铝及铝合金无铬表面处理技术研究进展

铝及铝合金表面处理研究进展【摘要】铝合金耐磨性差、特殊条件下耐蚀性差的缺点限制了它的进一步利用,对铝合金进行表面处理长期以来一直是扩大铝合金使用范围地行之有效的方法.文章综述了铝合金的各种表面处理方法,比较了它们的优缺点,指出表面氧化是铝合金表面处理的主流,复合处理、纳米化处理将是今后铝合金表面处理的主要研究方向.铝及铝合金密度较小,强度高,导电、导热性优良,塑性和成型性好,无低温脆性,易加工.目前,铝及铝合金材料已广泛地应用于建筑、航空、军事、汽车、航海、医疗等领域中.然而,铝的耐磨性差,腐蚀电位较负,腐蚀比较严重.采用表面处理可以提高防护性装饰性和功能性克服铝合金表面性能方面的缺点,扩大应用范围,延长使用寿命1电化学方法1.1电镀作为传统的表面处理方法电镀也用在了铝合金的表面处理上.铝合金的电镀一般是为了改善装饰性,提高表面硬度和耐磨性,降低摩擦因数改善润滑性,提高表面导电性和反光率.由于铝和铝合金的电位较负,在酸性和碱性溶液中电镀时皆可发生不同类型的氧化反应产生铝盐或偏铝酸盐,所以电镀前必须进行预处理,包括机械处理、有机溶液除油等.同时为了达到铝合金表面处理后具有光亮银白色表面的目的,石磊等人认为应该采用浸锌、镀锌二次钝化的方法进行处理.但电镀技术污染严重,工作环境恶劣的缺点又限制了该技术的应用.1.2氧化处理氧化处理目前仍然是铝合金表面处理的主要方法,主要有化学氧化、阳极氧化、维弧氧化等.高纯铝在酸性或弱碱性电解液中进行阳极氧化,能够得到纳米孔排列高度有序的多孔型阳极氧化铝膜.铝合金阳极氧化处理主要有两种,一是硬质阳极氧化,另一种是复合阳极氧化.1.2.1硬质阳极氧化铝合金硬质阳极氧化是将工件作为阳极,放入硫酸溶液中,阴极起导电作用,在外加电压的作用下,溶液中的OH-放电而析出氧,氧与阳极上的铝作用生成氧化膜.杨蔺孝等[8]指出在硫酸氧化液中添加草酸钴、磺基水杨酸镧铈等化合物,在25~220℃的条件进行氧化,可使氧化膜的莫氏硬度≥9(金刚石的莫氏硬度为10),耐烧蚀温度达到2 000℃.另一途径是变传统的直流氧化为脉冲或交直流叠加氧化.1.2.2复合阳极氧化铝合金的复合阳极氧化是一种新型的阳极氧化技术.日本的吉村长藏首先进行了这方面的尝试,他们分别在硫酸、草酸和磷酸三钠电解液中添加如Fe3O4、CrO2、TiO2等磁性粉,以及Al2O3、SiC、SiN等超硬粉体和石墨等导电性粉体(微米级),使其悬浮于电解液中进行阳极氧化.顾德恩等人提出了采用溶液浸渍方法在低压腐蚀铝箔表面沉积一层Ti氧化物,然后通过阳极氧化在阳极箔表面生成高介电常数的含Ti复合阳极氧化膜,以提高阳极箔的比容.大连海事大学材料工艺研究所的刘世永[11]等人提出在常规铝合金硬质阳极氧化液中添加聚四氟乙烯颗粒,在6063铝合金表面形成含有聚四氟乙烯颗粒的复合硬质阳极氧化层,其滑动干摩擦条件下与淬火钢对磨的平均摩擦因数为0.11,比常规硬质阳极氧化层的摩擦因数降低17%.2化学处理2.1化学镀应用最广的化学镀是镍磷合金.采用次亚磷酸盐作还原剂将水溶液中的镍离子催化还原为金属镍,并沉积到零件上.化学镀镍赋予了铝合金良好的表面性能.它不仅使其抗蚀性、耐磨性、可焊性和电接触性能得到提高,镀层与铝基体间结合力好,镀层外观漂亮;而且通过镀覆不同的镍基合金,可以赋予铝及铝合金各种新的性能,如磁性能、润滑性能等.