3

NiSO4．6H2O 23 25

NaH2PO4．H2O 24 24

C3II6O3 27

C4H6O4 20

C2H5ONa 15

Na3C6H5O7 15

ENPLATE Ni-418(mL/L) 60

ENPLATE Ni-418(mL/L) 90

本所化学镀镍生产线配置了美国WALCHEM化学镀镍自动分析(添加)仪，实现了镀液自动控温、连续过滤、压缩空气搅拌、镀液在线自动分析与补充。整个化学镀过程工艺条件始终在最佳范围，因而从配方(3)得到的镍层含磷量能稳定在80%左右，镀液稳定。其外观色泽呈光亮黄白色，接近进口的放大器铝腔体，满足了本课题防护、装饰性能的外观要求。

4 镀后热处理

化学镀镍层和铝基体界面产生的作用力称为应力，一般中磷(5%～9%)镀层的拉应力典型值为56～176MPa，高磷(10%～12%)镀层的压应力＜28MPa，低磷(2%～4%)镀层略有压应力，如果应力足够高而结合力不好则会造成镀层起泡或分离，或者在高、低温环境使用时，由于铝和镍的膨胀系数不同而产生的应力叠加到内应力上，也将导致化学镀镍层起泡。铝合金化学镀镍后进行热处理可能消除镍—磷合金中残留的原子氢，使内应力得到缓慢释放，最大限度减少内应力绝对值，同时促使沉积层和基体间发生微量扩散，进一步提高镀层与基体附着力，而不降低耐腐蚀性。热处理应在化学镀后立即进行，在有空气循环的烘箱中缓慢升温，效果较好。

根据MIL-C-26074E、AMS2404D、ISO 4527-1987等化学镀镍标准规定，推荐铝合金提高附着力的热处理规范如下：

(a)可热处理强化铝合金，在120～140℃下烘烤1～1.5h；

(b)非热处理强化铝合金，在150～180℃下烘烤1～1.5h。

5 镀液稳定性与寿命

本工艺体系的碱性镀镍液和酸性镀镍液本身均十分稳定，经补充镍盐与还原剂，溶液可以连续使用，商品ENPLATE 418的镍离子更新累计质量可达37～50g/L。镀液煮沸也不会分解。但是任何镀液的寿命都是有限的，为了在生产过程延长镀液使用寿命，关键在于严格的管理和维护。

首先要根据生产负荷，定期或不定期分析镍离子和还原剂浓度，少量或经常补充消耗的镀液成分，使镀液始终工作在最佳工艺范围，与此同时生产过程要严格控制温度和pH值在工艺范围，这是保持镀液稳定，延长寿命的基本要求。必须防止镀液成分过分偏低，一次性大量补充试剂，造成溶液不平衡，影响工作寿命。

保持镀液尽量干净是延长化学镀镍液寿命的重要措施之一，配制镀液要用去离子水和分析纯试剂。任何金属杂质的引入都会对化学镀镍溶液产生不利影响，如果试剂纯度不够，金属杂质含量高，镀液中杂质微粒会发生自催化反应而析出金属镍，导致镀液混浊。另外，尽管采用聚丙烯塑料镀槽，理论上镍不会沉积在镀槽壁上，然而由于空气尘埃会带入颗粒状物质，同样会成为自催化核心，所以在局部过热的加热管壁和槽底，在生产一定周期后仍会堆积少量镍，如果不及时清除将会严重影响镀液稳定性。每班工作结束要及时抽出化学镀镍液，使其迅速冷却到60℃以下，以减少镍的自发析出。要经常检查加热管壁、滤芯、槽底、槽壁有无镍析出，定期用稀硝酸浸泡、清洗，但是必须将残存的酸迹清洗干净，因为硝酸是降低镀液寿命的有害杂质。

严格控制装载量也是延长化学镀镍溶液寿命的一个重要因素。装载量过大会使反应过分剧烈，次亚磷酸钠可能分解为亚磷酸钠，析出的镍会脱落，溶液易浑浊甚至分解，同样在空载和压缩空气强烈搅拌下也会加速次亚磷酸钠氧化成亚磷酸钠，影响镀液稳定性。为延长镀液寿命，生产中应该将装载量控制在最佳范围0.5～1.0dm2/L，应当尽可能将足够量的工件集中一起施镀，有效利用槽液的负载能力，避免过载和空载。

