铝合金表面处理工艺

【工艺知识】铝材表面处理工艺大全介绍总则表面处理：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，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铭化，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。—第一节 铭化铭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:脱脂一＞铝酸脱一＞铭化一＞包装一＞入库铭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。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，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一＞碱蚀一＞化抛一＞中和一＞黎地一＞中和阳极氧化一＞染色一＞封孔一＞热水洗一＞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，品质标准膜厚5-25um，硬度在200HV以上，封孔实验色变率小于5%盐雾实验在36小时以上，且能达到9级以上CNS标准外观不能有碰伤，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，铝材电镀的优点改善装饰性，提高表面硬度与耐磨性降低摩擦系数，改善润滑性。提高表面导电性能。提高耐蚀性(包括与其它金属组合)6)易于焊接提高与橡胶热压合时的结合力。提高反光率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氤化镀铜层。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一＞碱蚀一＞活化一＞锌置换一＞活化一＞电镀（如镍，锌，铜等）一＞镀铭或钝化一＞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），镀铭（白铭，硬铭，黑铭）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，铭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） 硬铭，在一定的条件下沉积的铭镀层有很高的硬度和耐磨性，硬度达到HV900-1200kg/mm，铭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。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。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。表面起毛齿：电镀液太脏，加强过滤，作适当的槽液处理。4、 品质要求外观无发黄，针孔，毛刺，起泡，碰伤，刮伤等不良现象。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。结合力能通过60度弯曲实验。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铝零件电镀宜用铝合金作挂具；铝及铝合金经过浸蚀后的各道工序必须快速进行，工序之间的间歇时间越短越好，以免重新氧化;第二次浸锌时间不能过长，以免造成过腐蚀；水洗必须洗干净；电镀过程中要防止中途断电。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一＞脱脂一＞除氧化膜一＞铭化一＞喷粉或液一＞烘烤一＞下挂一＞全检一＞包装一＞入库1）粉液体作业常见异常及处理办法现象造成原因 纠正预防措施 备注

桔皮1、粉喷太厚；2、烤炉温度不匹配；3、粉质量太差针孔1、调整喷枪吐出量2、3、调整温度改换粉质量液体喷涂时出皮时1、2、3、油漆性能配作业时有飞溅到工油漆粘度1、加强前处理1、前处理太差2、调整温度1、前处理不当2、温度不够，没烤干3、调整粉体质2、温度不当3、粉本身结合力不好量3、底漆和面漆差值太大。1、粉体喷的太薄或没喷到改换作业方式桔皮1、粉喷太厚；2、烤炉温度不匹配；3、粉质量太差针孔1、调整喷枪吐出量2、3、调整温度改换粉质量液体喷涂时出皮时1、2、3、油漆性能配作业时有飞溅到工油漆粘度1、加强前处理1、前处理太差2、调整温度1、前处理不当2、温度不够，没烤干3、调整粉体质2、温度不当3、粉本身结合力不好量3、底漆和面漆差值太大。1、粉体喷的太薄或没喷到改换作业方式同前2、机械前处理不彻底液体时；1、粉体本身改换作业方式1、底漆和面漆本身。2、作业方式不标准2、油漆粘度，喷涂厚度。1、粉质量不好改换作业方式调整枪距，调整吐出量。2、粉喷太厚液体出现掉漆掉漆露底色差流挂1、调整前处理各工序处理1、前处理不好，工件上有油2、喷涂太薄时间，化验前处理各药液液体相同含量是否标准2、更换相关工序的水2）品质标准参考项目品质标准测试依据颜色以样板为标准，色差小于1.5E依客户要求而定硬度大于2HGB6739-86耐冲击50kg/cm2GB/T1732弯曲实验工件对折45度ASTMD522附着力百格ASTMD3002盐雾实验500小时抗蚀10年冷热实验冷，热各168次变性10年外观依客户要求依客户要求

膜厚耐沸水粉体80-120um，液体30-40um 膜厚耐沸水耐沸处理1.5h GB/T17748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：十n戒同还原荆提供的)r"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：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。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。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。镀层致密，孔隙少。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铭的硬度，是替代硬铭层的理想镀层，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：超声波除油一＞除氧化膜一＞第一次锌置换一＞和化一＞第二次锌置换一＞化学镀镍一＞钝化一＞超声清洗一＞烘烤一＞全检一＞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，露镀现象三，常见异常处理异常现象可能产生的原因及纠正方法

异常现象可能产生的原因及纠正方法1） PH值低，用NH4OH调整反应慢，沉积速度低 2）温度过低镀液反应激烈，呈沸腾状，出现深灰°色 2）镍粉 八3）次磷酸钠含量不足，分析补充镀液反应激烈，呈沸腾状，出现深灰°色 2）镍粉 八装载量过大温度过高或局部过热镀液掉入金属屑或固体粒子次磷酸盐含量过高（镀液自然分解的象征）槽壁和槽底沉积有金属镍4）PH值过高（镀液自然分解的象征）槽壁和槽底沉积有金属镍1） 局部温度过高2） 槽衬破损，显露基体金属，更换槽镀液中亚磷酸未达到额定含量而发1） PH值太高生2） 络合剂不足，应给补充亚磷酸镍沉淀镀液被锌，铜等金属杂质污染，可用低电流密度处理，或适镀层发暗当补充次磷酸钠后用废件进行处理，直至镀层正常为好镀层有麻点 氢气停留在零件上，可搅动槽液或抖动工件来避免1） 镀前处理不彻底镀层易剥落2） 温度波动太大第六节，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），含铭在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。第七节。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