燕山大学的王艳芝以铝合金为基体,在碱性镀浴中得到了低磷含量的Ni2Fe2P2B镀层,镀层主要为非晶态结构.2.2化学转化膜处理铝合金的化学转化膜是表面铝原子通过界面化学或电化学反应与介质的阴离子或原子结合而生成一层与基底结合良好并具一定防护性能的薄膜.铝合金早期的化学转化膜多为铬酸盐,但是铬酸盐处理使用了对人体有致癌作用的六价铬离子,而且若经铬酸盐处理的废液处理不当,将对环境造成严重污染.目前开发了无铬转化处理的绿色工艺取得了较大进展,铝合金无铬化学转化有钛锆体系、钛酸盐体系、锰酸盐体系、钼酸盐体系、稀土体系、锂盐体系、钴盐体系、丹宁酸盐体系等2.2.1稀土转化膜最初HinTon Mans-feld等发现将铝合金浸于含有稀土元素氯化物(如CeCl3、LaCl3、YCl3、PrCl3等)的溶液中一定时间后,表面可形成一层含稀土金属氧化物或氢氧化物的转化层.这种转化膜层的耐蚀性,尤其是耐氯离子侵蚀性等于或优于铬酸盐转化膜.华南理工大学的吴桂香[17]等针对常见的6063铝合金型材试样,采用铈盐作为处理液的主要成分制备铝合金表面化学转化膜,并考虑到稀土转化膜成膜速度较慢而常需要在高温下进行的问题,加入KMnO4作为转化膜处理液的成膜氧化剂以提高成膜效率,降低成膜温度.发现利用Ce(NO3)3为主的处理液处理6063铝合金,可在其表面生成金黄色的化学转化膜.该膜耐腐蚀性较好,同时发现在稀土转化膜生成与耐腐蚀性能的影响因素中,Ce(NO3)3的含量影响最大,其次是KMnO4的含量,再次是温度.稀土在我国有着丰富的储量,稀土转化膜有着广泛的开发前景. 2.2.2锰酸盐转化膜将铝合金置于含高锰酸钾、钼酸钠、钨酸钠和磷钨酸钠溶液中进行化学或电化学处理,可得到表面含这种金属氧化物的转化膜层.这种膜层赋于铝合金较好的耐蚀性.北京化工大学吕勇武等选用锰酸盐、钛盐作为成膜主盐,采用正交试验得到L Y12铝合金化学转化膜的处理工艺.所制备转化膜的颜色为金黄色,呈针叶状结构.华南理工大学机械工程学院材料研究所的陈东初等采用钼酸盐、高锰酸钾作为成膜氧化剂,对L Y12铝合金的化学转化膜工艺进行研究,处理溶液不含六价铬,符合环保要求,而且成膜速度快,可在室温下成膜,膜的耐蚀性能好.转化膜的主要成分为镁、铝、氧、氟、锰等元素.3热喷涂针对铝合金硬度低、耐磨性差,受损时失效快等缺点,热喷涂的高抗磨性正好可以弥补它的这些缺点.热喷涂层中所含的氧化物、氮化物等第二相粒子均可增加涂层硬度,提高耐磨性,而涂层孔隙尚能保持一层润滑膜,还能容纳因磨损所产生的碎屑,从而使接触面积保持清洁,起到减磨作用清华大学李言祥等研究了铝基体首先等离子喷涂复合陶瓷涂层,然后激光二次熔覆氧化铝粉末.大连理工大学的徐荣正等采用电弧喷涂工艺在6061铝合金基体表面喷涂高纯铝涂层,结果表明,电弧喷涂技术可以在6061铝合金基体表面形成均匀、致密、孔隙率低、结合良好的高纯铝涂层;高纯铝涂层耐腐蚀性较好,对铝合金基体起到了保护作用,涂层经过封孔工艺处理后保护作用更好入氮的基础上进行了等离子体基离子复合注入氮和钛的尝试,发现铝合金表面硬度、摩擦系数及耐磨性都显著改善,粘着磨损程度显著减轻.此外,哈尔滨工业大学的汤宝寅[26]等人通过在不同温度下对6061铝合金分别进行了氮、氧等离子体浸没离子注入处理,氮与氢混合气体等离子体浸没离子注入处理,以及在氮气氛中的钛或铝等离子体浸没离子注入与沉积处理,通过对得到的表面改性层的分析研究发现经氧离子注入处理后,抗磨性能显著改善;经高温氧离子注入试样的耐磨寿命最长;经氮、氢离子混合注入处理后铝合金的表面性能更优,摩擦系数可降到至0.1,耐磨寿命提高了约5倍.4.2磁控溅射磁控溅射是一种高速率低基片温升的成膜新技术,沉积颗粒一般在纳米级,应用非常广泛.