铝合金阳极氧化与表面处理技术 2版PDF电子书下载

第1章 引论 1

1.1 铝的腐蚀性 2

1.2 铝的腐蚀形态 4

1.3 铝合金 5

1.3.1 铝合金系 5

1.3.2 典型铝合金的特性及应用 6

1.4 铝合金表面技术概述 7

1.5 铝的阳极氧化技术 8

1.5.1 铝阳极氧化膜的特性 8

1.5.2 铝合金与阳极氧化 9

1.5.3 铝的氧化膜 9

1.5.4 铝阳极氧化膜的应用 9

1.6 铝的其他表面处理技术 10

1.6.1 铝的化学转化技术 10

1.6.2 铝的涂装技术 10

1.6.3 铝的电镀 11

1.6.4 铝的珐琅和搪瓷涂层技术 11

参考文献 11

第2章 铝的表面机械预处理 13

2.1 磨光 13

2.1.1 磨光轮 14

2.1.2 磨料的选用 14

2.1.3 磨轮与磨料的黏结 15

2.1.4 磨光操作要求 15

2.2 抛光 16

2.2.1 抛光机理 16

2.2.2 抛光剂的类型 17

2.2.3 抛光剂的选择 18

2.2.4 抛光轮的种类、制作和功用 19

2.3 抛光机械及操作 20

2.3.1 抛光机械的主要部件、类型和功用 21

2.3.2 抛光操作 24

2.4 磨光、抛光常见问题及解决办法 25

2.5 其他机械处理方法 26

2.5.1 喷砂（丸） 26

2.5.2 刷光 27

2.5.3 滚光 27

2.5.4 磨痕装饰机械处理 27

参考文献 27

第3章 铝的化学预处理 29

3.1 概述 29

3.2 脱脂 30

3.2.1 酸性脱脂 30

3.2.2 碱性脱脂 31

3.2.3 有机溶剂脱脂 32

3.3 碱洗 33

3.3.1 碱洗原理 33

3.3.2 碱洗工艺 34

3.3.3 槽液回收及循环利用 35

3.3.4 长寿命添加剂碱洗工艺 36

3.3.5 碱洗缺陷及对策 38

3.4 除灰 40

3.4.1 硝酸除灰 41

3.4.2 硫酸除灰 41

3.5 氟化物砂面处理 43

3.5.1 典型工艺条件 43

3.5.2 槽液沉淀物处理方法 44

3.5.3 缺陷及对策 44

参考文献 45

第4章 铝的化学抛光和电化学抛光 46

4.1 概论 46

4.2 化学和电化学抛光历程与机理 49

4.2.1 化学抛光 49

4.2.2 电化学抛光 51

4.3 以磷酸为基的化学抛光工艺 52

4.3.1 磷酸-硫酸化学抛光 52

4.3.2 磷酸-硝酸化学抛光 53

4.3.3 磷酸-硫酸-硝酸化学抛光 54

4.3.4 磷酸乙酸-硝酸化学抛光 55

4.3.5 磷酸为基的化学抛光生产设备 56

4.3.6 含硝酸的磷酸基化学抛光液的工艺因素 56

4.4 硝酸-氟化物化学抛光工艺 58

4.4.1 硝酸-氢氟酸-阿拉伯胶化学抛光 58

4.4.2 硝酸-氢氟酸-芳香胺化学抛光 60

4.5 典型的电化学抛光工艺 60

4.5.1 碳酸钠磷酸三钠碱性电化学抛光 61

4.5.2 磷酸-铬酸-硫酸电化学抛光 63

4.5.3 氟硼酸电化学抛光 65

4.5.4 硫酸-铬酸电化学抛光 66

4.5.5 无铬酸电化学抛光 67

4.6 抛光缺陷及对策 68

4.6.1 化学抛光缺陷及对策 68

4.6.2 电化学抛光缺陷及对策 69

参考文献 70

第5章 铝的化学转化处理 71

5.1 化学转化处理的技术进展 71

5.2 化学氧化 73

5.2.1 化学氧化膜的用途 73

5.2.2 化学氧化膜的性能 73

5.2.3 化学氧化膜的生长 75

5.2.4 化学氧化膜的成分 75

5.3 铬酸盐处理 75

5.3.1 铬酸盐处理溶液 76

5.3.2 铬酸盐处理反应 77

5.3.3 铬化膜的性状 77

5.4 磷铬酸盐处理 78

5.4.1 磷铬酸盐处理溶液 78

5.4.2 磷铬化膜的生成 79

5.4.3 磷铬化膜的性状 79

5.5 磷酸盐处理 81

5.6 无铬化学转化处理 81

