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鋁是一個(gè)兩性金屬，在酸性介質(zhì)中生成鋁鹽（如硫酸鋁），在堿性介質(zhì)中生成鋁酸鹽（如偏鋁酸鈉）。
在大氣中，說鋁處于鈍化區(qū)，此時(shí)在鋁表面生成一層很薄的氧化膜，阻止鋁與周圍環(huán)境的繼續(xù)接觸，所以鋁甚至比黃銅的腐蝕速度還慢。這層氧化膜的厚度隨大氣中放置時(shí)間而增厚，甚至可達(dá)200nm。 堿能與氧化鋁膜反應(yīng)生成偏鋁酸鈉和水，然后再進(jìn)一步與鋁反應(yīng)生成偏鋁酸鈉和氫氣。工業(yè)上利用鋁在堿中發(fā)生全面腐蝕這一特點(diǎn)，廣泛采用堿洗除去鋁表面的氧化物。 鋁在不同的酸中有不同的腐蝕行為，一般在氧化性濃酸中生成鈍化膜，具有很好的耐蝕性，而在稀酸中有“點(diǎn)腐蝕”現(xiàn)象。 在中性鹽溶液中，鋁可以是鈍態(tài)，也可能由于某些陽離子或陰離子的作用發(fā)生腐蝕。
為了克服鋁合金表面性能方面的缺點(diǎn)，擴(kuò)大應(yīng)用范圍，延長使用壽命，表面處理技術(shù)是鋁合金使用中不可缺少的一環(huán)。 鋁合金表面技術(shù)有：
在實(shí)際工程中不可能采用單一方法，而總是一個(gè)系統(tǒng)工程，包括一系列串聯(lián)的工藝過程。 鋁的表面技術(shù)中陽極氧化是應(yīng)用最廣與最成功的技術(shù)，也是研究和開發(fā)最深入與最全面的技術(shù)。鋁的陽極氧化膜具有一系列優(yōu)越的性能，可以滿足多種多樣的需求，因此被譽(yù)為鋁的一種萬能的表面保護(hù)膜。
其具有：耐蝕性，硬度和耐磨性，裝飾性，有機(jī)涂層和電鍍層附著性，電絕緣性，透明性，功能性等特點(diǎn)，不同合金成分的鋁合金適合不同目的的陽極氧化。 參見本公眾號另外一篇文章。 鋁的化學(xué)轉(zhuǎn)化處理既可以作為噴涂層的中間過渡層（也叫底層），也是一種最終保護(hù)處理措施。傳統(tǒng)采用鉻化處理，考慮到環(huán)境影響降低了鉻含量，使用磷鉻化處理或磷化處理。直到近期出現(xiàn)無鉻化學(xué)轉(zhuǎn)化處理，將徹底告別鋁表面化學(xué)轉(zhuǎn)化處理中有毒六價(jià)鉻的時(shí)代。然而，鋁的鉻化膜目前還是耐蝕性最好的鋁化學(xué)轉(zhuǎn)化膜，工業(yè)操作管理方便，因此仍在繼續(xù)使用。鉻化膜又稱黃鉻化膜，磷鉻化膜也叫綠鉻化膜，它們的膜都有顏色，但耐蝕性前者是后者的兩倍。目前鉻酸鹽處理的鉻化膜，作為最終表面處理手段，仍在航空和汽車部件方面廣泛采用。
鋁的化學(xué)轉(zhuǎn)化處理就是在化學(xué)轉(zhuǎn)化處理溶液中，金屬鋁表面與溶液中化學(xué)氧化劑反應(yīng)，而不是通過外加電壓生成化學(xué)轉(zhuǎn)化膜的化學(xué)處理過程。化學(xué)轉(zhuǎn)化膜曾經(jīng)稱化學(xué)氧化膜、化學(xué)處理膜，甚至直接采用日文的化成處理膜，現(xiàn)在我國基本上統(tǒng)一稱為化學(xué)轉(zhuǎn)化膜，有時(shí)也簡稱為轉(zhuǎn)化膜。有人將陽極氧化膜放在轉(zhuǎn)化膜中討論，實(shí)際上陽極氧化膜應(yīng)該是一種電化學(xué)轉(zhuǎn)化膜。 鋁的化學(xué)轉(zhuǎn)化處理分為化學(xué)氧化處理、鉻酸鹽處理、磷鉻酸鹽處理，以及無鉻化學(xué)轉(zhuǎn)化幾部分。 鋁的化學(xué)轉(zhuǎn)化處理可以采用以下方法：