王齐伟等[27]通过直流平面磁控溅射系统,在6063铝合金上镀覆一层(TixAly)N硬质薄膜,来增强了铝合金的表面强度.薄膜的成分主要以TiN、Ti3AlN形式存在,结合良好;显微硬度明显提高,膜层表面均匀且致密性良好.李华平[28]等利用磁控溅射系统在6061铝材上制备了3μm的AlN薄膜,达到了纳米级.XRD、椭偏测试及耐压测试结果表明,AlN膜为具有良好取向的多晶薄膜,击穿电压高达100 V/μm.利用自动划痕仪对AlN膜进行剥离实验,临界载荷为6左右.4.3双层辉光离子渗金属双层辉光离子渗金属技术是太原理工大学徐重教授[29]发明的一项具有中国自主知识产权的创新性技术.该技术已经在美、英、澳、日等国取得了专利权,其原理是在真空室内设置阴极和源极,利用辉光放电现象溅射出源极上的金属粒子,沉积到阴极(工件)上,利用轰击和热扩散在工件表面形成渗镀合金层,达到改善材料表面性能的目的.利用该技术在铝合金的表面渗镀钛等合金元素达到了改善铝合金表面性能的目的.5激光表面强化铝合金的激光表面强化主要有激光冲击硬化、激光重熔、激光熔覆和激光合金化等多种方法5.1激光重熔用激光直接作用于铝合金表面,使其达到熔点温度以上并在表面形成熔池,在光束移走后由于熔池快速凝固导致表面组织和性能的变化.上海交通大学的蔡珣等[32]采用CO2激光器对ZL109合金进行了激光重熔(Laser Remelting)处理,改性层的平均显微硬度在116~203 HV,相对于基底材料提高了约100 HV,表现出较好的改性效果.其强化机理与晶粒细化、过饱和固溶这两种效应有关,改性层的磨损是基底的一半左右.5.2激光熔覆目前,用于铝合金激光熔覆处理的粉末类型主要有Ni基、Cu基、陶瓷粉末等.吉林工学院陈华等[33]采用HGL284型5 kW横流电激励连续CO2激光器在ZL108上熔覆了Ni60、Al包Ni及Ni包Al三种粉末,结果表明熔覆层厚度可达15~110 mm.形成了Ni2Al硬质相,硬度显著提高.卢长亮等[34]利用CO2连续激光器在L Y12基材表面进行铝基合金粉末熔覆试验,获得了表面平整且内部无明显缺陷的熔覆层,从而为激光熔覆修复螺旋桨叶提供了可行的工艺.5.3激光表面合金化预置粉末法激光表面合金化是在铝合金表面先用电镀、火焰喷涂、等离子喷涂等方法预置一层粉末,然后进行激光处理;送粉法激光表面合金化是在激光处理的同时同步送粉至熔池.目前国内外多采用预置粉末法对铝合金进行合金化处理.6复合技术现在使用更多的是一种所谓的复合技术,就是集合各种技术的优点,避免其缺点,从而得到更加理想的表面处理结果.如加弧辉光技术、离子束联合溅射技术等,离子束联合溅射技术中将磁控溅射与离子注入,离子溅射结合有速度快、温度低、结合力好等优点.还有将激光与溅射结合等.7结语随着现代化工业的高速发展,特别是航空航天、汽车、建筑等领域的飞速发展,铝合金在各行各业中的应用将更加广泛;一些特殊条件、极端条件的特殊性要求,使得对铝合金的表面处理有更高的要求,迫使人们对铝合金的性能研究越来越高.一些成本低、污染少、多元素、多层次的表面复合技术必将成为未来发展的主要方向.。

