铝及铝合金制品表面处理工艺浅析

宋篪

辽宁省检验检测认证中心 辽宁省产品质量监督检验院 沈阳 110014

引言

铝及铝合金在五金行业的应用非常广泛，它们被用于制造各种五金部件和产品，如建筑五金、装饰五金、家具五金及汽车五金等领域[1-2]，然而，铝及铝合金的表面硬度较低，容易受到外界环境的侵蚀和损伤，因此需要进行表面处理以提高其性能。表面处理不仅可以增强铝及铝合金的耐腐蚀性、耐磨性和抗疲劳性，还可以改善其外观质量，满足不同应用场景的装饰性要求。随着科技的不断进步和人们对生活质量要求的提高，铝及铝合金制品的表面处理工艺也在不断发展和完善。本文将对铝及铝合金制品的表面处理工艺进行浅析，旨在为五金行业的从业者提供参考和借鉴，推动铝及铝合金表面处理技术的发展和应用。

1 铝及铝合金表面处理工艺

1.1 喷砂处理

喷砂处理的原理是借助高速流动的磨料的冲击作用对铝及铝合金表面实现清理的过程，喷砂处理能够使得表面获得一定的清洁度和不同的粗糙度，改善其机械性能，提高抗疲劳性，增加表面与后续装饰性镀膜之间的附着力，延长涂膜的耐久性，也有利于表面有机涂层的自流平，提高涂层的装饰性[3]。喷砂处理还可以清洗和去除铝合金表面的毛刺、飞边和应力，同时改变其粗糙度，达到光饰效果。在某些产品上，喷砂工艺还可以形成一种哑光珍珠银面的效果，给金属材质表面带来更多的细微哑面触感。

1.2 抛光处理

抛光处理是指利用机械、化学或电化学中的一种或多种方法，降低铝及铝合金表面的微观粗糙度，以获得光亮、平整的表面。当前主要的抛光工艺有机械抛光、化学抛光、电解抛光。

(1)机械抛光：主要借助于油石条、羊毛轮和砂纸等工具的切削作用去除表面凸起部分，以获得光洁表面。如果对于表面光洁度有特殊的要求，则可以借助于特殊的研磨工具，采用超精研抛方法。这种方法可以有效地降低铝合金表面的粗糙度，使其变得平滑，并可以达到镜面效果。

(2)化学抛光：将铝合金置于化学介质中，使微观凸起部分优先溶解，从而获得平滑表面。这种方法不需要复杂设备，适用于形状复杂的铝合金件，且可以同时处理多个件，效率较高。当铝及铝合金表面需要进行电镀或化学镀膜时则需要进行化学抛光，也可以用于消除铝型材表面的氧化铝。

(3)电解抛光：电解抛光主要利用电化学反应原理，以铝及铝合金为阳极，不溶性金属为阴极，在特制的电解槽中通入直流电，溶解掉阳极上的氧化铝，从而使得铝制品表面恢复光泽。电解抛光过程分为宏观整平溶解和微光平整阳极极化两个步骤，可以消除阴极反应的影响，获得更为平整的表面。

1.3 拉丝

拉丝处理是一种重要的表面处理技术，通过特定的工艺和设备，使铝及铝合金表面形成具有特定纹理和光泽的线条，增强其装饰性和质感。

(1)拉丝处理原理：铝及铝合金的拉丝处理是利用砂纸、钢丝刷等工具，通过摩擦和刮削的方式，使铝及铝合金表面形成一系列的平行线条。这些线条可以呈现出不同的纹理和光泽，从而满足不同的装饰需求。

(2)拉丝处理分类：根据工艺和设备的不同，铝及铝合金的拉丝处理可以分为多种类型，如直纹拉丝、乱纹拉丝、旋纹拉丝等。其中，直纹拉丝是最常见的一种，其线条清晰、规整，具有良好的装饰效果。