5.6.1 无铬化学转化处理 81

5.6.2 无铬化学转化膜的性状 83

5.7 无铬化学转化技术的研究动态 84

5.7.1 有机硅烷处理 84

5.7.2 稀土盐转化处理 84

5.7.3 有机酸转化处理 85

5.7.4 SAM处理 86

5.8 化学转化膜的鉴别 86

5.8.1 外观检验 86

5.8.2 膜厚检验 87

5.8.3 附着性检验 87

5.8.4 腐蚀试验 87

参考文献 87

第6章 铝阳极氧化与阳极氧化膜 89

6.1 铝阳极氧化的过程 90

6.1.1 铝阳极氧化按照电解溶液性质的分类 90

6.1.2 铝阳极氧化的反应过程 91

6.1.3 阳极氧化过程中铝合金合金化成分的影响 94

6.2 阳极氧化膜的结构与形貌 95

6.2.1 阳极氧化膜的多孔型结构与形貌的直接观测 95

6.2.2 阳极氧化膜的结构模型和结构参数 97

6.2.3 多孔型阳极氧化膜的微孔形成 98

6.3 多孔型阳极氧化膜的厚度、结构和成分 99

6.3.1 阻挡层的厚度 99

6.3.2 多孔层的厚度和结构 100

6.3.3 阻挡层的成分 102

6.3.4 多孔层的成分 103

6.4 结晶性阳极氧化膜的生长 105

6.5 阳极氧化膜的生成机理 107

6.5.1 壁垒型阳极氧化膜 107

6.5.2 多孔型阳极氧化膜 108

参考文献 110

第7章 阳极氧化工艺 111

7.1 硫酸阳极氧化工艺 111

7.1.1 硫酸阳极氧化工艺规范 112

7.1.2 阳极氧化工艺参数的影响 112

7.1.3 硫酸溶液中铝离子和杂质的影响 122

7.1.4　膜厚及其均匀性的控制 124

7.1.5 阳极氧化膜的缺陷及其防止方法 125

7.1.6　硫酸交流阳极氧化 125

7.2　其他酸阳极氧化工艺 125

7.2.1　铬酸阳极氧化工艺 127

7.2.2　草酸阳极氧化工艺 128

7.2.3　磷酸阳极氧化工艺 129

参考文献 131

第8章　铝的硬质阳极氧化 132

8.1　概述 132

8.2　硬质阳极氧化与铝合金材料的关系 133

8.3　硫酸溶液的硬质阳极氧化 135

8.4　硫酸硬质阳极氧化工艺参数的影响 137

8.5 非硫酸溶液或非单一硫酸溶液的硬质阳极氧化 139

8.5.1 草酸溶液的硬质阳极氧化 139

8.5.2 以硫酸为基础的混合酸硬质阳极氧化 139

8.5.3　其他混合有机酸硬质阳极氧化 140

8.5.4　硬质阳极氧化复合技术 141

8.6　硬质阳极氧化电源波形的改进和脉冲阳极氧化 142

8.6.1　直流脉冲硬质阳极氧化 143

8.6.2　交直流叠加硬质阳极氧化 145

8.6.3 电流反向法硬质阳极氧化 145

8.6.4　脉冲硬质阳极氧化膜的性能 146

8.7　铸造铝合金硬质阳极氧化 147

8.8　硬质阳极氧化膜的性能及检验 148

参考文献 153

第9章　铝及铝合金的微弧氧化 154

9.1 概述 154

9.2　微弧氧化现象及其特点 155

9.3　微弧氧化的基本设备 158

9.4　微弧氧化工艺 161

9.4.1　微弧氧化槽液成分 161

9.4.2　微弧氧化工艺 162

9.5　微弧氧化膜的主要性能 163

9.6　微弧氧化技术的应用 166

参考文献 170

第10章　铝阳极氧化膜的电解着色 171

10.1　概述 171

10.2　电解着色机理 173

10.2.1 电解着色阳极氧化膜 173

10.2.2 电解着色时金属离子和氢离子的放电 174

10.2.3　阻挡层及其散裂脱落 175

10.2.4　直流电解着色特点 175

10.2.5 电解着色的电源波形 176

10.2.6　电解着色的发色原理 176

10.3　锡盐电解着色 177

10.3.1 锡盐着色溶液的稳定方法 177

10.3.2　添加剂的开发现状 178

10.3.3　典型的锡盐电解着色工艺 181

10.3.4　锡盐电解着色工艺参数的影响 182

10.4　镍盐电解着色 185