铝合金无铬锆盐处理技术的研究现状铝合金无铬锆盐处理技术是一种新型的表面处理技术，它可以用于提高铝合金的耐蚀性和耐磨性。

本文将介绍铝合金无铬锆盐处理技术的研究现状。

铝合金是一种重要的结构材料，广泛应用于航空航天、汽车制造、建筑等领域。

然而，铝合金在使用过程中容易发生腐蚀和磨损，降低了其使用寿命和性能。

因此，提高铝合金的耐蚀性和耐磨性是一个重要的研究方向。

传统的提高铝合金耐蚀性的方法是在其表面形成一层铬酸盐膜。

然而，铬酸盐对环境和人体健康有害，限制了其应用。

因此，研究人员开始寻找一种无铬的替代方案。

无铬锆盐处理技术是近年来受到广泛关注的一种新型表面处理技术。

该技术利用锆盐溶液进行处理，形成一层锆酸盐膜。

这种膜具有良好的耐蚀性和耐磨性，可以有效保护铝合金表面。

对铝合金无铬锆盐处理技术的研究主要集中在以下几个方面。

研究人员对锆酸盐膜的形成机制进行了深入研究。

他们通过电化学测试和表面分析等方法，研究了锆酸盐膜的形成过程和结构特征。

研究结果表明，锆酸盐膜的形成是电化学反应和化学反应共同作用的结果。

研究人员对锆酸盐膜的性能进行了评价。

他们通过耐蚀性测试、耐磨性测试和摩擦学测试等方法，评估了锆酸盐膜的性能。

研究结果表明，锆酸盐膜具有良好的耐蚀性和耐磨性，可以有效延长铝合金的使用寿命。

研究人员还通过改变处理工艺和添加其他元素等方法，进一步改善了锆酸盐膜的性能。

例如，他们研究了不同处理温度、处理时间和溶液浓度对膜性能的影响，并优化了处理工艺参数。

另外，他们还尝试添加其他元素，如硅、钛和镁等，来改善膜的性能。

研究人员还对铝合金无铬锆盐处理技术在实际应用中的效果进行了研究。

他们通过制备实际零件并在实际工况下测试，评估了锆酸盐膜的保护效果。

研究结果表明，铝合金经过无铬锆盐处理后，其耐蚀性和耐磨性得到了显著提高。

铝合金无铬锆盐处理技术是一种具有潜力的表面处理技术。

当前的研究主要集中在锆酸盐膜的形成机制、性能评价、工艺优化和实际应用等方面。

铝合金无铬钝化技术
铝合金无铬钝化技术是一种利用无铬化合物代替传统铬酸钝化剂对铝合金表面进行处理的技术。

由于铬酸盐钝化剂在使用和废弃过程中对环境和人体有一定的危害，因此寻找一种更加环保的替代方案一直是铝合金表面处理领域的研究重点。

铝合金无铬钝化技术主要有以下几种：
钝化剂：利用无铬化合物代替传统的铬酸盐钝化剂，如钛盐、锌盐、钨盐等。

氧化法：在铝合金表面形成氧化层，氧化层可以提高铝合金的耐腐蚀性，常用的氧化剂有硫酸、硝酸、氢氧化钠等。

电化学法：通过电解的方式在铝合金表面形成氧化层，电解液中一般采用无铬化合物，如硫酸盐、草酸等。

薄膜覆盖法：利用有机物覆盖铝合金表面形成一层保护膜，如有机硅、聚酰亚胺、聚醚酮等。

无铬钝化技术的优点是环保、无毒、无害，同时钝化层的耐蚀性能与传统的铬酸盐钝化层相当，能够有效提高铝合金的耐蚀性和耐磨性。

铝合金表面处理的方法及应用简彩娣指导教师：宋世涛（河北科技师范学院理化学院化学0701班）摘要：综述了铝及铝合金表面处理技术的研究进展,讨论了铝及其合金表面处理的各种方法,并对它的应用前景进行了简述。

