- 1 - 铝及其合金
摘要
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形变铝合金和铸造铝合金。形变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。
关键词
铸造铝合金 变形铝合金 固溶强化 时效强化
正文
一·概述
1825年由丹麦化学家奥斯德发现。1827年德国化学家武勒重复了奥斯德的实验，并不断改进制取铝的方法。1854年德国化学家德维尔用钠代替钾还原氯化铝，制得铝锭。地壳中含量7%以上，在全部化学元素中含量占第三位(仅次于氧和硅)，在全部金属元素中占第一位。铝呈银白色，密度2.702g/cm3，熔点660.37℃，沸点2467℃。
铝热法：用铝从其它氧化物中置换金属。如： 8Al+3Fe3O4=4Al2O3+9Fe+795千卡
高温下铝也与非金属反应，亦溶于酸或碱中。但与水、硫化物，浓硫酸、任何浓度的醋酸，以及一切有机酸类均无作用。铝以化合态存在于各种岩石或矿石里，如长石、云母、高岭土、铝土矿、明矾。铝由其氧化物与冰晶石（Na3AlF6）共熔电解制得。纯铝大量用于电缆、日用器皿；其合金质轻而坚韧，是制造飞机、火箭、汽车的结构材料。
二·工业纯铝
1·纯铝的特性
铝：原子序数为13，原子量为26.98，面心立方结构，熔点660℃，密度2.702 ，晶格常数4.05Å，原子直径2.86 Å，标准电极电位－1.67V 高的耐大气腐蚀性：铝在大气中极易和氧作用生成一层牢固致密的氧化膜，厚度约为铝及其合金
铝及其合金阳极氧化故障及其处理方法
铝是比较年轻的金属，有“20世纪的金属”之称。在全世界它的年产量仅次于钢铁，在金属材料中名列第二。铝和铝合金之所以得到广泛应用在于它有许多特点。
铝的比重是2.702，与铜(比重8.9)和铁(比重7.9)比较，约为它们的1/3．其制品重量轻，可用于汽车、飞机、铁路车辆、船舶、高层建筑等方面。
纯铝强度低，但在铝中加入少量的铜、镁、锰，锌、硅等元素后形成铝合金，显微硬度可达400～600kg/mm2，特殊情况下可达1200～15Ookg/mm2，强度比碳钢好，可与特殊钢媲美。
铝及其合金在空气中，会在表面自然生成一层极薄的厚达0.01～0.05μm的氧化膜。这层自然氧化膜虽然能阻止它们继续遭到大气腐蚀，但此膜疏松多孔，当遇到工业性气体时，抗蚀性能大大下降。不过，如经电解氧化加工，使其表面生成硬而致密的氧化膜层，那末，很多物质就对它不产生腐蚀作用，适合在工业地区和沿海地区使用。
因铝的延展性极其优良，所以易于加工成型，经人工氧化染色后，可以得到各种美丽颜色的铝制品。随着铝及其合金表面防护装饰性氧化工艺的广泛应用，近年来氧化新工艺、新技术的不断出现，如仿礼花法，转移印花法、渗透法、冰花图案法等等，使铝表面更加呈现出色彩缤纷，繁花似锦，见之令人畅心悦目。所以目前建筑行业上把其大量用于高级宾馆的门、窗、柱、框架等制件上，既坚实牢固，又美观大方。
由于铝及其合金还有良好的导热、导电性，对光、热、电波的反射性好，没有磁性，耐低温和化学药品，有吸音性……等等。故它的应用越来越广泛。
为了保证铝合金有足够的强度和较高的耐蚀，必须经过氧化处理。
铝和铝合金的氧化处理分为化学氧化和电化学氧化。化学氧化不用外来电流仅把制件置入适当的溶液内，使表面生成一层氧化膜。在电化学氧化中是把铝及其合金作为阳极，故又称阳极氧化。
电化学氧化的方法较多，本章分别介绍硫酸、铬酸阳极氧化，硬质电化学氧化绝缘电体学氧化和瓷质电化学氧化的故障及其处理方法。
铝及其合金的表面处理技术
全球铝的产量仅次于铁。铝和铝合金密度小且易加工。并且可以制造成形状十分复杂的零件，因而它在工业中的应用日益广泛，但是铝及其合金易产生晶间腐蚀，表面硬度低、不耐磨损。国内外都在采取各种方法对铝及其合金表面进行改质处理，以获得各项优良性能，拓宽其应用范围。作者讨论了铝及其合金的表面处理技术，简述了其应用，并对该领域目前研究的热门课题——微弧氧化及激光处理进行了介绍。