6 典型工艺体系

铝件→有机溶剂去油→碱性除油(碱腐蚀)→硝酸浸蚀→浸锌→去膜→第二次浸锌→碱性化学镀镍→酸性化学镀镍→去离子水漂洗→热处理。

7 镀层物理化学特性

7.1 镀层化学成分及结晶形态

用电子显微镜及X射线能谱分析铝上化学镀镍层成分与形态见表5。

表5 不同化学镀镍工艺镀层成分与组织形态

酸性镀镍

(配方3) 酸性镀镍

(配方1) 碱性镀镍(0)

化学镀

镍层成分 Ni89.95%

P10.05% Ni86.82%

P13.18% Ni93.79 %

P6.21%

结晶形态 镀层光亮、连续

厚度均匀，有少

量孔隙，晶粒大

小为亚微米 镀层发暗，呈粒

状不连续，厚度

不均匀晶粒大

小为4μm 镀层半光亮，基

本连续有孔隙

区，晶粒大小

为亚微米

从表5的镀层外观及结晶形态看出，酸性镀镍(配方3)最好，碱性镀镍0组较好，酸性镀镍(配方1)较差。

据报道，含磷量＜8%的化学镍镀层为晶态结构，有磁性，但比电镀镍小，但随着含磷量增加，从晶态向非晶态转变，含磷量＞8%时呈亚晶态结构，呈弱磁性，经热处理能显著提高磁性。含磷量在10%～12%时为非晶态镍—磷(Ni-P)合金，完全无磁性，不存在晶界、位错等晶体缺陷。因而，化学镀镍层耐腐蚀性随着含磷量增加而提高，通过X射线能谱分析证实从配方(3)得到的化学镀镍层含P量为8%～10%，属于中磷化学镀镍层。

7.2 镀层附着力

按标准ISO 4527-1987(附录B)规定，采用热震试验方法，将铝合金LY12CZ化学镀镍试样及零件放在电热烘箱中加热至250℃，保温1h，经冷水骤冷，未见鼓泡与起皮。

7.3 高低温冲击试验

铝腔体10个(化学镀镍15μm)，按标准GJB 150.5-86规定，经高温125℃，低温-55℃，进行6个循环冲击，未见鼓泡与起皮。

7.4 湿热试验

铝试样(LY12CZ)100mm×50mm×1mm三件及铝腔体2个(化学镀镍15μm)，按标准GJB150.10-86规定，进行恒定湿热试验168h(温度40℃、相对湿度95%)，镀层表面没有变化。

7.5 中性盐雾腐蚀试验

标准：GJB 150.11～86(委托电子部5所测试)

试样：100mm×50mm×1mm(LY12CZ)

浓度：5%NaCl，35℃，连续喷雾48h，结果见表6。

表6 中性盐雾试验(48h)结果

编号 镀覆工艺 数量 试验结果 耐腐蚀等级

A H．Ni25 3 一块有1个白锈

点，余两块无变化 9.5

C H．Ni10 3 三块各有2～3

个白锈点 9

D H．Ni20 3 一块各有1～2个

白锈点，一块无变化

E H．Ni16 3 三块各有1～2

个白锈点 9

从表6中可看出，由于酸性化学镀镍(配方3)层含磷为8%～10%，属中磷镀镍层，耐蚀性属良好，等级(9.5级)，若要进一步提高抗蚀性，需采用高磷(含磷10%～12%)镀镍层。以下四组试样中耐蚀能力强弱顺序是A-D-E-C，与镀镍层厚度成正比，说明随着镍层厚度增加，镀层孔隙率下降，从而提高了耐盐雾腐蚀能力。另外，铝试样表面状态也影响耐蚀性。因为表面粗糙度愈高，获得无孔隙率的镀层厚度越大。建议在海上或恶劣环境使用的铝合金零件化学镀镍厚度应大于25.4μm。

7.6 硬度

用HX-1型显微硬度计测量，镍层厚度≥25μm)负荷100g，试验结果见表7。

表7 化学镀镍层硬度

编号 涂覆工艺 后处理 硬度(HV)

1 H．Ni45 520～572

2 H．Ni45 300℃×3h 824～897

表7说明，热处理以进一步提高化学镀镍层的硬度，这是由于热处理镀层由非晶形组织转变为晶形组织。温度达到230℃，开始有磷化镍(Ni3P)析出，温度愈高析出量愈大。据报道400℃热处理可达最大硬度值(HV＞1000)，与镀硬铬相当，但是耐腐蚀性和延展性均有所下降。