关键字：铝合金；表面处理；应用前景0 前言对铝及其合金进行表面处理产生的氧化膜具有装饰效果、防护性能和特殊功能,可以改善铝及其合金导电、导热、耐磨、耐腐蚀以及光学性能等。

因此,国内外研究人员运用各种方法对其进行表面处理,以提高它的综合性能,并取得了很大进展。

目前,铝及其合金材料已广泛地应用于建筑、航空和军事等领域中。

本文分类论述了铝及其合金材料表面处理的主要方法。

1 化学转化膜处理金属表面处理工业中的化学转化处理时使金属与特定的腐蚀液接触，在一定条件下，金属表面的外层原子核腐蚀液中的离子发生化学或电化学反应，在金属表面形成一层附着力良好的难溶的腐蚀生成物膜层。

换言之，化学转化处理是一种通过除去金属表面自然形成的氧化膜而在其表面代之以一层防腐性能更好、与有机涂层结合力更佳的新的氧化膜或其他化合物的技术。

1.1 阳极氧化法铝的阳极氧化法是把铝作为阳极,置于硫酸等电解液中,施加阳极电压进行电解,在铝的表面形成一层致密的Al2O3膜,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。

阳极氧化时,氧化膜的形成过程包括膜的电化学生成和膜的化学溶解两个同时进行的过程。

当成膜速度大于溶解速度时,膜才得以形成和成长。

通过降低膜的溶解速度,可以提高膜的致密度。

氧化膜的性能是由膜孔的致密度决定的。

1.1.1 硬质阳极氧化铝的硬质阳极氧化是在铝进行阳极氧化时,通过适当的方法,降低膜的溶解速度,获得更厚、更致密的氧化膜。

常规的方法是低温(一般为0℃左右)和低硫酸浓度(如<10%H2SO4)的条件下进行,生产过程存在能耗大、成本高的缺点。

改善硬质阳极氧化膜的另一种方法是改变电源的电流波形。

氧化膜的电阻很大,氧化过程中产生大量的热量,因此,传统直流氧化电流不宜过大,运用脉冲电流或脉冲电流与直流电流相叠加,可以极大地降低阳极氧化所需要的电压,并且可使用更高的电流密度,同时还可以通过调节占空比和峰值电压,来提高膜的生长速度,改善膜的生成质量,获得性能优良的氧化膜。

铝合金无铬氧化工艺研究进展摘要：本文介绍了国内外研究的几种主要无铬钝化工艺，指出随着对环保要求的提高，用低毒性的钝化剂代替高毒性的六价铬酸盐的研究受到重视。

关键词：铝合金无铬化学氧化1、引言铝合金化学性质十分活泼,在碱性与酸性条件下容易发生腐蚀,必须经化学转化、阳极氧化、微弧氧化、化学镀和电镀等表面处理后,才能满足工业生产需求。

在众多的处理方法中,化学氧化处理因工艺简单,设备投资少,运行成本低而备受青睐。

近年来,铝合金表面无铬转化膜的研究与应用,已取得了一定的进展。

本p3、铝合金无铬氧化工艺3.1 锆酸盐系含锆溶液代替铬酸盐用于铝材表面的预处理已被确认。

锆基无铬钝化液主要含有H2ZrF6或K2ZrF6，提供Zr和F。

另外，常需加入少量的HF。

近来开发的锆基钝化液还包括一些高分子化合物。

研究人员发明了一种基于H2ZrF6的可自然干燥的无铬钝化液，研究出一种可阴极极化处理石墨和钛的锆基处理液，反应过程中，阴极极化促进Zr(OH)4沉淀在表面而后用升温的办法使其转化为ZrO2。