10.4.1　镍盐电解着色的优缺点 185

10.4.2　交流镍盐电解着色 186

10.4.3　直流镍盐电解着色 187

10.4.4　镍盐电解着色的电化学研究 189

10.5　其他金属盐电解着色 191

10.5.1　锰酸盐电解着色 192

10.5.2　硒酸盐电解着色 192

10.6　干涉光效应着色的工业应用 193

10.6.1 多色化工艺的特点和发展 194

10.6.2　利用扩孔处理显色 194

10.6.3　利用调整阻挡层与孔底的显色 196

10.6.4　典型的多色化着色生产工艺 197

参考文献 198

第11章　铝阳极氧化膜的染色 199

11.1　染色对氧化膜的要求 199

11.2　染料染色机理 200

11.2.1　有机染料染色机理 200

11.2.2　无机染料染色机理 201

11.3　有机染料的选择 201

11.3.1　几种有机染料的特性 201

11.3.2　适用有机染料的色系分类 203

11.4　色彩的组合与调配 204

11.5　有机染料染色工艺 205

11.5.1　工艺流程 205

11.5.2　染色液的配制方法 205

11.5.3　有机染料染色工艺规范 206

11.5.4　染色液中杂质离子的影响及控制 209

11.5.5　操作注意事项 210

11.5.6　染色后的封孔处理 211

11.5.7　常用有机染料染色工艺实例 212

11.5.8　染色问题的产生原因及排除方法 212

11.5.9　不合格染色膜的褪色 212

11.5.10　染色废液的再生和处理 216

11.6　无机染料染色工艺 216

11.6.1　无机染色的化学反应 216

11.6.2　常用无机染色工艺规范 218

11.7　染色的特殊方法 219

11.7.1　双色染色工艺 219

11.7.2　渗透染色工艺 219

11.7.3 花样染色工艺 220

11.7.4 转移印花工艺 220

11.7.5 感光染色工艺 220

11.7.6 印染染色法 221

参考文献 221

第12章 铝阳极氧化膜的封孔 223

12.1 封孔技术的发展及分类 223

12.2 封孔质量的品质要求 224

12.3 热封孔工艺 225

12.3.1 热封孔机理 225

12.3.2 沸水封孔参数对封孔质量的影响 228

12.3.3 水中杂质的影响 229

12.3.4 封孔灰的防止措施 230

12.4 冷封孔工艺 231

12.4.1 冷封孔机理 231

12.4.2 冷封孔的溶液因素 232

12.4.3 冷封孔的工艺参数 233

12.4.4 冷封孔的后处理 234

12.4.5 冷封孔工艺的最佳控制 235

12.5 高温水蒸气封孔工艺 236

12.6 无机盐封孔工艺 237

12.6.1 铬酸盐封孔 237

12.6.2 硅酸盐封孔 238

12.6.3 乙酸镍封孔 239

12.7 新型中温封孔 240

12.7.1 无镍中温封孔 240

12.7.2 无重金属的中温封孔 241

12.7.3 “无金属”的中温封孔 242

12.8 有机物封孔技术 242

12.8.1 有机酸封孔 242

12.8.2 其他非水溶液的有机物封孔 243

12.9 封孔引起的阳极氧化膜缺陷 244

参考文献 245

第13章 铝阳极氧化膜的电泳涂漆 247

13.1 电泳涂漆与涂料 247

13.1.1 电泳涂漆 247

13.1.2 电泳涂料 248

13.2 铝合金阳极氧化膜电泳涂漆工艺 249

13.2.1 电泳涂漆原理 249

13.2.2 电泳涂漆的专用术语 252

13.2.3 铝及铝合金电泳涂漆工艺 253

13.2.4 铝材电泳涂漆的影响因素 254

13.2.5 电泳涂漆引起电解着色氧化膜褪色原因分析 257

13.3 电泳涂漆主要设备 258

13.3.1 电泳槽 258

13.3.2 阴极板 259

13.3.3 电源 260

13.3.4 精制系统 260