1 电镀、抛光和砂面处理
铝及其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，降低摩擦系数，改善润滑性，提高表面导电性和反光率等而进行的。由于铝对氧有很强的亲和力，表面总是有氧化膜存在，铝属于两性金属，在酸性溶液和碱性溶液中都不稳定。铝的膨胀系数较绝大多数金属的大，铬为7X10-6)，所以镀层易脱落，又由于镀铝常含有砂眼、气孔等缺陷．在电镀过程中，砂眼和气孔中常会滞留溶液和氢气。影响镀层与基体的结合力，所以直接在铝及其合金上电镀很困难。
铝及其合金的电镀效果主要取决于表面准备情况。镀前一般进行机械处理，有机溶剂除油，化学除油、碱浸蚀、出光等处理。铝及其合金的镀前处理及电镀工艺有下列几种：
(1)化学浸锌呻电镀铜+电镀其他镀层；
(2)电镀薄锌层一电镀铜一电镀其他镀层；
(3)化学镀镍一电镀厚镍；
(4)电镀镍一电镀其他镀层；
(5)阳极氧化呻电镀其他镀层；
(6)铝合金一步法镀铜—)电镀其他镀层1，
铝及其合金的抛光多年来普遍采用三酸抛光工艺，该工艺温度高、时间短，亮度好，但一般只能单根抛光，无法批量生产，而且产生的黄烟对人体有害。电解抛光的含磷和铬酸的废水处理一般厂家难以解决，且生产中耗电量很大。为此，目前市场已推出无黄烟两酸抛光新工艺，只需在磷酸、硫酸中加入少量添加剂(其成本接近硝酸)即可在80~100℃下操作0．5-3．0min，其光亮度略次于三酸处理[2]，但解决了环境污染问题+ 砂面处理和亚光处理是目前国外铝建材表面处理的流行工艺。该工艺规范及操作条件为：NaOH60—70g／L；Al>30g／L：碱蚀剂(固体)6—8g／L;砂面剂CK-JS 10-20g／L;温度以60-70℃；时间5—15min.该工艺可在碱蚀槽中完成，易于操作、管理
铝及其合金钎焊知识培训
钎焊概念
钎焊是采用液相线温度比母材固相线温度低的金属材料做钎料，将零件和钎料加热到钎料熔化，利于液态钎料润湿母材，填充接头间隙并与母材相互溶解和扩散而实现连接零件的方法。
与熔焊相比，钎焊具有以下优点：
1）钎焊接头平整光滑，外形美观；
2）钎焊加热相对温度较低，对母材组织和性能的影响较小；
3）焊件变形较小，尤其是采用均匀加热（如炉中钎焊）的钎焊方法，焊件的变形可减少到最低程度，容易保证焊件的尺寸精度。
4）某些钎焊方法一次可焊成几十条或成百条钎缝，生产效率高；
5）可以实现异种金属或合金，金属和非金属的连接。
缺点是钎焊接头强度比较低，耐热能力比较差，装配要求比较高等。
根据使用钎料的不同，钎焊一般分为：
1）软钎焊——钎料液相线温度低于450℃；
2）硬钎焊——钎料液相线温度高于450℃。
铝及其合金钎焊存在困难：
1、由于纯铝不能在空气中存在，铝表面会形成一层致密的氧化膜，钎焊时氧化膜将妨碍液态钎料在母材表面润湿，因此焊前要清理母材表面，焊接时要配合使用化学钎剂，经过多年的不断研究开发，对一般材料都可以成功焊接，但对母材中Mg含量超过1％的铝镁合金及含Si超过3％的铝硅合金尚难克服。
2、在钎焊过程，由于钎料与铝及铝合金的液相线温度相差不大，且铝及铝合金在加热过程中颜色不变，因此不容易判断温度，母材容易发生过热，使母材严重软化甚至过烧，这需要操作者要十分小心，用丰富的经验来掌控钎焊温度及热力分布。
3、钎焊接头耐腐蚀性差，接头腐蚀是因为在钎缝的不同位置，电极电位不同形成电势差，从而造成接头腐蚀，通过钎料优化选择，使母材钎缝的电极电位过渡为平缓，从而提高抗蚀性。
钎料选择：GB/T13815-1992
BAl88Si （料400）成份含量：Si 11.0～13.0％ Cu＜0.30％ Zn＜0.20％ Fe＜0.80％ Mg＜0.10％ Mn＜0.05％ 其他≤0.15％