有学者在铝合金表面制备了锆盐转化膜。

通过盐雾试验、电化学试验、氧化膜微观结构与涂膜结合力测试，研究了锆盐转化膜的耐蚀性与漆膜的结合力,并与通用的铬酸盐转化膜和无铬转化膜进行对比。

结果表明:锆盐转化膜120h盐雾试验的耐蚀等级达8级，在3.5%NaCl溶液中铝合金的自腐蚀电位明显正移，腐蚀电流密度大大降低；转化膜层均匀多孔，含有Al，O，Zr和Mg元素，且与漆膜结合力良好。

3.2 钛酸盐系钛与铬性质非常相似，在几乎所有的自然环境中都不腐蚀。

其极好的腐蚀阻力源于在其表面上所形成的连续稳定、结合牢固和具有保护性能的氧化膜层。

钛的高反应活性以及与氧极强的亲和力使得其金属表面暴露于空气中或潮温环境中能立即形成氧化膜。

事实上，如同铬酸盐化学氧化膜一样，只要环境中微量的氧或水(潮气)存在，由于钛与氧极强的亲和力，遭到破坏的氧化钛膜就能够立即自我修复。

铝合金材料表面处理及其实现技术的研究铝合金是一种广泛应用的材料，因其具有轻质、强度高等特点而深受各行业的青睐。

但铝合金表面容易受到化学、电化学等因素的影响，导致其表面性能下降，甚至发生腐蚀。

因此，铝合金表面处理技术的研究和发展也日益重要。

一、铝合金表面处理方法1. 电化学氧化法电化学氧化法是一种常见的表面处理方法，通过电解氧化溶液，使铝表面形成一层细密的氧化膜，提高其耐腐蚀性和硬度。

常用的电解液有硫酸、草酸、磷酸等。

2. 化学氧化法化学氧化法是利用化学反应的原理，在铝表面形成氧化膜。

常用的氧化剂有硫酸铬、亚硝酸铁、亚硝酸钠等。

其优点是处理时间短，成本低，缺点是膜质量不如电化学氧化膜。

3. 电镀法电镀法也是一种常用的表面处理方法，可在铝表面镀上一层金属膜，提高其硬度和耐腐蚀性。

常用材料有镍、铬、锌等。

4. 喷涂法喷涂法也是一种常见的表面处理方法，通过喷涂涂料，使铝表面形成一层耐腐蚀的涂层。

常用的涂层有环氧树脂、聚氨酯、丙烯酸等。

二、铝合金表面处理实现技术1. 电化学氧化方法电化学氧化方法实现的关键是控制电解液的组成、电解条件和工艺流程。

在电解液组成上，应根据不同的铝合金种类和性质，选择适合的氧化液。

在电解条件上，需控制电解液浓度、温度、电压电流等参数。

在工艺流程上，则需控制预处理、清洗、脱脂、表面修整等。

2. 化学氧化法化学氧化法实现的关键是选择合适的氧化剂和反应条件。

在氧化剂的选择上，应根据铝合金表面的材质和性质选择不同类型的氧化剂。

在反应条件上，需控制氧化剂浓度、反应时间、温度等参数。

3. 电镀法电镀法实现的关键是选择适合的电镀液和电解条件。

在电镀液的选择上，应根据铝合金表面的情况和所需的涂层类型，选择适合的电镀液。

在电解条件上，需控制电压电流、电解时间、电极间距等参数。

4. 喷涂法喷涂法实现的关键是选择适合的涂料和粘合剂，并控制喷涂厚度和均匀性。

在涂料和粘合剂的选择上，应根据铝合金表面的材质和性质选择不同类型的涂料和粘合剂。

铝合金表面无铬化学转化膜的研究陈东初1,2,黄柱周2,李文芳1(1.华南理工大学机械工程学院材料研究所,广东广州516640;2.佛山科技学院理学院,广东佛山528000)[摘 要] 采用钼酸盐、高锰酸盐作为成膜氧化剂,研究了铝合金化学转化膜的处理溶液,优化了溶液配方与工艺参数,在铝合金表面制备出有良好耐蚀性的转化膜。