可以根據(jù)生產(chǎn)條件和處理目的選擇具體處理方法，一般說來第1種或第2種方法使用比較多。 化學(xué)轉(zhuǎn)化膜的厚度要比陽極氧化膜薄得多，因此它的保護(hù)性也無法與陽極氧化膜匹敵。但是化學(xué)轉(zhuǎn)化處理經(jīng)濟(jì)、方便、快速、生產(chǎn)線結(jié)構(gòu)簡單，不需電源設(shè)備等，適合于大批量零部件的低成本生產(chǎn)。 化學(xué)轉(zhuǎn)化處理作為噴涂前的預(yù)處理步驟是眾所周知的工藝，不僅解決涂層與鋁基體的附著性，而且提高了有機(jī)聚合物涂層的耐蝕性。 鋁的涂裝包括浸涂、刷涂、電泳和噴涂等。 電泳涂裝較之傳統(tǒng)溶劑型的涂裝有無可比擬的突出優(yōu)點(diǎn)。電泳漆液以水作為分散介質(zhì)，僅含少量的助溶劑，因此沒有發(fā)生火災(zāi)的危險(xiǎn)，對空氣的污染大為減少。電泳涂料在水中溶解后即發(fā)生離解生成帶電微粒，在外電場的作用下向反極性方向的工件運(yùn)動而沉積于工件表面，對工件的邊緣、內(nèi)腔及焊縫等具有很好的泳透性，覆蓋能力強(qiáng)，因此涂層致密、均勻，整體防腐能力強(qiáng)。涂層外觀質(zhì)量好、無流痕，濕膜含水量很低，烘烤時(shí)不會產(chǎn)生流掛現(xiàn)象，亦不存在溶劑蒸氣冷凝液對涂層的再溶解作用。
電泳涂料根據(jù)其在水中離解后生成帶電微粒極性的不同可分為陽極電泳涂料和陰極電泳涂料，相應(yīng)涂裝方法可分為陽極電泳涂裝和陰極電泳涂裝兩種。
陽極電泳涂料成膜物質(zhì)是帶羧基的陰離子型聚合物，用堿性物質(zhì)中和而賦予其離子性和水溶性而分散于水中，常用的中和劑主要為有機(jī)胺及無機(jī)堿。電泳涂膜的成膜經(jīng)過電泳、電解、電沉積、電滲四個(gè)過程，在鋁合金表面形成含水率極低、絕緣性相當(dāng)高的致密涂膜。 陽極電泳涂料的特點(diǎn)為：涂膜均勻、光滑、平整、附著力強(qiáng)；在棱邊、焊縫、凹槽等不規(guī)則處都可形成均勻的涂膜，防腐蝕性能好；槽液固體分含量低、槽液黏性小、工件表面帶出漆液量少、涂料的利用率高；涂料以水作為分散介質(zhì)、節(jié)約資源、降低環(huán)境污染、消除了發(fā)生火災(zāi)的危險(xiǎn)性、改善了作業(yè)環(huán)境；涂料涂覆率高，特別適合大批量流水線作業(yè)。 電泳在日本、東南亞和我國使用。電泳涂層屬復(fù)合陽極氧化膜涂層。在鋁陽極氧化膜上，電泳聚丙烯酸樹脂層至今仍廣泛使用。電泳涂裝鋁陽極氧化膜比單一氧化膜耐蝕性高，尤其在污染大氣和海洋大氣中優(yōu)勢更加明顯。電泳涂層的另一個(gè)特點(diǎn)是復(fù)雜形狀工件的涂層均勻性，特別在難于涂覆的邊緣棱角都有滿意的涂層，這方面明顯優(yōu)于噴涂及其他涂層技術(shù)。 噴涂在歐洲和我國是應(yīng)用最廣和效果最好的方法。噴涂中以靜電粉末噴涂和靜電液體噴涂為主。而且與陽極氧化膜比較，靜電噴涂涂層以其顏色豐富、色彩鮮艷、涂層與材質(zhì)關(guān)系較小、耐大氣腐蝕性能好、噴涂技術(shù)操作方便、污染減輕、生態(tài)環(huán)境好等優(yōu)點(diǎn)，應(yīng)用范圍逐漸擴(kuò)大并且市場份額不斷提升。 鋁及鋁合金上直接電鍍相當(dāng)困難，因?yàn)殇X對氧的親和力很大，表面總是存在自然氧化膜，使電鍍層對鋁的附著力很差。又由于鋁的膨脹系數(shù)大于大多數(shù)金屬，因此電鍍層很容易脫落。為此如果沒有特殊的表面預(yù)處理，電鍍過程會十分困難（這種情形在鎂合金上同樣存在）。因此鋁的鍍前預(yù)處理是鋁上電鍍的關(guān)鍵。