13.3.5 回收系统 261

13.3.6 加漆系统 261

13.3.7 固化炉 262

13.4 电泳涂漆产品的品质与缺陷 262

13.4.1 电泳涂漆产品的品质要求 262

13.4.2 电泳涂漆产品常见缺陷及防治措施 264

13.5 铝阳极氧化膜彩色及消光电泳涂漆 266

13.5.1　彩色及消光电泳简介 266

13.5.2　彩色电泳涂漆原理 267

13.5.3 阳极氧化与电泳膜复合色 268

参考文献 268

第14章　铝及铝合金的粉末喷涂 269

14.1　粉末涂装技术的发展 269

14.1.1　粉末涂装简介 269

14.1.2　粉末涂装特点 269

14.1.3　静电粉末涂装法 271

14.2　粉末静电喷涂工艺 274

14.2.1　粉末涂料的选择 274

14.2.2　粉末静电喷涂工艺流程 277

14.3　粉末静电喷涂设备 277

14.3.1　静电粉末喷枪 277

14.3.2　粉末喷涂的供粉装置 280

14.3.3　喷粉室 282

14.3.4　粉末涂料回收设备 282

14.3.5 固化炉 284

14.4　粉末静电喷涂的主要影响因素 284

14.5　粉末静电喷涂中的常见问题 287

14.6　铝材粉末静电涂装产品质量要求 290

14.7　粉末静电喷涂产品常见缺陷及防治措施 290

14.8　粉末静电涂装图纹处理技术 292

14.8.1　热转印用粉末涂料的组成 293

14.8.2　热转印图纹底粉喷涂质量的要求 293

14.8.3　热转印图纹生产工艺流程 294

14.9　粉末涂料与涂装的发展趋势 294

参考文献 295

第15章　铝及铝合金的液相静电喷涂 297

15.1　液相静电喷涂概述 297

15.1.1　液相喷涂方法简介 297

15.1.2　液相喷涂涂料简介 298

15.2　液相静电喷涂的原理 300

15.3　液相静电喷涂的特点 301

15.4　液相静电喷涂涂装主要设备 302

15.5 液相静电涂装的主要工艺参数 304

15.6 液相静电涂装的影响因素及工艺控制 306

15.7　铝材的氟碳喷涂工艺 308

15.8　氟碳涂层的相关指标和质量标准 312

15.9　液相喷涂产品常见缺陷及预防措施 313

15.10　液相喷涂涂膜综合性能的控制方法 315

参考文献 315

第16章　铝及铝合金的辊涂 317

16.1　辊涂概述 317

16.1.1　辊涂原理 317

16.1.2　常用涂料 318

16.2　铝卷材辊涂工艺 320

16.2.1　引入部分 320

16.2.2　前处理部分 321

16.2.3　化学预处理的品质控制 323

16.2.4　涂装部分 324

16.2.5　铝卷材的烘烤和冷却 326

16.2.6　引出部分 328

16.3　铝板材辊涂工艺 329

16.4　铝卷材辊涂质量的主要影响因素 330

16.4.1　铝卷材坯料质量的影响 330

16.4.2 涂料施工性能及黏度变化的影响 330

16.4.3　涂料中颜料粒度的影响 331

16.4.4　涂装辊材质及涂装辊质量的影响 332

16.5 铝卷材辊涂的标准及质量要求 333

16.5.1　性能指标 333

16.5.2　外观质量 334

16.5.3　涂装过程的质量控制 334

16.5.4　成品常见缺陷产生原因及控制措施 335

16.6　铝材辊涂的发展方向 337

参考文献 337

第17章　铝及铝合金的电镀 339

17.1　铝及其合金制件电镀的重要性 339

17.2　铝及其合金的化学物理特性 340

17.3　镀前预处理方法 340

17.3.1 预处理常规方法及工艺规范 340

17.3.2　预处理的特殊方法 341

17.4 预处理特殊方法的工艺规范及电镀实例 341

17.4.1　盐酸活化直接镀硬铬 341

17.4.2 直接镀锌或闪镀Zn-Fe合金预镀层 342

17.4.3　直接预镀镍后仿金镀 343

17.4.4　阳极氧化后电镀 343

