表面处理技术概论-第4章 转化膜技术

铝及铝合金的化学转化膜处理
铝及铝合金的化学转化膜处理是一种表面处理技术，主要通过化学反应在铝及铝合金表面形成一层转化膜。

这层膜的外观和性质类似于金属的氧化物或氢氧化物，可以显著提高金属的耐腐蚀性和耐磨性，同时还可以赋予金属其他特殊性能，如绝缘性、导热性、美观性等。

化学转化膜处理的过程通常包括以下几个步骤：
前处理：这一步主要是清洁金属表面，去除油污、锈迹、杂质等，以保证转化膜的附着力和均匀性。

常用的清洁方法有机械法、化学法和电化学法等。

转化处理：在清洁的金属表面放入特定的化学溶液中，通过化学反应在表面形成一层转化膜。

这个过程通常需要一定的温度和时间，以促进化学反应的进行。

后处理：转化处理完成后，需要对金属表面进行清洗和干燥，以保证转化膜的质量和稳定性。

铝及铝合金的化学转化膜处理有多种类型，其中最为常见的是阳极氧化和化学氧化。

阳极氧化是一种通过外加电流使铝或铝合金表面的氧化膜增厚的方法，生成的氧化膜厚度可达数十至数百微米。

化学氧化则是通过化学反应在铝或铝合金表面形成一层氧化膜，通常生成的氧化膜较薄，约为0.5至4微米。

总之，铝及铝合金的化学转化膜处理是一种有效的表面处理技术，可以显著提高金属的耐腐蚀性和耐磨性，同时还可以赋予金属其他特殊性能。

这种处理方法广泛应用于航空、汽车、建筑、家电等领域。

转化膜处理的概念特点及使用场景
转化膜处理是一种特殊的表面处理技术，它利用高温、高压等条件下的化学反应，将化学成分与基材表面活性位点发生化学反应，形成一层新的化学物质，从而改变表面的性质。

转化膜处理具有以下几个特点：
1. 转化膜处理可以在基材表面形成一层均匀、致密、不易脱落的膜，从而保护基材表面，延长其使用寿命。

2. 转化膜处理可以增强基材的表面硬度、耐磨性、耐腐蚀性等性能，提高其使用价值。

3. 转化膜处理可以改善基材表面的润湿性、附着力等性能，提高其在特定场景下的使用效果。

转化膜处理主要应用于金属、陶瓷、塑料等材料的表面处理，适用于航空、汽车、电子、建筑、医疗等领域。

例如，可以将汽车发动机的缸体、活塞等零部件经过转化膜处理后，提高其表面的耐磨性和耐腐蚀性，从而延长使用寿命；可以将医疗器械表面经过转化膜处理后，提高其润湿性和附着力，从而减少使用过程中的误差和失灵。

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金属表面转化膜技术概述1.金属表面转化膜的概念金属表面转化膜是指通过化学或电化学方法，使金属与特定的腐蚀液相接触，在金属表面形成一种稳定、致密、附着力良好的化合物膜层。

图6-2所示为各种化学转化膜零部件。

转化膜的形成方法是：将金属工件浸渍于化学处理液中，使金属表面的原子层与某些介质的阴离子发生化学或电化学反应，形成一层难溶解的化合物膜层。

几乎所有的金属都可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。

目前应用较多的是钢铁、铝、锌、铜、镁及其合金。

转化物膜层的形成可用下式表示：m M+n A z-=MA n+nz e-m式中，M为表层的金属原子；A z-为介质中价态为z的阴离子；e-为电子。

图6-2 各种化学转化膜零部件由氧化膜的形成过程反应方程式可知，氧化膜的生成必须有基体金属的直接参与，与介质中的阴离子反应生成自身转化的M m A n产物。

氧化膜的优点主要表现在氧化膜与基体金属的结合强度较高，金属基体直接参与成膜，因而膜与基体的结合力比电镀层和化学镀层这些外加膜层大得多，但转化膜较薄，其防腐能力远不如其他镀层，通常还要有另外补充的防护措施。

2.金属表面转化膜的分类表面转化膜几乎在所有的金属表面都能生成。

各种金属的表面转化膜及其分类如下：（1）按转化过程中是否存在外加电流来分类按转化过程中是否存在外加电流可分为化学转化膜和电化学转化膜两类。

化学转化膜不需要外加电源，而电化学氧化需要外加电源。

（2）按转化膜的主要组成物的类型来分类按转化膜的主要组成物的类型可分为氧化物膜、磷酸盐膜、铬酸盐膜和草酸盐膜。

氧化物膜是金属在含有氧化剂的溶液中形成的膜层，其成膜过程称为氧化；磷酸盐膜是金属在磷酸盐溶液中形成的膜，其成膜过程称为磷化；铬酸盐膜是金属在含有铬酸或铬酸盐的溶液中形成的膜层，其成膜过程通常称为钝化。

金属表面转化膜的分类见表6-1。

表6-1金属表面转化膜的分类3.金属表面转化膜的主要用途金属表面形成转化膜后，不仅使金属表面的耐蚀性、耐磨性以及外观得到了极大的改善，同时还能提高有机涂层的附着性和抗老化性，用于涂装底层。