鋁制品與鋁部件電鍍前的表面預(yù)處理包括兩個(gè)大的方面，一是常規(guī)方法，二是專用方法。前者指機(jī)械處理（噴砂，拋光等）、化學(xué)處理（酸浸洗，堿浸洗）等。后者專門對鋁表面進(jìn)行特殊處理，在鋁表面與電鍍層之間形成一層中間過渡層，既保證與鋁基體附著好，又與電鍍層保持良好結(jié)合。事實(shí)上只要鍍前預(yù)處理正確得當(dāng)，隨后的電鍍或化學(xué)鍍就可以按常規(guī)工藝進(jìn)行，基本上不發(fā)生困難。 琺瑯和搪瓷是將無機(jī)氧化物的混合物熔融成不同熔點(diǎn)玻璃態(tài)物質(zhì)。就鋁合金而言，琺瑯成分應(yīng)調(diào)整到使其熔點(diǎn)在5500℃以下，同時(shí)要考慮膨脹系數(shù)與鋁合金匹配。琺瑯和搪瓷以粉末狀態(tài)存在，選擇好的鋁合金經(jīng)過表面預(yù)處理，可以用噴涂、浸涂、刷涂等方法涂裝，歐美有許多設(shè)備進(jìn)行鋁合金上靜電噴涂琺瑯層。
鋁及其合金制品的外觀和適用性在很大程度上取決于精飾前的表面預(yù)處理。而機(jī)械處理是表面預(yù)處理的主要方法之一，很多時(shí)候起著無可替代的作用。機(jī)械處理一般可分為：拋光（包括磨光、拋光、精拋或者鏡面拋光）、噴砂（丸）、刷光、滾光等方法。
鋁合金機(jī)械處理后，可如下目的
化學(xué)拋光或電化學(xué)拋光可以使特殊鋁材獲得很光亮的表面。鋁的化學(xué)拋光是鋁浸入化學(xué)溶液中的拋光處理。鋁的電化學(xué)拋光指利用電化學(xué)原理，把鋁材浸入到適當(dāng)?shù)碾娊赓|(zhì)溶液中，在外加電流（包括直流電、脈沖電流等）的作用下，產(chǎn)生電解作用，達(dá)到光亮化目的的工藝過程。鋁的電化學(xué)拋光在有的文獻(xiàn)上稱為電拋光或電解拋光，也有文獻(xiàn)稱為電光亮化或電解光亮化。 光亮陽極氧化鋁材的材質(zhì)宜選用純鋁錠（AL99.70）乃至高純度的精鋁錠（AL99.99）為基來生產(chǎn)，尤其重要的是要控制特殊鋁材的制造工藝。另外，只有采用特殊的化學(xué)拋光處理和電化學(xué)拋光處理，才能保證在陽極氧化后有著高鏡面的表面質(zhì)量。 添加合金元素鎂可以提高鋁材的光亮度，因此，光亮用的特殊鋁材中往往含有一定量的鎂。特殊鋁材經(jīng)過高標(biāo)準(zhǔn)光亮的精飾工藝后，其表面能獲得顯著的光亮度，能呈現(xiàn)出高鏡面反射的特性。 高標(biāo)準(zhǔn)光亮的精飾工藝是獲得光亮度至關(guān)重要的工藝。機(jī)械拋光重現(xiàn)性好，可以把不是很深的表面缺陷去掉，起到平整光滑和初具光亮的作用。化學(xué)拋光或電化學(xué)拋光可以除去機(jī)械拋光中形成的輕微的摩擦條痕和可能出現(xiàn)的熱變形層或氧化膜層，進(jìn)一步使表面平整光滑，獲得很高的光亮度，能得到高的鏡面光亮度。 鋁材進(jìn)行化學(xué)拋光或電化學(xué)拋光后，其表面雖然可以得到很高的光亮度，但不能長期保持，極易在空氣中自然氧化，表面變暗，極易黏附很輕微的污染物，甚至可能留有指紋。因此，必須配合相應(yīng)的陽極氧化工藝，生成陽極氧化膜來加以保護(hù)。 |
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