7.7 沉积速度

采用称重法测定了铝上化学镀镍测沉积速度，

碱性镀镍(表3，配方2) 沉积速度：10μm/h

碱性镀镍(表4，配方3) 沉积速度：16.7μm/h

7.8 可焊性(焊接浸润试验)

用焊接进行浸润性试验，化学镀镍试样分三组，厚度分别为10μm、16μm、20μm。每组二片，分别与镀金层，铝合金和铝电镀镍层进行定性比较，试验结果表明，铝上化学镀镊层焊接性能良好。镀层厚度不同焊接性能区别不大，浸润能力与电镀镍相当。比镀金层稍差，但比未镀覆的铝合金好得多，能满足本所微波元件焊接要求。如果仅为了改善铝上焊接性能而采用化学镀镍则推荐厚度为10μm。

8 结论

采用含镍盐及添加剂的改进锌酸盐配方，经二次浸锌处理和碱性化学镀镍预镀再进行酸性化学镀镍的工艺方法，通过小型生产线的应用，证明该工艺体系稳定可靠，能够在几何形状复杂、含深孔、盲孔、尺寸精度要求高的铝合金元件表面获得厚度均匀、附着力优异、耐腐蚀性良好，并且具有理想的物理、化学特性(电磁屏蔽、焊接性、耐磨等)的光亮化学镀镍层。它可以取代电子设备的微波、天线元件铝镀银工艺，并能提高电子设备微组件三防性能和电性能可靠性。

1 总论

1.1 变形铝及其合金的分类和状态

1.2 变形铝合金中的主要元素及相组成和力学性能

1.3 变形铝合金铸锭(DC)及其加工制品在各种状态下的组织与性质

1.3.1 半连续铸造铸锭(DC)的组织和均匀化

1.3.2 变形铝及其合金的塑性变形和半成品的恢复与再结晶

1.3.3 变形铝及其合金的动态恢复和动态再结晶及制品热加工状态的组织和性质

1.4 冷压延、冷拉伸及冷拔、冷轧状态的组织

1.5 变形铝合金热处理状态的组织和性质

1.5.1 退火状态的组织和性质

1.5.2 淬火及时效状态的组织和性质

1.5.3 淬火及时效状态组织的电子显微镜观察和电子衍衬金相分析

1.6 变形铝合金制品缺陷金相分析和对制品性能的影响

1.6.1 氧化膜

1.6.2 小亮点

1.6.3 光亮晶粒

1.6.4 羽毛状晶(花边状组织)

1.6.5 铜扩散

1.6.6 缩尾

1.6.7 粗晶环

1.6.8 过烧

2 1×××系(工业纯铝)

