铸造铝合金表面处理方法的研究进展

（浙江泰诚环境科技有限公司，浙江 台州 318000）

1 铝合金氧化的原因

铝合金的主要成分是铝，但在日常的生产生活中，铝的密度小，本身极易氧化，氧化膜非常薄，大约0.01um～0.02um，色泽不均匀。铝合金氧化分为化学氧化与阳极氧化两种。化学氧化生成的氧化膜较薄，厚度约为0.5um～4um。具有多孔，吸附能力强，质地柔软而不耐磨等特点，化学氧化分为酸性和碱性两种。阳极氧化分为普通硫酸阳极氧化、高速阳极氧化等多种氧化形式。铝合金分为很多种，如铝铜合金、铝镁合金、铝锌合金等。一般来说，铝合金的阳极氧化相对要复杂一些，它的阳极氧化膜中一般有氧化铝成分，并且在其他金属成分发生阳极氧化现象后，也会反应出一些氧化物。此外，铝合金阳极氧化膜中还有一些元素如金属物质和金属化合物。例如，当铝镁合金发生阳极氧化时，铝镁合金中的Mg成分通常会被氧化，并且会以Mg氧化物的形式出现。因此，在铝合金材料的制造与铝合金表面处理的过程中，应注意材料的添加比例，不得过量添加，否则会导致铝合金表面出现白斑或黄斑氧化，从而影响正常生产。日常生活中智能手机、收音机等都是应用铝合金材料制作而成，而长时间的使用会对产品造成一定程度的磨损，这就需要利用物理或者化学方法如喷砂、阳极氧化等对铝合金进行处理。

2 铝合金表面处理方法

2.1 物理方法

物理方法是指仅对铝合金表面进行处理而不伤害其他结构，一般会使用到的物理方法是用相同细度的砂纸等材料打磨或是用符合标准的清洗材料对铝合金压铸件的表面进行擦洗等等。

（1）喷砂法，是指选用不同粒度的氧化铝或二氧化硅等材料对铝合金表面进行喷砂处理，以达到提高铝合金使用效果的目的。喷砂法首先要将铝合金表面清理干净，如油脂、灰尘等，然后对铝合金进行喷砂处理。一般情况下，铝合金铸件在经过喷砂后，在应用时胶接耐久性会更强。

（2）机械打磨法，是指应用钢丝刷等表面粗糙的物质对铝合金压铸件的表面进行打磨。打磨方法同喷砂法类似，首先要将铝合金表面的油污等清理干净然后再进行打磨。但是机械打磨法也存在弊端，在进行机械打磨处理后，铝合金的表面会残留一些碎屑，对材料的胶接产生不利影响并对材料造成伤害。但目前机械打磨应用较广，是铝合金表面处理的常用方式。

2.2 化学方法

除了物理方法，铝合金表面处理还有许多有效可行的化学方法。如将金属与特定的化学溶液接触，产生化学反应，使金属表面形成保护层，从而达到表面处理的效果。

（1）阳极氧化法，是指以金属为阳极，在电流的作用下，通过不同的电解液产生不同厚度的氧化膜，从而达到铝合金表面处理的效果。整个处理过程大致分为三个阶段，无孔层形成、多孔层形成、多孔层增厚。此外，还要注意控制好影响氧化效果的因素，如硫酸浓度、温度、铝合金成分等。

（2）微弧氧化法，是指在金属表面原位生长陶瓷膜的技术，是在特定条件下，将合金与电解液中的溶质反应，最终在金属表面生成一种陶瓷层。这种技术可以大幅度提高铝合金的耐腐蚀性和耐磨性，并且在电解液、电参数不同的情况下，陶瓷膜的颜色等也会相应发生变化。微弧氧化一般可以分为四个阶段，普通阳极氧化阶段、微弧氧化阶段、微弧氧化和弧放电共存阶段以及弧放电阶段。微弧氧化法能提高金属表面硬度（HV＞1200），并且操作简单，对环境要求不高。但是，微弧氧化会造成较高的能量消耗和资源浪费。

（3）有机硅烷化处理，是以一种硅烷为主的对铝合金表面处理的新兴技术。具有清洁性强、涂层薄、耐腐蚀性强等优点，但由于有机硅烷技术对金属表面的卫生要求较高、硅烷膜不具有自愈性等问题，发展还不够完善。

（4）电泳涂漆处理，是指在电场作用下，与电泳漆液中的对应电极反应，在材料上形成一层均匀膜。与其他方法相比，电泳涂漆具有涂膜均匀致密、节省涂料、环保性强、节省人力物力、涂膜质量高、安全性强等优点。但注意控制好处理时的电压，保持在80V～250V，温度为20℃～25℃。此外，电泳涂漆处理后的颜色较为单一，多为银白、金黄等，并且容易在铝合金上产生色差。

（5）磷化底漆处理法，这是一种表面预处理方法，磷化底漆不能单独做底漆，在铝合金表面涂覆磷化底漆产生铝磷化反应从而形成涂料膜。磷化底漆，又被称为洗涤底漆，主要由聚乙烯醇缩丁醛树脂、锌铬黄和添加剂等成分构成。通常加入醇作为溶剂，以磷酸为处理液，一般是两罐装，按一定比例配套使用。磷化底漆处理相对于其他处理方法效果尚可。

（6）铬酸盐氧化法，是指用氟化物、铁盐以及成膜促进剂等制成铬酸盐处理液对铝合金进行表面处理的处理方法。这种方法会在表面形成金色铬酸盐氧化膜，耐腐蚀性强，能很好的保护铝合金材料。此外，铬酸盐氧化法操作方便并且节约处理成本。但同时也要注意，铬酸盐处理液含有对人体有害的物质，对环境也会产生有害影响。

（7）钼酸盐氧化法，与铬酸盐氧化法类似，是铬酸盐氧化法的一种替代法，这种方法会形成略带蓝色的金黄色氧化膜。经大量研究证明，这种方法可以大幅度提高铝合金材料的抗腐蚀性，有很大的应用价值。但要注意在处理过程中对环境的影响，注意钼酸使用后的后续处理。

2.3 对铝合金表面处理后的环境污染处理

铝合金表面处理后所产生的环境污染也是铝合金表面处理后续的一项重要环节，我国传统的处理方法是通过化学手段控制PH值，去除各类化学分子、化学离子等，操作简单，容易上手。但由于近些年来各种新型的表面处理方式不断被研究出来，技术进步的同时也带了新的环境问题，在使用了新兴的各种化学处理方法后，随即产生了高浓度的镍离子、氟离子等有害物质，因此有必要对环境加以重视。

首先要转变思想，着眼于现代的处理新思路，大力引进新技术、新设备，减少化学药品在环境污染处理上的使用，吸收国内外处理经验，合理制定各道工序，尽量做到环境污染处理后的废物再利用，避免不必要的环境污染与经济损失。可以利用离子交换技术、膜分离技术等，正确处理废水与槽液。使铝合金表面处理技术与处理后的环境污染处理同时进步，让新技术与环境和谐发展。

3 结语

随着我国工业的不断发展，铝合金材料作为重要的金属材料在生产、生活中越来越重要，在各种不同领域都占有重要地位，我国对铝合金的研究技术也在不断增强，对铸造铝合金表面的处理方法也朝着多样化、清洁化的方向迈进，做到技术与环境的和谐发展。