淺談鋁合金零件的表面防腐

徐偉俊

摘要：鋁合金零件的自身優(yōu)點(diǎn)是其比重小、導(dǎo)電導(dǎo)熱能力強(qiáng)、力學(xué)性能優(yōu)異、可加工性好等，但其自身形成的氧化膜難以抵抗應(yīng)用環(huán)境的腐蝕，必須通過恰當(dāng)?shù)谋砻嫣幚韥硖岣咂淠臀g性能。因此，研究鋁合金零件的防腐性能具有重要意義。文章介紹了幾種提高鋁合金零件耐腐蝕性的表面處理方法和涂料的發(fā)展趨勢(shì)。

關(guān)鍵詞：化學(xué)氧化；陽極氧化；微弧氧化；熱噴涂；激光溶覆法

中圖分類號(hào)：TG178 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-2374（2012）15-0071-02

1鋁合金表面的氧化處理方法

鋁合金的抗腐蝕能力不強(qiáng)，容易沾染污跡。因此，鋁合金零件通常要進(jìn)行特殊的氧化處理，從而獲得具有耐蝕、耐磨等良好性能的人工膜。常用的氧化處理方法有以下五種：

1.1陽極氧化法

所謂陽極氧化法，即陽極以電解液中的的鋁合金制品作為材料，陰極以鋁板作為材料，予以通電，通電后，制品表面會(huì)生成一層氧化膜的過程。經(jīng)過陽極氧化，鋁合金表面能生成厚度為幾微米至幾百微米的氧化膜。此氧化膜的表面為多孔蜂窩狀，該膜具有雙層結(jié)構(gòu)，即直接與鋁合金表面相連接的、較薄的阻擋層和多孔的氧化膜表面層，但陽極氧化法的缺點(diǎn)是：由于對(duì)涂層的吸附性差、成本較高以及涂層抗沖擊性不理想等原因，在工業(yè)生產(chǎn)中使用較少。

1.2化學(xué)氧化法

所謂化學(xué)氧化法，即通過化學(xué)反應(yīng)在表面生成一層厚度約在O.5～4?m，具有良好的吸附性的薄的膜層多孔氧化膜，可作為有機(jī)涂層的底層?；瘜W(xué)氧化法的特點(diǎn)是：操作方便、設(shè)備簡(jiǎn)單、成本低、效率高，多應(yīng)用于不適合電化學(xué)處理的鋁及鋁合金制品零件。常見的氧化方法分別是堿性鉻酸鹽氧化法、鉻酸鹽氧化法、磷酸鹽一鉻酸鹽氧化法。由于化學(xué)氧化法形成的膜性能不佳，氧化膜較薄，并且六價(jià)鉻對(duì)環(huán)境和人體有嚴(yán)重危害，近年來其應(yīng)用已逐漸受到限制，所以在工業(yè)中用處也不廣泛。

1.3微弧氧化法

微弧氧化法是依據(jù)陽極氧化法的基礎(chǔ)開發(fā)出來一種新型鋁合金表面陶瓷化技術(shù)。該技術(shù)運(yùn)用高能密度的微等離子弧，氧化后形成的膜層和硬度大大提高，而且工藝簡(jiǎn)單、生產(chǎn)效率高、低污染、處理能力強(qiáng)，是一項(xiàng)前景相對(duì)看好的表面處理新技術(shù)，較普通的陽極氧化法，其工作電壓更高、工作電流更大，得到的陶瓷膜與陽極氧化膜結(jié)構(gòu)一樣，但是它的膜空隙小、孔隙率低、與基體結(jié)合緊密、摩擦因數(shù)小、分布均勻，從而具有更高的耐蝕性和耐磨性。

1.4激光熔覆法

指在激光表面熔敷技術(shù)是在高能光束的作用下將合金粉末或陶瓷粉末與集體表面迅速加熱并融化，光束移開后自然冷卻的一種表面強(qiáng)化方法。該方法的優(yōu)點(diǎn)是經(jīng)濟(jì)效益很高，它可以在廉價(jià)金屬基材上之輩出高性能的合金表面而不影響基體的性質(zhì)，可以降低成本和節(jié)省材料。缺點(diǎn)是界面上容易形成裂紋，實(shí)際應(yīng)用中對(duì)基體復(fù)雜形狀的容許度、涂層的尺寸精度、表面粗糙度等問題較難解決。

1.5稀土轉(zhuǎn)化膜法

此法興起于20世紀(jì)80年代中期，直至今日，已經(jīng)有很多研究機(jī)構(gòu)和個(gè)人對(duì)稀土元素在鋁合金轉(zhuǎn)化膜中的應(yīng)用做了大量的研究和報(bào)道在眾多的稀土化合物中，目前被研究較多的是鈰的可溶性鹽類。稀土轉(zhuǎn)化膜法的優(yōu)點(diǎn)是工藝簡(jiǎn)單，生產(chǎn)成本低。缺點(diǎn)是稀土鹽溶液需長(zhǎng)期浸泡，并且需要在較高的溫度中，工藝處理的時(shí)間長(zhǎng)。

