鑄造鋁合金表面處理方法的研究進展

（浙江泰誠環境科技有限公司，浙江 臺州 318000）

1 鋁合金氧化的原因

鋁合金的主要成分是鋁，但在日常的生產生活中，鋁的密度小，本身極易氧化，氧化膜非常薄，大約0.01um～0.02um，色澤不均勻。鋁合金氧化分為化學氧化與陽極氧化兩種。化學氧化生成的氧化膜較薄，厚度約為0.5um～4um。具有多孔，吸附能力強，質地柔軟而不耐磨等特點，化學氧化分為酸性和堿性兩種。陽極氧化分為普通硫酸陽極氧化、高速陽極氧化等多種氧化形式。鋁合金分為很多種，如鋁銅合金、鋁鎂合金、鋁鋅合金等。一般來說，鋁合金的陽極氧化相對要復雜一些，它的陽極氧化膜中一般有氧化鋁成分，并且在其他金屬成分發生陽極氧化現象后，也會反應出一些氧化物。此外，鋁合金陽極氧化膜中還有一些元素如金屬物質和金屬化合物。例如，當鋁鎂合金發生陽極氧化時，鋁鎂合金中的Mg成分通常會被氧化，并且會以Mg氧化物的形式出現。因此，在鋁合金材料的制造與鋁合金表面處理的過程中，應注意材料的添加比例，不得過量添加，否則會導致鋁合金表面出現白斑或黃斑氧化，從而影響正常生產。日常生活中智能手機、收音機等都是應用鋁合金材料制作而成，而長時間的使用會對產品造成一定程度的磨損，這就需要利用物理或者化學方法如噴砂、陽極氧化等對鋁合金進行處理。

2 鋁合金表面處理方法

2.1 物理方法

物理方法是指僅對鋁合金表面進行處理而不傷害其他結構，一般會使用到的物理方法是用相同細度的砂紙等材料打磨或是用符合標準的清洗材料對鋁合金壓鑄件的表面進行擦洗等等。

（1）噴砂法，是指選用不同粒度的氧化鋁或二氧化硅等材料對鋁合金表面進行噴砂處理，以達到提高鋁合金使用效果的目的。噴砂法首先要將鋁合金表面清理干凈，如油脂、灰塵等，然后對鋁合金進行噴砂處理。一般情況下，鋁合金鑄件在經過噴砂后，在應用時膠接耐久性會更強。

（2）機械打磨法，是指應用鋼絲刷等表面粗糙的物質對鋁合金壓鑄件的表面進行打磨。打磨方法同噴砂法類似，首先要將鋁合金表面的油污等清理干凈然后再進行打磨。但是機械打磨法也存在弊端，在進行機械打磨處理后，鋁合金的表面會殘留一些碎屑，對材料的膠接產生不利影響并對材料造成傷害。但目前機械打磨應用較廣，是鋁合金表面處理的常用方式。

2.2 化學方法

除了物理方法，鋁合金表面處理還有許多有效可行的化學方法。如將金屬與特定的化學溶液接觸，產生化學反應，使金屬表面形成保護層，從而達到表面處理的效果。

（1）陽極氧化法，是指以金屬為陽極，在電流的作用下，通過不同的電解液產生不同厚度的氧化膜，從而達到鋁合金表面處理的效果。整個處理過程大致分為三個階段，無孔層形成、多孔層形成、多孔層增厚。此外，還要注意控制好影響氧化效果的因素，如硫酸濃度、溫度、鋁合金成分等。

（2）微弧氧化法，是指在金屬表面原位生長陶瓷膜的技術，是在特定條件下，將合金與電解液中的溶質反應，最終在金屬表面生成一種陶瓷層。這種技術可以大幅度提高鋁合金的耐腐蝕性和耐磨性，并且在電解液、電參數不同的情況下，陶瓷膜的顏色等也會相應發生變化。微弧氧化一般可以分為四個階段，普通陽極氧化階段、微弧氧化階段、微弧氧化和弧放電共存階段以及弧放電階段。微弧氧化法能提高金屬表面硬度（HV＞1200），并且操作簡單，對環境要求不高。但是，微弧氧化會造成較高的能量消耗和資源浪費。

（3）有機硅烷化處理，是以一種硅烷為主的對鋁合金表面處理的新興技術。具有清潔性強、涂層薄、耐腐蝕性強等優點，但由于有機硅烷技術對金屬表面的衛生要求較高、硅烷膜不具有自愈性等問題，發展還不夠完善。

（4）電泳涂漆處理，是指在電場作用下，與電泳漆液中的對應電極反應，在材料上形成一層均勻膜。與其他方法相比，電泳涂漆具有涂膜均勻致密、節省涂料、環保性強、節省人力物力、涂膜質量高、安全性強等優點。但注意控制好處理時的電壓，保持在80V～250V，溫度為20℃～25℃。此外，電泳涂漆處理后的顏色較為單一，多為銀白、金黃等，并且容易在鋁合金上產生色差。

（5）磷化底漆處理法，這是一種表面預處理方法，磷化底漆不能單獨做底漆，在鋁合金表面涂覆磷化底漆產生鋁磷化反應從而形成涂料膜。磷化底漆，又被稱為洗滌底漆，主要由聚乙烯醇縮丁醛樹脂、鋅鉻黃和添加劑等成分構成。通常加入醇作為溶劑，以磷酸為處理液，一般是兩罐裝，按一定比例配套使用。磷化底漆處理相對于其他處理方法效果尚可。

（6）鉻酸鹽氧化法，是指用氟化物、鐵鹽以及成膜促進劑等制成鉻酸鹽處理液對鋁合金進行表面處理的處理方法。這種方法會在表面形成金色鉻酸鹽氧化膜，耐腐蝕性強，能很好的保護鋁合金材料。此外，鉻酸鹽氧化法操作方便并且節約處理成本。但同時也要注意，鉻酸鹽處理液含有對人體有害的物質，對環境也會產生有害影響。

（7）鉬酸鹽氧化法，與鉻酸鹽氧化法類似，是鉻酸鹽氧化法的一種替代法，這種方法會形成略帶藍色的金黃色氧化膜。經大量研究證明，這種方法可以大幅度提高鋁合金材料的抗腐蝕性，有很大的應用價值。但要注意在處理過程中對環境的影響，注意鉬酸使用后的后續處理。

2.3 對鋁合金表面處理后的環境污染處理

鋁合金表面處理后所產生的環境污染也是鋁合金表面處理后續的一項重要環節，我國傳統的處理方法是通過化學手段控制PH值，去除各類化學分子、化學離子等，操作簡單，容易上手。但由于近些年來各種新型的表面處理方式不斷被研究出來，技術進步的同時也帶了新的環境問題，在使用了新興的各種化學處理方法后，隨即產生了高濃度的鎳離子、氟離子等有害物質，因此有必要對環境加以重視。

首先要轉變思想，著眼于現代的處理新思路，大力引進新技術、新設備，減少化學藥品在環境污染處理上的使用，吸收國內外處理經驗，合理制定各道工序，盡量做到環境污染處理后的廢物再利用，避免不必要的環境污染與經濟損失。可以利用離子交換技術、膜分離技術等，正確處理廢水與槽液。使鋁合金表面處理技術與處理后的環境污染處理同時進步，讓新技術與環境和諧發展。

3 結語

隨著我國工業的不斷發展，鋁合金材料作為重要的金屬材料在生產、生活中越來越重要，在各種不同領域都占有重要地位，我國對鋁合金的研究技術也在不斷增強，對鑄造鋁合金表面的處理方法也朝著多樣化、清潔化的方向邁進，做到技術與環境的和諧發展。