2.1 杂质含量及相组成

2.2 热处理特性

2.3铸锭(DC)及加工制品的组织和性能

3 2×××系(铝-铜系)合金

3.1 2×××系合金之一——铝-铜-镁系合金

3.1.1 化学成分及相组成

3.1.2 热处理特性

3.1.3 铸锭(DC)及加工制品的组织和性能

3.2 2×××系合金之二一一铝-铜-镁-铁-镍系合金

3.2.1 化学成分及相组成

3.2.2 热处理特性

3.2.3 铸锭(DC)及加工制品的组织和性能

3.3 2×××系合金之三——铝-铜-锰系合金

3.3.1 化学成分及相组成

3.3.2 热处理特性

3.3.3 铸锭(DC)及加工制品的组织和性能

4 3×××系(铝-锰系)合金

4.1 3×××系合金之一——3A21合金

4.1.1 化学成分及相组成

4.1.2 热处理特性

4.1.3 铸锭(DC)及加工制品的组织和性能

4.2 3×××系合金之二——3102合金

4.2.1 化学成分及相组成

4.2.2 热处理特性

4.2.3 铸轧料及各状态的组织和性能

4.3 3×××系合金之三——易拉罐体用AA3004/3104合金

4.3.1 化学成分及相组成

4.3.2 合金的热处理

4.3.3 铸锭与加工状态组织

5 4×××系(铝-硅系)合金

5.1 化学成分、变质处理与相组成

5.2 热处理特性

5.3 铸锭(DC)及加工制品的组织和性能

6 5×××系(铝-镁系)合金

6.1 化学成分及相组成

6.2 热处理特性

6.3 铸锭(Dc)及加工制品的组织和性能

7 6×××系(铝-镁-硅系)合金

7.1 6x××系合金之一——铝-镁-硅-铜系合金

7.1.1 化学成分及相组成

7.1.2 热处理特性

7.1.3 铸锭(Dc)及加工制品的组织和性能

7.2 6×××系合金之二——铝-镁-硅系合金

7.2.1 化学成分及相组成

7.2.2 热处理特性

7.2.3 铸锭(Dc)及加工制品的组织和性能

8 7×××系(铝-锌-镁-铜系)铝合金

8.1 化学成分及相组成

8.1.1 A1-Zn-Mg合金

8.1.2 A1-zn-Mg-Cu合金

8.2 热处理特性

8.2.1 均匀化处理

8.2.2 固溶处理

8.2.3 时效

8.2.4 退火

8.3 铸锭(DC)及加工制品的组织和性能

9 8×××系(以铝-铜-锂系为主)合金

9.1 化学成分和相组成

9.1.1 化学成分

9.1.2 相组成

9.2 热处理特性

9.3 铸锭(DC)及加工制品的组织和性能

10 粉末冶金铝合金

10.1 铝合金粉末

10.2 锭坯及加工制品特性

10.3 锭坯及加工制品的组织和性能

11 铝合金双金属复合板

11.1 铝合金双金属复合板

11.2 热轧复合

附录

附录1 变形铝合金化学成分

附录2 变形铝合金主要相晶体结构及浸蚀前后的特征

附录3 变形铝合金部分制品的力学性能参考数据

附录4 铝合金制品的表示方法

附录5 铝合金制品的状态代号

参考文献

部分照片彩图

每一个牌号的铝合金都有相应的材料成分标准，各种微量元素在铝合金中所起的作用也是不同的，例如硅含量决定铝合金流动性的好坏

要判断铝合金是否合格需要两点条件

1.是有对应牌号铝合金的材料成分表和物理性能表

2.要用光谱分析仪对需要验证的铝合金进行材料成分测试

当测试报告出来以后和第一点提到的表检查是否超标就可以判定铝合金是否合格

总的来说，铝合金各种不同的元素组合方式已经研究出来很多了，不同的组合(也可以说是不同的牌号)有不同的物理化学特性，适应不同的领域。在设计功能方案的时候可以根据不同的

指标要求选择不同的铝合金

1微弧氧化陶瓷层

微弧氧化(Microarcoxidation，MAO)又称微等离子体氧化(Microplasmaoxidation，MPO)，是通过电解液与相应电参数的组合，在铝、镁、钛及其合金表面依靠弧光放电产生的瞬时高温高压作用，生长出以基体金属氧化物为主的陶瓷膜层。由于在微弧氧化过程中，化学氧化、电化学氧化、等离子体氧化同时存在，微弧氧化工艺将工作区域引入到高压放电区域，极大地提高了膜层的综合性能。微弧氧化膜层与基体结合牢固，结构致密，韧性高，具有良好的耐磨、耐腐蚀、耐高温冲击和电绝缘等特性。该技术操作简单和易于实现膜层功能调节，而且工艺不复杂，不造成环境污染，是一项全新的绿色环保型材料表面处理技术，在航空航天、机械、电子、装饰等领域具有广阔的应用前景。

合金元素Cu、Mg有利于微弧氧化的进行，而Si元素则有碍于微弧氧化。侯朝辉等[1]对含硅量为8%～12%的ZL系列铸铝合金的微弧氧化工艺条件、膜层结构以及成膜过程进行了研究。结果表明：铸铝合金在水玻璃复合体系中进行微弧氧化，可以得到一层细腻、均匀、较厚、显微硬度较高的陶瓷氧化膜；微弧氧化电解液体系中，水玻璃能够使铸铝合金的微弧氧化顺利进行；Na2WO4和EDTA二钠复配可提高膜层硬度；该研究条件下获取ZL109合金微弧氧化膜的工艺条件为NaOH：2～4g/L，水玻璃：5～7mL/L，Na2WO4：2～4g/L，EDTA二钠：2～4g/L，微弧氧化电流密度30～40A/dm2，溶液温度30～40℃，强搅拌。此外，龚建飞等[2]也对ZL109的微弧氧化进行了研究，获得了致密层厚度76μm以上，显微硬度HV1600均匀氧化陶瓷膜层。