2涂層處理

2.1化學(xué)鍍處理

化學(xué)鍍是一種新型的金屬表面樹立技術(shù)，該技術(shù)以其工藝簡(jiǎn)便，節(jié)能環(huán)保日益受到人們的關(guān)注，化學(xué)鍍使用范圍很廣，鍍層均勻，裝飾性好。在防護(hù)性能方面，能提高產(chǎn)品的耐蝕性和使用壽命，在功能性方面，能提高加工件的耐磨導(dǎo)電性、潤(rùn)滑性能等特殊功能，因而成為全世界表面處理技術(shù)的一個(gè)新發(fā)展。鋁合金活躍性很強(qiáng)，容易形成氧化膜，妨礙金屬鍵的形成，故在其表面進(jìn)行電鍍或化學(xué)鍍比較困難。一般都會(huì)先在鋁合金表面預(yù)鍍鎳，然后再在此基礎(chǔ)上鍍其他金屬?；瘜W(xué)鍍鎳工藝中應(yīng)用最廣的是化學(xué)鍍Ni-P，分為兩種方法：浸鋅—預(yù)鍍層法、直接化學(xué)鍍鎳。浸鋅—預(yù)鍍層法的主要缺點(diǎn)是在潮濕的腐蝕環(huán)境中，鋅相對(duì)于鎳鍍層是陽極，將受到橫向腐蝕，最終導(dǎo)致鎳層剝落。另外，過渡鋅層熔點(diǎn)低，限制了它的應(yīng)用范圍，而且兩次浸鋅之間還有一次硝酸退鋅程序，會(huì)污染生產(chǎn)環(huán)境，并且浸鋅層還對(duì)化學(xué)鍍鎳溶液造成污染。

2.2熱噴涂處理

熱噴涂是以某種形式的熱源將噴涂材料加熱，受熱的材料形成熔融貨半熔融狀態(tài)的微粒，這些微粒以一定的速度沖擊并沉積在基體表面上，形成具有一定特性的噴涂層。針對(duì)鋁合金零件表面的涂層處理，熱噴涂方法是一種較成熟有效的表面處理方法。熱噴涂技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)有：設(shè)備輕便、可現(xiàn)場(chǎng)施工、工藝靈活、操作程序少、可快捷修復(fù)、減少加工時(shí)間；涂層厚度可以控制等。熱噴涂材料根據(jù)材料性質(zhì)可分為金屬與合金、陶瓷、有機(jī)高分子材料、復(fù)合材料等。噴涂工藝主要包括火焰噴涂、爆炸噴涂、超音速噴涂、電弧噴涂、等離子噴涂、低壓等離子噴涂、水穩(wěn)等離子噴涂等。

由于熱噴涂技術(shù)可以噴涂各種金屬及合金，陶瓷，塑料，及非金屬等大多數(shù)固態(tài)工程材料，因此能制成具備各種性能的功能涂層，并且施工靈活，適應(yīng)性強(qiáng)。但熱噴涂方式得到的涂層對(duì)基體的結(jié)合力較低，涂層孔隙多，還需要進(jìn)一步改善。目前針對(duì)熱噴涂所形成的涂層的后處理技術(shù)，如激光熔覆，密封處理、熱壓、陽極電鍍等都可以進(jìn)一步提高噴涂后鋁合金的耐蝕性能。

3鋁合金防腐涂料的選擇及發(fā)展趨勢(shì)

鋁合金防腐經(jīng)表面處理后性能得到很大提高，但是除此之外還要進(jìn)行涂裝涂料，才能進(jìn)一步滿足防腐的要求。鋁合金防腐底漆通常是將具有防腐功能的顏料加入在氯化橡膠、醇酸樹脂、聚氨酯、環(huán)氧樹脂等基料樹脂中，傳統(tǒng)的防腐顏料大都使用鉻酸鹽可達(dá)到防腐蝕的目的。隨著社會(huì)的進(jìn)步和人民生活水平的不斷提高，環(huán)保意識(shí)也逐漸加強(qiáng)，國(guó)外的涂料正在朝著環(huán)保型發(fā)展，目前國(guó)外普遍采用的是無機(jī)惰性填料或環(huán)氧樹脂添加鋅黃類顏料的涂層體系來實(shí)現(xiàn)防腐目的。一些國(guó)家已經(jīng)開始研究選用磷酸鹽系顏料和有機(jī)防銹顏料來取代鉻酸鹽，在我國(guó)環(huán)保型涂料也得到了進(jìn)一步的重視和發(fā)展，對(duì)基料和防銹顏料的要求越來越高，朝著無污染或低污染的方向發(fā)展，隨著各種鋁合金制品的發(fā)展，涂料在朝著更經(jīng)濟(jì)、更環(huán)保、防腐性能更好的方向發(fā)展。由于鋁合金在各行業(yè)的廣泛應(yīng)用，一些特殊條件、極端條件的特殊性要求，使得鋁合金表面防腐處理有更高的要求，今后無毒、通用化、高性能將成為鋁合金防腐技術(shù)發(fā)展的重點(diǎn)。

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（責(zé)任編輯：趙秀娟）