17.4.5　表面条件化处理后电镀 344

17.4.6　浸锌处理后电镀 345

17.5　铝及其合金制件化学镀镍 348

17.5.1　一般概念 348

17.5.2　化学镀镍机理 348

17.5.3　化学镀前铝的预处理 348

17.5.4　化学镀Ni-P合金实例 348

17.5.5　Ni-P镀层的退除 351

17.6　氟硼酸盐浸镍锌（Ni-Zn）合金层电镀 351

17.6.1　工艺流程 352

17.6.2　工艺规范 352

17.6.3 氟硼酸盐浸镍锌（Ni-Zn）合金机理 352

17.6.4　浸Ni-Zn后电镀工艺 353

17.7　铝及其合金制件化学镀金 353

17.7.1　工艺流程 353

17.7.2　工艺规范 353

17.8　镀层质量的检验 354

17.8.1　外观检查 354

17.8.2　电镀层厚度的测量 354

17.8.3　镀层孔隙率的测定 354

17.8.4　结合力试验 354

17.8.5　镀层显微硬度的测定 354

17.8.6　镀层耐腐蚀性试验 355

17.8.7　镀层钎焊性的测试 355

17.8.8　镀层耐磨性能测试 355

参考文献 356

第18章 阳极氧化膜及高聚物涂层的性能与试验方法 358

18.1　概述 358

18.2　外观质量 359

18.3　颜色和色差 360

18.3.1 目视比色法 360

18.3.2　仪器检测法 360

18.4 阳极氧化膜及高聚物涂层厚度 361

18.4.1　显微镜测量横断面厚度 361

18.4.2　分光束显微镜测量透明膜厚度 362

18.4.3　质量损失法测量阳极氧化膜厚度 362

18.4.4 涡流法测量阳极氧化膜及高聚物涂层厚度 363

18.5　阳极氧化膜封孔质量 363

18.5.1　指印试验 364

18.5.2　酸处理后的染色斑点试验 364

18.5.3　磷铬酸试验 365

18.5.4　导纳试验 366

18.6　耐腐蚀性 366

18.6.1　盐雾腐蚀试验 367

18.6.2　含SO2潮湿大气腐蚀试验［即克氏（Kesternish）试验］ 367

18.6.3　马丘（Machu）腐蚀试验 368

18.6.4　耐湿热腐蚀试验 368

18.6.5　滴碱腐蚀试验 368

18.7　耐化学稳定性 369

18.7.1　耐酸试验 369

18.7.2　耐碱试验 369

18.7.3　耐砂浆试验 370

18.7.4　耐洗涤剂试验 370

18.8　耐候性 370

18.8.1 自然曝露耐候试验 371

18.8.2　人工加速耐候试验 372

18.9　硬度 374

18.9.1　压痕硬度试验 374

18.9.2　铅笔硬度试验 375

18.9.3　显微硬度试验 375

18.10　耐磨性 376

18.10.1　喷磨试验仪检测耐磨性 376

18.10.2 轮式磨损试验仪检测耐磨性 376

18.10.3　落砂试验仪检测耐磨性 377

18.11 附着性 378

18.11.1 附着性划格试验 378

18.11.2 附着性仪器试验 379

18.12 耐冲击性 379

18.13　抗杯突性 379

18.14　抗弯曲性 380

18.15　涂层聚合作用性能 380

18.16　阳极氧化膜绝缘性 381

18.17　阳极氧化膜抗变形破裂性 381

18.18　阳极氧化膜抗热裂性 382

18.19　薄阳极氧化膜连续性 382

18.20　耐沸水性 382

18.21　光反射性能 383

18.21.1　镜面光泽度的测量 383

18.21.2　反射率测量 383

18.22　涂层加工性能 384

参考文献 385

附录 386

附录1 我国主要变形铝及铝合金牌号以及主要合金化元素的成分 386

附录2　我国主要铸造铝合金的牌号及主要合金化元素成分 388

附录3　铝阳极氧化槽液的化学分析规程 388

附录4　有关阳极氧化膜及高聚物涂层的性能与试验方法国家标准和国际标准一览表 394