(3)拉丝处理工艺：铝及铝合金的拉丝处理工艺一般包括以下几个步骤：材料准备、表面清洁、拉丝操作、后处理等。在材料准备阶段，需要选择适合的铝及铝合金材料，并进行必要的切割和加工。在表面清洁阶段，需要清除材料表面的油污、氧化物等杂质，以保证拉丝效果。在拉丝操作阶段，需要选择合适的工具和工艺参数，对材料表面进行摩擦和刮削。在后处理阶段，需要对拉丝后的表面进行清洁、抛光等处理，以获得所需的表面效果。

(4)拉丝处理应用：铝及铝合金的拉丝处理在五金行业中有着广泛的应用，如铝合金门窗、铝合金装饰板、铝合金家具等。通过拉丝处理，不仅可以增强铝及铝合金的装饰性和质感，还可以提高其耐磨性、耐腐蚀性等性能，延长使用寿命。

1.4 阳极氧化

阳极氧化处理是通过电化学方法在铝及铝合金表面形成一层氧化膜，以提高其耐腐蚀性能，改善表面的耐磨能力，增强表面的绝缘性，提升外观装饰性。

(1)阳极氧化原理：阳极氧化是一种电化学过程，利用铝及铝合金作为阳极，在电解质溶液中进行氧化反应。在阳极氧化的过程中，表面会形成一层致密的氧化膜，该氧化膜具有较高的硬度和耐腐蚀性，能够有效地保护基材不受外界环境的侵蚀和损伤。

(2)阳极氧化分类：依据阳极氧化所用电解质溶液的不同，阳极氧化分为硫酸阳极氧化、铬酸阳极氧化、草酸阳极氧化等多种类型。其中，硫酸阳极氧化是最常用的一种，具有工艺简单、成本低廉、氧化膜性能优良等特点。

(3)阳极氧化工艺：主要包括以下几个步骤：材料准备、表面清洁、阳极氧化、后处理等。在材料准备阶段，需要选择适合的铝及铝合金材料，并进行必要的切割和加工。在表面清洁阶段，需要清除材料表面的油污、氧化物等杂质，以保证阳极氧化的效果。在阳极氧化阶段，需要选择合适的电解质溶液、电流密度等工艺参数，进行电化学氧化反应。在后处理阶段，需要对氧化后的表面进行清洗、封孔等处理，以获得所需的表面效果。

(4)阳极氧化应用：铝阳极氧化在五金行业中的应用主要体现在提高铝及铝合金制品的耐腐蚀性、耐磨性和装饰性等方面。这些优势使得铝阳极氧化技术成为五金行业中铝制品表面处理的重要选择之一。

2 结论

铝及铝合金表面处理在五金行业中扮演着至关重要的角色。由于其优异的物理和化学特性，铝及铝合金在五金行业中得到了广泛应用。然而，为了进一步提高其性能、延长使用寿命并增强装饰效果，表面处理成为了不可或缺的一环。

其次，铝及铝合金表面处理工艺种类繁多，每种工艺都有其独特的特点和应用范围。喷砂处理、抛光处理、拉丝处理及阳极氧化都能够有效地改善铝及铝合金的表面质量，提高其耐腐蚀性、耐磨性和装饰性。选择何种工艺取决于铝及铝合金制品的应用场景和性能需求。

此外，表面处理工艺对铝及铝合金的性能有着显著的影响。通过合理的表面处理，可以显著提高铝及铝合金的耐腐蚀性，延长其使用寿命。同时，表面处理还能够增强涂层附着力，为后续的涂装、喷涂等工艺提供更好的基础。此外，表面处理还能够赋予铝及铝合金独特的外观和质感，满足不同的装饰性要求。

最后，随着科技的不断进步和人们对生活质量要求的提高，铝及铝合金表面处理工艺也在不断发展和完善。未来，我们可以期待更加环保、高效、节能的表面处理工艺的出现，为铝及铝合金在五金行业中的应用提供更广阔的前景。