铝材表面处理PDF电子书下载

第1章 概论 1

1.1 铝的优点和缺点 1

1.2 铝的物理性质 1

1.3 铝的化学性质和表面钝性 3

1.3.1 铝的热力学稳定性 3

1.3.2 铝及铝合金的氧化膜 4

1.4 铝的腐蚀 5

1.4.1 铝自然氧化膜的稳定性 5

1.4.2 铝的局部腐蚀形态 6

1.5 铝的表面保护处理技术 8

1.5.1 阳极氧化处理 9

1.5.2 化学转化处理 10

1.5.3 有机物涂装处理 10

1.5.4 电镀或化学镀处理 11

参考文献 11

第2章 铝阳极氧化与阳极氧化膜的基础知识 12

2.1 概述 12

2.2 铝的阳极氧化过程 13

2.2.1 铝在各种电解质溶液中的阳极行为 13

2.2.2 铝阳极氧化的反应 15

2.2.3 阳极氧化膜微孔的形成 19

2.3 阳极氧化膜的结构 19

2.3.1 阳极氧化膜的结构的直接观测 19

2.3.2 阳极氧化膜的结构模型和参数 22

2.4 多孔型阳极氧化膜的厚度、结构和成分 24

2.4.1 阻挡层的厚度，结构和成分 24

2.4.2 多孔层的厚度和结构 25

2.4.3 多孔层的成分及分布 27

2.5 阳极氧化膜的生长机理 29

2.5.1 阻挡层上微孔的萌生 29

2.5.2 多孔层微孔的生长和发展 30

参考文献 31

第3章 铝材的化学预处理 33

3.1 脱脂 34

3.1.1 概述 34

3.1.2 铝材表面的原始状态 34

3.1.3 化学脱脂剂的类型 35

3.1.4 化学脱脂槽液的配制和工艺条件 36

3.1.5 脱脂缺陷及对策 37

3.2 化学抛光 38

3.2.1 化学抛光概述 38

3.2.2 光亮度表述 39

3.2.3 化学抛光机理 40

3.2.4 以磷酸为基的化学抛光工艺 42

3.2.5 磷酸为基的化学抛光设备 43

3.2.6 化学抛光操作和工艺条件 44

3.2.7 化学抛光的缺陷及对策 45

3.3 铝的浸蚀 46

3.3.1 碱浸蚀 46

3.3.2 酸性浸蚀 50

3.4 除灰 51

3.4.1 概述 51

3.4.2 硝酸除灰 51

3.4.3 硫酸除灰 52

参考文献 53

第4章 铝合金的阳极氧化 54

4.1 硫酸阳极氧化 54

4.1.1 硫酸阳极氧化工艺操作规范 54

4.1.2 阳极氧化工艺参数的影响 55

4.1.3 硫酸槽液中铝离子和杂质的影响 64

4.1.4 膜厚及其均匀性的控制 66

4.1.5 阳极氧化膜的缺陷及其防止方法 67

4.1.6 硫酸交流阳极氧化 69

4.2 草酸阳极氧化 69

4.3 其他溶液阳极氧化 71

4.3.1 铬酸阳极氧化 71

4.3.2 磷酸阳极氧化 72

4.4 通用阳极氧化生产工艺示例 73

参考文献 74

第5章 铝阳极氧化膜的着色 76

5.1 电解着色技术 76

5.2 锡盐电解着色工艺 78

5.2.1 典型的锡盐电解着色工艺 78

5.2.2 稳定锡盐着色槽液的方法 79

5.2.3 添加剂的开发现状与方向 80

5.2.4 锡盐电解着色的工艺参数 81

5.3 镍盐电解着色工艺 84

5.3.1 镍盐电解着色的优缺点 84

5.3.2 交流镍盐电解着色 84

5.3.3 “直流”镍盐电解着色 86

5.4 电解着色机理 88

5.4.1 阳极氧化膜中电解还原沉积物质的状态和位置 89

5.4.2 电解着色时金属离子和氢离子的竞争放电 90

5.4.3 阻挡层及其散裂脱落 91

5.4.4 电解着色的电源波形 91

5.4.5 电解着色的散射光发色原理 92

5.5 干涉光发色的电解着色 93

5.5.1 多色化工艺的特点和发展 93

5.5.2 利用中间处理扩孔实现多色化 93

5.5.3 利用中间处理调整阻挡层实现多色化 95

5.5.4 典型的多色化着色工艺 95

