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铝及铝型材表面化学转化膜处理技术进展

作者: 时间:2019-04-14149 次浏览


1 化学氧(Oxygen)化(oxidation)法 
    在一定温度(temperature)下,通过化学反应(Chemical reaction)在铝(Al)零件表面生成一层薄的氧化(oxidation)膜,称为铝的化学氧化法。纺织铝配件对毛料的表面质量要求标准有明显降低,粉末涂层并且可以完全覆盖型材表面的挤压纹,掩盖一部分铝型材表面的瑕疵,提高铝型材成品的表面质量。汽车铝材为了促进铝的消费,许多成立了铝的相关组织,并将汽车用铝的应用写入有关的政策法规。日本铝业协会还专门成立了汽车用铝委员会。随着世界汽车轻量化进程的加快,汽车市场竞争国际化日趋激烈,国产汽车要达到国外同类车水平,汽车用铝增加是必然趋势。今后铝合金的用量将随着各类汽车产量的上升而增加,必将给我国铝工业提供广阔的市场,带来发展机遇。这种方法不需要通过电流,工艺上比电化学氧化法简单,成本低。所生成的氧化膜很薄,一般膜厚约0.5~4μm,膜层质软,耐磨性很低,故不能单独使用,膜层有较好物理吸附能力,是涂漆的良好底层,经化学氧化后再涂装所得的防护层,可大大提高零件的防护能力。
    2 阳极氧(Oxygen)化法
    铝(Al)型材的阳极氧化(oxidation)是用铝或铝型材作阳极,用铅(外观:带蓝色的银白色)、碳或不锈钢作阴极,在草酸、硫酸、铬(Chromium)酸等的水溶液中电解。用电力进行阳极氧化可得到自然氧化法难以得到的成膜速度。在氧化成膜过程中,同时发生两个过程:一是在铝板表面生成Al2O3氧化膜的过程;二是在氧化膜生成的过程伴随着氧化膜溶解的过程。只有当氧化膜的生成速度超过其溶解速度,方可得到一定厚度的氧化膜,膜厚度一般在5~15μm。该膜是由致密的阻碍层和柱状结构的多孔层组成的双层结构。阳极氧化膜可分为两大类:多孔质型——在硫酸、草酸等酸电解浴中生成并垂直于表面形成非常细微的孔的膜;壁垒型——是在硼(B)酸铵等中性盐电解浴中生成的无孔的极薄的膜,通常被用于电解电容器等。
    3 微弧氧(Oxygen)化法
    微弧氧化又称等离子氧化,是在阳极(anode)氧化基础上,在金属基表面原位生长陶瓷层的一种表面处理(chǔ lǐ)技术。其基本性能和陶瓷(刚玉)类似,具有很高的硬度(Hardness)和耐磨、耐高温性能,还具有很高的绝缘性和耐酸碱腐蚀性能等。
    4 稀土转化膜
    目前国内外在这方面的研究已取得很大进展,其中所开发的稀土钝化(Deactivation)技术因具有无毒无污染,防蚀效果好的特点而倍受关注。目前,稀土转化膜工艺大致可以分成三类:
  ①含强氧化剂等成膜促进剂的化学法;
  ②化学法与电化学相结合的工艺;
  ③稀土bohmite层工艺。加入强氧化(oxidation)剂如H2O2、KMnO4、(NH4)2S2O4等可大大减少处理时间,溶液处理温度也不高,含低温短时成膜的强氧化剂的化学法工艺是最有开发潜力的;而化学法与电化学相结合的工艺处理步骤(procedure)烦琐,并且溶液处理温度也在沸腾状态;稀土bohmite层工艺也存在处理温度较高的缺点。
    5 有机酰亚胺(Imide)化处理
    硅烷化处理传统上采用浸涂工艺,把铝(Al)型材浸入在这种稀的硅烷化溶液中一定时间,随后在一定温度下固化,即可在铝型材表面形成几百纳米厚的涂层(要比传统转变涂层薄得多),该涂层能有效地防止铝型材发生各种形式的腐化侵蚀 。铝托盘涂膜的一些物理指标较其他表面处理膜有明显提高,如硬度、耐磨性、耐酸性,可有效地延长铝型材的使用寿命。 胡吉明等采用电化学技术在LY12铝型材表面沉积制被了十二烷基三甲氧基硅烷(DTMS)膜。反射吸收红外光谱表明,DTMS硅烷试剂与铝型材基体表面发生了化学键合作用,生成-SiOAl键实现成膜、电化学阻抗谱(EIS)测试结果表明,与开路电位相比,采用阴极电位沉积方法得到硅烷膜的耐蚀性能有明显提高。
    6 磷(P)化底漆处理
    磷化(phosphorization)底漆的基料,组分一以聚乙烯醇(chún)缩丁醛(aldehyde)树脂为主,加有铬(Chromium)酸盐等防锈颜料和助剂,组分二为磷酸,使用前将两组分按规定比例混合均匀,喷涂在铝板表面时一部分磷酸与金属铝结合,使金属表面和涂膜连成一体,涂膜具有一定的防腐蚀能力,又能与涂层系统(system)中的底漆具有良好的结合能力,但是,磷化底漆对施工条件要求高,稍不小心,就会造成漆膜变脆,造成大规模掉漆的严重后果。