利用各种测试手段与分析方法,对转化膜的综合性能进行分析,对转化膜的微观形貌与元素组成进行表征。

提出了钼酸盐化学转化膜成膜机理。

[关键词] 铝合金;无铬;化学转化膜[中图分类号]TG 174.45[文献标识码]A[文章编号]1001-3660(2005)06-0038-02Study of Chro m e -free Che m ical Conversion F il m on A l u m i n i u m A ll oyCHEN D ong-chu 1,2,H U ANG Zhu-zhou 2,LI Wen-fang 1(1.Co llege o fM echanical Eng i n eering ,South Ch i n a U niversity o fTechno logy ,Guangzhou 510640,China ;2.Schoo l of Science ,Foshan University ,Foshan 528000,Ch i n a)[Abstract ] I n order to develop an env ironm en-t fri e ndly m ethod to for m a che m ica l conversion fil m on a -l u m iniu m surface w ithout the tox ic hexava lent chro m i u m co m pounds ,a process w it h sod i u m m o lybdate and po -tassi u m per m anganate as the ox i d ants i n the treating so l u ti o n has been i n vesti g ated .So l u ti o n co m ponents andpreparing para m eters have been opti m ized .M icro -structure and co mponents o f the conversi o n fil m have been studied by various m icr o -analysi s m ethods ,and t h e gro w th m echan is m of the che m i c al conversion fil m has a lso been investi g ated .[Key words] A l u m iniu m a ll o y ;Chr o m e -free ;Conversi o n fil m[收稿日期]2005-07-13[作者简介]陈东初(1972-),男,江西崇义人,博士,主要从事应用电化学及材料表面技术研究。

铝合金材料表面改性研究进展3滕　敏 李 赫晓东(哈尔滨工业大学复合材料研究所,哈尔滨　150001)文　摘　评述了近年来铝合金表面改性技术取得的研究进展,重点介绍了溶胶-凝胶、稀土转化膜、激光熔覆、阳极氧化和等离子体微弧氧化等方法在铝合金表面制备膜层的原理、特点及研究成果,并对等离子微弧氧化技术提出了展望。

关键词　铝合金,表面改性,涂层Recent Advance of Surface M odification of Aluminum AlloysT eng Min Li Y ao He X iaodong(Center for C om posite Materials,Harbin Institute of T echnology,Harbin　150001)Abstract　Recent advances of surface m odification of aluminum alloys are reviewed.The principle,characteristic and research results of the S ol2G el,rare earth metal conversion coating,laser2fusion,anodic oxidation and PMAO meth2 ods are introduced.In addition,further research efforts of PMAO are briefly prospected.K ey w ords　Aluminum alloy,Surface m odification,C oate1　前言随着科技的进步和发展,一般的铝合金材料的表面性能难以满足各方面的技术要求。

近年来,铝合金表面陶瓷化技术倍受人们关注[1～5],即以铝合金材料为基体,采用有效手段在其表面制备陶瓷膜层,使其与陶瓷材料互相复合,取长补短,制备出既有金属强度和韧性,又有陶瓷耐高温、耐磨损、耐腐蚀等优点的复合材料,因而表面陶瓷化技术的研究日益广泛。

