铝材表面处理工艺 一起来学习

   

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铬化，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 铬化

铬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—>铝酸脱—>铬化—>包装—>入库

铬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—>碱蚀—>化抛—>中和—>黎地—>中和

阳极氧化—>染色—>封孔—>热水洗—>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

1） 膜厚5-25um ，硬度在200HV 以上，封孔实验色变率小于5%

2 ） 盐雾实验在36 小时以上，且能达到9 级以上CNS 标准

3 ） 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

1） 改善装饰性，

2 ） 提高表面硬度与耐磨性

3 ） 降低摩擦系数，改善润滑性。

4 ） 提高表面导电性能。

5 ） 提高耐蚀性（包括与其它金属组合）

6 ） 易于焊接

7 ） 提高与橡胶热压合时的结合力。

8 ） 提高反光率

9 ） 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氰化镀铜层。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—>碱蚀—>活化—>锌置换—>活化—>电镀（如镍，锌，铜等）—>镀铬或钝化—>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），镀铬（白铬，硬铬，黑铬）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，铬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 ） 硬铬，在一定的条件下沉积的铬镀层有很高的硬度和耐磨性，硬度达到HV900-1200kg/mm ，铬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。

2 ） 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。

3 ） 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。

4 ） 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

1） 外观无发黄，针孔，毛刺，起泡，碰伤，刮伤等不良现象。

2 ） 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。

3 ） 结合力能通过60 度弯曲实验。

4 ） 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

1） 铝零件电镀宜用铝合金作挂具；

2 ） 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；

3 ） 第二次浸锌时间不能过长，以免造成过腐蚀；

4 ） 水洗必须洗干净；

5 ） 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—>脱脂—>除氧化膜—>铬化—>喷粉或液—>烘烤—>下挂—>全检—>包装—>入库

1）粉液体作业常见异常及处理办法

2)品质标准参考

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：

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：

1） 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。

2 ） 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。

3 ） 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。

5 ） 镀层致密，孔隙少。

6 ） 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铬的硬度，是替代硬铬层的理想镀层，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—>除氧化膜—>第一次锌置换—>和化—>第二次锌置换—>化学镀镍—>钝化—>超声清洗—>烘烤—>全检—>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

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），含铬在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、电渗水份从沉积层渗析而出，当含水量下降到5%-15%时，即可烘烤。

4、电解水被直流电电解，放出氢气与氧，由于电解导致渗透力下降，影响漆膜外观，降低漆膜附着力，增加电耗，因此，减弱水的电解是很必要的。

电泳的工艺流程：

脱脂—>除氧化皮—>铬化—>电泳—>烘干—>包装

五， 品质标准

1）外观无色差，桔皮，针孔，彩虹，碰伤，刮伤等其它异常

2）膜厚在 40-60um，盐雾试验 400 小时以上，过 CNS 标准的9级以上

3）膜层能过 60 度抗弯曲实验，无脱皮现象

4)百格试验和落球试验均能达到国标

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来源：非标机械专栏