5.6 铝阳极氧化膜的染色技术 96

5.6.1 多孔型阳极氧化膜是染色的基础 96

5.6.2 有机染料的选择 97

5.6.3 染料染色的机制 97

5.7 有机染料染色工艺 97

5.7.1 有机染料染色的工艺规范 98

5.7.2 染色溶液中杂质的影响 100

5.7.3 染色膜的封孔处理 100

5.8 无机颜料染色工艺 101

参考文献 102

第6章 铝阳极氧化膜的封孔 103

6.1 封孔技术概述 103

6.2 热－水合封孔处理工艺 104

6.2.1 沸水封孔和高温蒸气封孔 104

6.2.2 沸水封孔工艺参数的影响 105

6.2.3 热－水合封孔机理 107

6.3 冷封孔处理工艺 110

6.3.1 溶液成分 110

6.3.2 工艺参数 111

6.3.3 后处理 112

6.3.4 工艺规范 114

6.3.5 冷封孔的机理 114

6.4 其他无机盐封孔处理工艺 116

6.4.1 铬酸盐封孔处理 116

6.4.2 硅酸盐封孔处理 117

6.4.3 乙酸盐中温封孔处理 117

6.5 环境友好中温封孔工艺 119

6.5.1 无镍中温封孔处理 119

6.5.2 无重金属中温封孔处理 121

6.6 有机物封孔工艺 121

6.6.1 有机酸封孔处理 121

6.6.2 非水溶液的有机物封孔处理 123

6.7 封孔品质的检测方法 123

参考文献 125

第7章 铝材硬质阳极氧化 127

7.1 概述 127

7.1.1 铝合金材料对硬质阳极氧化的影响 127

7.1.2 硬质阳极氧化与普通阳极氧化 129

7.2 硬质阳极氧化工艺 129

7.2.1 硫酸硬质阳极氧化 129

7.2.2 草酸硬质阳极氧化 131

7.2.3 混合酸硬质阳极氧化 131

7.2.4 复合硬质阳极氧化 133

7.3 硬质阳极氧化工艺参数的影响 134

7.4 硬质阳极氧化生产操作方法 140

7.5 硬质阳极氧化膜的性能及检验 141

7.6 脉冲硬质阳极氧化膜的性能 146

7.7 铸造铝合金硬质阳极氧化 147

参考文献 149

第8章 铝的微弧氧化 150

8.1 概述 150

8.2 微弧氧化设备与工艺 151

8.3 微弧氧化现象及其特点 154

8.4 微弧氧化膜的主要性能 157

8.4.1 微弧氧化膜的硬度及其分布 157

8.4.2 微弧氧化膜的耐磨特性 158

8.4.3 微弧氧化膜的耐蚀性能 159

8.4.4 微弧氧化膜的绝缘特性 160

8.4.5 微弧氧化膜的其他特性 160

8.5 微弧氧化技术的应用 161

参考文献 164

第9章 铝的电镀和化学镀 165

9.1 概述 165

9.2 铝的镀前预处理 165

9.2.1 常规化学预处理 166

9.2.2 特殊化学预处理 168

9.3 铝的电镀工艺 171

9.3.1 铝的镀锌层上电镀工艺 171

9.3.2 铝的阳极氧化膜上电镀工艺 174

9.3.3 铝上“直接”电镀工艺 175

9.4 铝的化学镀工艺 176

9.4.1 铝化学镀镍的工艺路线 176

9.4.2 化学镀镍工艺 178

9.4.3 铝化学镀镍层的加热后处理 181

参考文献 181

第10章 铝的化学转化处理 182

10.1 概述 182

10.1.1 化学转化处理的发展 182

10.1.2 化学转化的处理方法 183

10.2 水合氧化法 183

10.2.1 水合氧化膜的性能 183

10.2.2 水合氧化膜的反应历程 184

10.2.3 水合氧化膜的用途 185

10.3 铬酸盐转化法 185

10.3.1 铬酸盐转化膜的性能 186

10.3.2 铬酸盐转化膜的处理工艺 186

10.3.3 铬酸盐转化膜的反应历程 187

10.4 磷铬酸盐转化法 188