铝及铝合金电镀研究进展从人类最早使用金属至今，已经有超过４０００年的历史，金属的使用极大地改变了人们的生产生活，并将继续为人类带来便利。

在青铜器时代，古人就发现合金有较单一金属更优越的性能，因此青铜的广泛使用在古代历史上占据了浓墨重彩的一笔。

随着现代对合金研究与应用的加强，越来越多的合金制造方法被开发出来并应用于工业与民用的方方面面。

与此同时，合金在电镀方面的应用也日益引人注目，尤其是对综合了铝的优秀抗蚀性、抗氧化性的铝合金镀层的研究，近些年来有了一些重要进展。

１²铝及铝合金电镀简介铝及铝合金具有铝的优异性能：耐蚀性、抗氧化性、装饰性、可加工性、无毒无污染。

铝镀层是一种较理想的基体金属防护层，在很大程度上增加了钢铁等金属在潮湿腐蚀性环境中的寿命。

在铝电镀液中加入不同的合金元素普遍可以抑制铝的枝晶生长，使生成的铝沉积层更加致密均匀，从而进一步提高铝镀层的耐蚀性、机械强度、硬度等，同时每种合金元素具有独特的性质，这些宝贵的性能可以赋予铝合金镀层在某些严苛环境中的适用性。

电镀与应用较广泛的热浸镀相比，有它的独特性能：所需温度低；镀层与基体附着力好，显著提高基材的耐蚀性；可以实现不规则零部件表面的均匀涂覆，不存在涂镀死角；镀层的厚度可以通过电流与电镀时间等参数较精准地控制，从而可以实现连续化大规模地生产。

基材表面镀铝的初衷即提高集体材料的抗腐蚀性能，经分析，电镀镀层可以很好满足该需求的原因可能在于：电镀过程在电极上发生，镀层即为阴极的还原反应产物，在对电极反应机理的分析中可以得知，电极表面发生的反应集中在电极表面的双电层范围内，而双电层厚度极其微小，在这个范围内电极电压可达到１０９Ｖ／ｍ［１］，因此电化学反应非常迅速，能量密度很高，还原金属可以与基体金属在该距离内形成非晶态的金属间化合物，形成的电镀层与基体的附着力好，结合力强，正是由于该过渡层的优良性质，使得电镀层不易出现热镀、喷涂等镀层中易出现的与基体金属剥离的状况。

铝及铝合金无铬钝化研究进展崔珊;安成强;郝建军【期刊名称】《表面技术》【年(卷),期】2016(45)6【摘要】铝合金可加工成各种板材、型材、铝铸件,为了减少其在工业环境中的腐蚀损失,需进行钝化处理。

钝化常作为涂层的预处理步骤,钝化膜能增强铝合金表面与有机涂层的结合力,进一步提高涂层对基体的防护能力。

目前无铬钝化主要是钼酸盐钝化、稀土盐钝化、锆/钛盐钝化及有机物钝化,因此对这几种主要化学钝化法的研究进程及现状进行了综述。

钼酸盐复配其他盐协同缓蚀,能够获得更强的耐腐蚀性能。

稀土盐中加入强氧化剂和成膜促进剂,可以简化处理工艺,降低腐蚀电流。

锆、钛盐中加入有机物形成复合膜,能够改善单一膜层的耐腐蚀性能,提高与基体的结合力。

硅烷在铝合金表面形成交联结构,从而表现出良好的封闭效果。

在硅烷中加入纳米粒子可以获得更好的膜层表面形貌,加入稀土及其氧化物可提高耐腐蚀性能。

硅烷两步法成膜过程中,成膜次序不同能够获得不同的膜层物理性能和耐蚀效果。

最后,对未来无铬钝化工艺的研究方向进行了展望。

【总页数】7页(P63-69)【关键词】铝及铝合金;无铬钝化;耐腐蚀性;硅烷;复合膜【作者】崔珊;安成强;郝建军【作者单位】沈阳理工大学环境与化学工程学院【正文语种】中文【中图分类】TG174.45【相关文献】1.铝及铝合金无铬钝化的研究进展 [J], 王昊;安成强;郝建军;林雪;陈梨2.铝及铝合金无铬表面处理技术研究进展 [J], 纪红;朱祖芳3.铝及其合金无铬钝化的研究进展 [J], 王双红;刘常升;单凤君4.铝合金无铬钝化的研究进展 [J], 李季;孙杰;安成强5.无铬钝化与三价铬钝化的研究进展 [J], 于元春;李宁;胡会利;张景双;屠振密因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。