一、铝的概念
铝是有金属中使用量最大,使用面最广的金属材料。我国是第一大产铝国,第二大铝消费国。年消费是由1991年的86万吨至2000年得53万吨至01年的370万吨至今以每年10%的左右的增长率增加。
铝及合金有以下特点:密度低、延展性好、导电性好、环保、耐蚀、易表面处理 1.1、铝的化学特性
铝原子外围为3个不稳定电子,电极电位很负,是唯一的两性金属,既可和酸反应显碱性,又可和碱反应呈酸性:
1)2Al+6HCl→3H2+2AlCl3
棉花糖制造机
2) Al+2NaOH→NaAlO2+H2O
(1) AL在碱性溶液中的腐蚀
(2)AL在酸溶液中的腐蚀
(3) Al在中性盐溶液中的腐蚀
如存在电极电位较正的金属离子时如Fe2+、Cu2+、Ni2+等也会加速点蚀,电位差越大、点蚀越严重。如专对阳极氧化膜盐雾腐蚀的CASS试验,既是乙酸铜利用铜离子加速腐蚀作用进行快速测试 1.2、铝合金
铝合金分类:
(1)1xxx是纯铝。含铝量不小于99.00%,最后两位数表示最低铝百分含量中小数点后的两位常见有1052、1060等
(2) 2xxx系合金。是Al-Cu系可热处理强化合金,主要含Cu、Mg、Mn、Cr等
铜含量2~10%,其中含4%~6%Cu时强度最高。2xxx系合金具有很好的冲压性、焊接性和耐蚀性
(3)3xxx系合金。为Al-Mn系合金,成形、可焊性、耐蚀性好
(4)4xxx系合金。AL-Si系,硅含量4%-10%,强度硬度高,适合做活塞或高温工作零件
(5)5xxx系合金。为Al-Mg系,热处理不可强化合金,Mg含量不超过5.5%,可添加M
n、Cr、Ti、等作板、薄板、管、线、棒及异形物。
(6)6xxx系合金。是Al-Mg-Si系铝合金。其中6063常做挤压的建筑铝合金型材,也用于车辆、家具、支架等;6061强度较高,耐蚀性好,一般做工业结构件;6463阳极氧化后可保持光亮外观,建筑、汽车及各种器具的装饰件,常见还有6005、6003
(7)7xxx系合金。为Al-Zn、Al-Zn-Mg等高强合金,常用于航天。
1.3、铝合金表面处理技术及阳极氧化简介
为克服铝合金表面的性能缺点,扩大应用范围,延长使用寿命,通常需要对表面进行相应的处理以增高强度、耐磨性、电绝缘、耐腐蚀性等,亦可以用铝氧化膜的多孔性引入新的特殊功能,如装饰及光电性,电磁性。
铝合金表面处理技术有:表面机械预处理(如抛光、、发线、扫纹等)、化学预处理或化学处理(化学转化膜或化学镀等)、电化学处理(阳极氧化或电镀等)、物理处理(喷涂、塘瓷珐琅化或其他物理表面改性技术等)。
阳极氧化是目前铝表面处理中应用最广与最成功的技术,目前通用分类为普通阳极氧化,硬质阳极氧化和微弧氧化。
1.3.1、铝阳极氧化膜的特性
(1)耐蚀性。膜厚及封孔质量直接影响使用性能。
(2)硬度和耐磨性。基体硬度为HV100,普通阳极氧化膜可达HV300,而硬质膜则可达HV500,硬度和耐磨性是一致的。
(3)装饰性。既保持金属的光泽和质感,又可以染成丰富多彩的彩。
(4)有机涂层和电镀层附着性。可有效提高表面层的附着力和耐蚀性。
(5)电绝缘性。铝是良导电体,而氧化膜则是高电阻的绝缘膜。绝缘击穿电压可达3 0~200V/um,室温体积电阻率为:109?/cm3,250℃时可达1013?/cm3 (6)透明性。铝纯度越高,氧化膜透明度越高。
(7)功能性。利用氧化膜的多孔性,可在微孔中沉积功能性微粒,得到功能性材料。
1.3.2、铝合金阳极工艺路线
1、建筑铝型材:
封孔
脱脂碱洗出光阳极氧化电解着电泳固化成膜
静电喷涂固化成膜
脱脂酸洗化学转化封孔
2、工业用铝合金部件:
草酸法
脱脂碱洗出光阳极氧化硫酸法(染)封孔
硬质阳极氧化法
3、装饰用铝合金部件,(如汽车装饰部件、手机、MP3、照相机不见等)夜尿停
机械处理(如抛光、法线、喷沙
1、3、2铝合金的化学转化膜
化学氧化指铝在不通电的条件下,适当的温度范围下,浸入处理溶液中〈或刷涂、喷淋〉发生化学反应,在金属表面生成与基体有一定结合力的,不溶性的氧化膜的工艺。
铝天然氧化膜厚度为0.005~0.015um,厚度太薄容易磨伤,擦伤。耐蚀性差,化学氧化膜厚度通常为0.5~4um,耐磨性低,受到严重磨擦和浸蚀时会迅速破坏,因此常作涂装底层,因其导电,也可用于电镀涂装底层.其特点对铝工件疲劳性影响小,操作方便,能耗低,可处理复杂零件. 常用的化学转化法有水氧化法、铬酸盐法、磷酸—铬酸盐法等
常用配方(铬酸盐法):
家用智能豆腐机铬酸酐(CrO3) 3.5~6g/L PH 1.5
铬酸钠(Na2CrO4 ) 3~3.5g/L 温度25~30°C
氟化钠(NaF) 0.8g/L 时间3min
二.铝合金阳极氧化及前后处理
我们公司铝合金表面阳极氧化处理及前后加械处理工艺流程如下:
2.1抛光
铝材抛光可分粗抛和精抛,一般粗抛作为克服缺陷和初步光亮使用、大多使用麻布轮或棉轮等.