表面转化膜技术
表面转化膜技术是指通过化学或电化学的方法，使材料表面的性质发生变化，以达到防腐、耐磨、装饰等目的的一种技术。

具体来说，通过表面转化膜技术可以形成一层具有特殊性质的薄膜，这层薄膜可以改变材料表面的物理、化学和机械性能，从而提高材料的耐腐蚀性、耐磨性和装饰性等。

表面转化膜技术有很多种，其中比较常用的有化学氧化法、电化学氧化法、阳极氧化法等。

这些技术可以根据材料的不同性质和需要进行选择和应用，以达到最佳的处理效果。

表面转化膜技术的应用范围非常广泛，可以应用于金属、非金属等各种材料表面处理。

在金属材料方面，表面转化膜技术可以用于提高金属的耐腐蚀性和耐磨性，例如在钢铁、铝、铜等金属表面形成一层氧化膜或镀膜；在非金属材料方面，表面转化膜技术可以用于提高材料的硬度和耐磨性，例如在玻璃、陶瓷、宝石等材料表面形成一层硬化膜或镀膜。

总之，表面转化膜技术是一种重要的材料表面处理技术，通过它可以实现对材料表面的性质进行改变和优化，从而提高材料的综合性能和延长使用寿命。

转化膜与镀层技术转化膜与镀层技术是一种常用的表面处理技术，被广泛应用于不同行业的产品制造中。

它们的出现，有效地提高了产品的表面性能和功能，使其具备更长的使用寿命和更好的外观质量。

一、转化膜技术转化膜技术是通过在金属表面形成一层转化膜，来改变其物理和化学性质的方法。

转化膜层是由金属基体与周围环境中的物质反应生成的，形成一层非金属化合物的保护层。

这层转化膜能够有效地阻隔金属与外界氧气、腐蚀介质的接触，起到防腐蚀、耐磨、隔热以及改善金属的导电性能等功能。

转化膜技术广泛应用于金属制品的生产中，例如汽车、航空器、建筑材料等。

其中最常见的例子是钢材表面的转化膜处理。

利用酸洗和氧化处理，可在钢材表面形成一层致密的铁氧化物层，有效地提高了钢材的抗腐蚀性能。

此外，转化膜技术还可以在铝合金、镁合金、锌合金等金属表面形成防腐层，提高其耐腐蚀性能。

二、镀层技术镀层技术是以电解或化学还原的方式，在金属表面形成一层金属或非金属材料的薄膜，以增加金属制品的耐腐蚀性、耐磨性和美观性等性能。

常见的镀层有镀铬、镀锌、镀镍、镀银等。

镀层技术有很多优点，首先是提高了金属制品的耐腐蚀性能。

通过在金属表面镀上一层具有较高耐腐蚀性的金属材料，能有效地保护金属基体，延长产品的使用寿命。

其次，镀层技术可以提高金属制品的外观质量，使其具备更好的光泽和装饰效果。

此外，镀层还可以改变金属本身的物理性质，如提高导电性能、增加金属的硬度等。

镀层技术广泛应用于汽车、家电、电子器件等行业中。

以汽车行业为例，镀铬技术被广泛应用于汽车的外观装饰，如镀铬前格栅、镀铬车门把手等。

通过镀铬处理，可以使汽车具备更好的外观质量，并提高抗腐蚀性能，延长使用寿命。

此外，镀锌技术在金属制品防腐方面也有广泛应用，如食品加工设备、建筑材料等。

总结起来，转化膜与镀层技术是通过在金属表面形成一层薄膜来改善金属的性能与功能。

转化膜技术通过反应生成一层非金属化合物的保护层，具备防腐蚀、耐磨、隔热、导电等功能。

化学转化膜和阳极氧化
化学转化膜和阳极氧化是两种表面处理技术，广泛应用于金属材料的保护和装饰。

以下是它们各自的特点和工作原理：
一、化学转化膜
化学转化膜是通过化学反应在金属表面形成一层固态薄膜，这层膜具有防腐、耐磨、装饰等作用。

转化膜的形成通常是通过将金属浸入含有氧化剂的溶液中，在一定温度和压力下进行反应而形成的。

转化膜的厚度通常在微米级，常见的化学转化膜有氧化铁膜、磷酸盐膜、铬酸盐膜等。

化学转化膜技术具有操作简单、成本低、环保等优点，广泛应用于钢铁、铝、镁等金属的防腐和装饰。

同时，化学转化膜也具有一定的局限性，例如对一些高耐蚀要求的场合可能无法满足要求，需要在转化膜表面再进行涂装等处理。

二、阳极氧化
阳极氧化是一种利用电化学方法在金属表面形成氧化膜的过程。

在该过程中，金属作为阳极在电解液中被氧化，生成一层固态氧化物薄膜。

这层氧化膜具有防腐、耐磨、绝缘等性能，同时还可以赋予金属表面独特的外观和质感。

阳极氧化的方法有多种，如硫酸阳极氧化、铬酸阳极氧化、磷酸阳极氧化等。

阳极氧化的膜层厚度可以根据需要进行调整，通常在微米至几十微米的范围内。

阳极氧化技术广泛应用于铝、镁、钛等轻金属的防腐和装饰，尤其在航空航天、汽车、建筑等领域得到广泛应用。

综上所述，化学转化膜和阳极氧化都是重要的表面处理技术，具有各自的特点和应用范围。

在实际应用中，应根据具体需求选择合适的表面处理技术，以达到最佳的保护和装饰效果。