ADC12压铸铝合金广泛应用于汽车、摩托车和仪器等行业的活塞、带轮等零部件和结构件。张金彬等[3]研究了ADC12铝合金表面微等离子体氧化法制备黑色陶瓷膜的电解液成分和电参数等对膜层性能的影响，结果表明，磷酸钠浓度较低，表面粗糙，浓度过高易析盐和膜层崩落，最佳浓度为12～15g/L；添加剂M1和M2组分中的金属元素氧化物K在膜层中的比重越大，膜层黑色饱和度越高越稳定，其最佳浓度分别为10.0～11.0g/L和15.0～18.0g/L；使膜层黑色均匀的最佳pH值为8.0～9.0；形成饱和深黑色的最佳电流密度为3.0～4.0A/dm2；采用最佳的电解液配方制备的黑色膜层厚度在20～30μm，硬度HV500～700，黑色饱和度在0.8～1.0。

王宗仁等[4]将等离子体增强的电化学表面陶瓷化(PECC技术)工艺应用在Y112压铸铝合金表面强化处理上，使其表面生成α-Al2O3和γ-Al2O3相的陶瓷膜。据称该膜性能均优于特富隆技术涂层。

金玲等[5]对ZL109合金和SiCp/ZL109复合材料表面进行微弧氧化，研究发现，ZL109合金和SiCp/ZL109复合材料都可以进行表面微弧氧化，其微弧氧化层由两层结构组成，分别为疏松层和致密层。ZL109合金微弧氧化层主要由不同结构的Al2O3相组成，SiCp/ZL109复合材料微弧氧化层由Al2O3和MgAl13O40组成。

交流电源恒流条件下铝合金表面微弧氧化-黑化一体化处理[6]研究显示，钒酸盐对微弧氧化陶瓷膜的黑化效果具有决定性作用；黑色陶瓷膜色泽稳定，具有较高的显微硬度，并能对基体金属提供有效的腐蚀防护；黑色陶瓷膜主要元素组成包括O、Al、Si、V和P，膜中化合物主要以无定形态和/或微晶态形式存在，只发现少量的γ-Al2O3和ε-Al2O3晶体；黑色陶瓷膜为较为疏松的单层结构，其表面在微观尺度上粗糙不平，存在较为密集的尺寸为μm量级的微孔，并有明显的高温烧结痕迹和微裂纹；黑色陶瓷膜的微观结构与其形成机制有关。

ZL101铸造铝2硅合金微弧氧化陶瓷膜[7]生长分为3个阶段，氧化初期，电流密度较高，但膜层生长较慢。在膜快速生长阶段，膜生长速率达到极大值；膜生长进入平稳期后，基本保持恒定，样品的外部尺寸不再增加，膜逐渐转向基体内部生长；合金化元素硅的影响主要表现为氧化初期对膜生长的阻碍作用；铸造铝合金经过微弧氧化处理后，腐蚀电流大幅下降，极化电阻增加了几个数量级；较薄的微弧氧化膜同样大幅度提高了铝-硅合金的耐蚀性。

中性盐雾腐蚀试验法研究高强度铸造铝合金ZL205微弧氧化陶瓷膜[8]的结果表明，微弧氧化处理能显著提高ZL205的耐腐蚀性能，随着厚度的增加，陶瓷膜的耐腐蚀性能提高，但在厚度达到一定值后，陶瓷膜的耐腐蚀性能提高不明显；随着厚度的增加，微弧氧化膜的表面形貌和相结构都发生变化，从而导致微弧氧化膜的耐腐蚀性能发生变化。

2电沉积层

电沉积(electrodeposition)是金属或合金从其化合物水溶液、非水溶液或熔盐中电化学沉积的过程。是金属电解冶炼、电解精炼、电镀、电铸过程的基础。这些过程在一定的电解质和操作条件下进行，金属电沉积的难易程度以及沉积物的形态与沉积金属的性质有关，也依赖于电解质的组成、pH值、温度、电流密度等因素。吴向清等[9]利用电化学方法对ZL105铝合金表面电沉积Ni2SiC复合镀层的耐蚀性能进行了研究。结果表明，Ni2SiC复合镀层的表面形貌与纯Ni镀层截然不同，耐蚀性能优于纯Ni镀层，经过300℃×2h热处理后，耐蚀性能进一步得到提高。

3多弧离子镀层

多弧离子镀是真空室中，利用气体放电或被蒸发物质部分离化，在气体离子或被蒸发物质粒子轰击作用的同时，将蒸发物或反应物沉积在基片上。离子镀把辉光放电现象、等离子体技术和真空蒸发三者有机结合起来，不仅能明显地改进了膜质量，而且还扩大了薄膜的应用范围。