2.1.2抛光操作要求
①根据工件材料的软硬程度、表面状况和质量要求等因素选择合适的抛光轮和抛光膏
②抛光应分多步操作,不能一次切屑量太大或压力太大、时间过长等以免烧焦工件
③磨轮的转速应控制在一定的范围内.过高时抛光轮消耗快,使用寿命短,过低则影响工作效率,一般铝制品抛光选择10~14m/s
铝制品抛光轮径与转速对照表
轮径 200 250 300 350 400
允许转速 1900 1530 1260 1090 960
2.1.21常见问题及解决办法
①抛光中最常见为工作表面留下暗斑纹,通常称为”烧焦印”也有人称”水印”
造成此种不良主要是抛光压力太大或接触时间太长,不良品可用稀碱轻微浸蚀或温和酸(如10%H2SO4)浸蚀后重新抛光
污染物扩散模型②过抛
此种不良大多为操作不熟练造成转角或突起部位过度抛损
③成品碱蚀或出光后表面发雾或有乳白的斑纹,此不良同①所列
2。2 喷砂:
2。2。1、喷砂的目的及原理
电动操作机构喷砂的目的是用来克服和掩盖铝合金在机械加工过程中产生的一些缺陷以及满足客户对产品外观的一些特殊要求。
喷砂的原理是利用压缩空气的高速射出带动砂材击打到产品表面以达到需要的效果。
2。2。2、砂材、喷
2。2。2.1常用的砂材有玻璃砂、金刚砂、钢珠、碳化硅等。选择砂材的原则:
a、砂材硬度需大于待喷砂工件硬度。
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b、砂材需与工件要求的砂面效果相配套选用。
c、选择砂材时需考虑生产安排便利、工件尺寸的要求等影响因素。
2。2。2.2 砂材的型号
砂材的型号通常以砂材的粒径作参数,常用有100#、120#、150#、180#等,标号越高,砂材的粒径越小,对应的标号即为砂材的目数。
2。2。2.3 喷
喷要求耐磨,内径光滑。常用有合金刚,硬度较好的如BN3.
2。2。3 喷砂常见的缺陷及对应措施
2。3 拉丝
拉丝是运用砂带、砂轮等在工件表面通过对基体的磨削形成所需的装饰纹的工序。其原理和作业注意事项基本与抛光类的。主要应注意的是:
(1)、砂带或尼龙轮等的适用性:要求砂带附着性好、耐用、纹理规则、易排屑,而尼龙轮或钢丝轮要求韧性好、回弹性强、耐磨。
(2)、合理调整轮带运转速度及工件与轮带的接触时间,以免烧焦工件造成暗斑、水印等不良。
(3)、轮带运转需稳定,以免造成错纹,乱纹等不良。
(4)、熟练作业方法,合理掌握压着力度,以免过度损伤工件。
2。4 清洗
清洗的目的是通过化学溶剂,或酸碱浸蚀等去除工件表面的油污,轻微刮擦痕迹等。以为下工序提供合格的中间品。典型的清洗方式如下:
1、脱脂除油:利用表面活性剂溶液或有机溶剂等通过对产品的浸渍或渍淋的方式除去表面的油污等,
注意对于铝材应选用中性的表面活性剂。常用的表面活性剂:多聚磷酸钠,硅酸钠等的复配产品。有机溶剂:三氯乙烯,白电油等。
2、酸洗:常用方式为H3PO4+H2SO4的二酸体系,必要时为防止过腐蚀或点蚀可适量添加HNO3进行抑制。
3、碱洗:常用10~20%NaoH溶液加温腐蚀,对于尺寸要求较严格的工件应掌握好时间,