其优点是薄膜附着力强，绕射性好，膜材广泛等。离子镀种类很多，蒸发远加热方式有电阻加热、电子束加热、等离子电子束加热、高频感应加热等。多弧离子镀采用的是弧光放电，而并不是传统离子镀的辉光放电进行沉积。简单的说，多弧离子镀的原理就是把阴极靶作为蒸发源，通过靶与阳极壳体之间的弧光放电，使靶材蒸发，从而在空间中形成等离子体，对基体进行沉积。在ZL201铝合金表面多弧离子镀Ti-Cr-N涂层，并在Ti-Cr-N涂层上制备一层脂类薄膜[10]。结果表明：Ti-Cr-N涂层中的Cr以固溶体的方式存在于TiN晶体中，没有形成单独的CrN相；涂层可以有效提高ZL201铝合金的抗盐雾腐蚀的能力。

4化学复合镀层

在镀覆溶液中加入非水溶性的固体微粒，使其与主体金属共同沉积形成镀层的工艺称之为复合镀。若采用电镀的工艺则称之为复合电镀；若采用化学镀的工艺则称之为复合化学镀。所得镀层称为复合镀层。原则上，凡可镀覆的金属均可作为主体金属，但研究和应用较多的是镍、铬、钴、金、银、铜等几种金属。作为固体微粒主要有两类，一类是提高镀层耐磨性的高硬度、高熔点的微粒；一类是提高镀层自润滑特性的固体润滑剂微粒。在铸铝表面制备Ni-P-金刚石化学复合镀层[11]，结果表明，硫酸高铈能促进金刚石微粒进入镀层，随硫酸高铈含量增加镀液稳定性大幅提高后趋于平稳，Ni-P-金刚石复合镀层耐磨性优于Ni-P镀层，添加2mg/L硫酸高铈后进一步显著提高，与Ni-P镀层相比，复合镀层耐蚀性差，添加硫酸高铈后有所改善。

5化学转化膜

化学转化膜是使金属与特定的腐蚀液相接触，在一定条件下发生化学反应，在金属表面形成一层附着力良好的、难溶的生成物膜层。这些膜层，或者能保护基体金属不受水和其它腐蚀介质的影响，或者能提高有机涂膜的附着性和耐老化性，或者能赋予表面其它性能。化学转化膜由于是基体金属直接参与成膜反应而生成，因而与基体的结合力比电镀层和化学镀层大的多。几乎所有的金属都可以在选定的介质中通过转化处理，得到不同应用目的的化学转化膜，但目前工业上应用较多的是钢铁、铝、锌、铜、镁及其合金。化学转化膜同金属上别的覆盖层(例如金属的电沉积层)不一样，它的生成必须有基底金属的直接参与，与介质中阴离子生成自身转化的产物(MmAn)，因此也可以说化学转化膜的形成实际上可看作是受控的金属腐蚀的过程。化学转化膜按膜的主要组成物的类型分为：氧化物膜，磷酸盐膜，铬酸盐膜，草酸盐膜等。

铝合金在大气环境下容易发生晶间腐蚀而破坏。目前应用的高强度铸造铝合金一般含有硅、铜、镁等元素，这些元素的加入增加了合金的腐蚀敏感性。其次是表面硬度低，容易磨损，外表光泽不能保持长久，所以要求有较高的保护措施。其中在铝合金表面上生成化学转化膜具有设备简单、成本低、投资省等优点。彭靓等[12]采用铬酸盐法在Y112合金上生成化学转化

膜，实验结果表明，该转化膜具有高的耐腐蚀性，并具有美观的金黄色外表面。

以锰酸盐和锆盐为主盐，在铝合金表面化学氧化得到的化学氧化膜[13]的腐蚀电位比铝合金试样的腐蚀电位正0.45V左右，腐蚀电流密度仅0.286μA/cm2；交流阻抗谱图低频端的阻抗值比铝合金试样的值大一个数量级；铝合金化学氧化膜外观呈金黄色，具有规则排列的柱状生长结构。

葛圣松等[14]用无铬化学方法在铸铝合金表面制得黑色转化膜，利用点滴试验评价了膜的耐蚀性能。分别采用扫描电镜及电子探针观察膜的形貌、测定其组成元素，最后提出了黑色膜的形成机理和耐蚀机理。