10.4.1 磷铬酸盐转化膜的性能 188

10.4.2 磷铬酸盐转化膜的处理工艺 189

10.4.3 磷铬酸盐转化膜的反应历程 190

10.5 无铬转化法 191

10.5.1 锆／钛盐类转化膜 191

10.5.2 稀土盐类转化膜 193

10.5.3 硅烷处理 195

10.5.4 溶胶－凝胶处理 196

10.5.5 有机酸转化处理 197

10.6 铝化学转化膜的检验 197

10.6.1 外观检验 197

10.6.2 膜厚检验 197

10.6.3 附着性检验 198

10.6.4 耐腐蚀性试验 198

参考文献 198

第11章 铝阳极氧化膜的电泳涂漆 200

11.1 电泳涂料及涂装简介 200

11.1.1 电泳涂料的组成 200

11.1.2 铝材电泳涂料简介 200

11.1.3 铝材电泳涂漆特点 202

11.2 电泳涂装原理 203

11.3 铝材电泳涂装工艺 204

11.4 影响铝材电泳涂漆的主要因素 207

11.5 铝材电泳涂漆主要设备 209

11.6 铝材电泳涂漆产品的品质要求 211

11.7 铝材电泳涂漆产品常见缺陷及防治措施 212

11.8 铝材氧化、电泳工艺失误造成的缺陷 214

11.9 铝材彩色及消光电泳涂漆工艺 215

11.9.1 彩色及消光电泳 215

11.9.2 铝材彩色电泳涂漆原理 215

11.9.3 铝材彩色消光电泳涂漆工艺 216

11.9.4 铝材彩色消光电泳的特点 217

11.9.5 铝材彩色消光电泳工艺的优越性 217

参考文献 218

第12章 铝材的静电喷涂 219

12.1 静电喷涂原理 219

12.1.1 粉末静电喷涂原理 219

12.1.2 液相静电喷涂原理 220

12.2 粉末静电喷涂 221

12.2.1 粉末涂料概述 221

12.2.2 粉末静电喷涂涂装工艺流程 223

12.2.3 粉末静电喷涂涂装主要设备 224

12.2.4 影响粉末静电喷涂涂装的主要因素 227

12.2.5 铝材粉末静电涂装产品质量要求 230

12.2.6 粉末静电喷涂产品常见缺陷及防治措施 231

12.3 粉末静电涂装图纹处理技术及其应用 233

12.3.1 热转印用粉末涂料的组成 234

12.3.2 热转印图纹底粉喷涂的品质要求 234

12.3.3 热转印图纹生产工艺流程 234

12.3.4 热转印图纹铝材常见品质缺陷及预防措施 235

12.4 液相静电喷涂 235

12.4.1 液相涂料 235

12.4.2 液相静电喷涂主要设备 236

12.4.3 影响液相静电涂装的主要因素 237

12.4.4 液相涂装的工艺控制要点 238

12.4.5 涂膜厚度与工艺参数的关系 240

12.4.6 氟碳涂层的相关指标和品质标准 241

12.4.7 液相喷涂产品常见缺陷及预防措施 242

12.4.8 液相喷涂涂膜综合性能的控制方法 243

参考文献 244

第13章 铝卷材的辊涂 246

13.1 概述 246

13.1.1 辊涂目的 246

13.1.2 辊涂原理 247

13.1.3 辊涂常用涂料 247

13.1.4 铝卷材辊涂的发展方向 249

13.2 铝卷材辊涂工艺 250

13.2.1 开卷 250

13.2.2 预处理 251

13.2.3 辊涂 256

13.2.4 烘烤固化和冷却 259

13.2.5 收卷 262

13.3 影响铝卷材辊涂品质的主要因素 263

13.3.1 铝基材品质 263

13.3.2 涂料施工性能 263

13.3.3 涂料粘度变化的影响 263

13.3.4 涂料中颜料粒度的影响 264

13.3.5 不同材质的涂装辊及涂装辊品质的影响 264

13.4 铝卷材辊涂的品质要求 266

13.4.1 性能指标 266

13.4.2 外观品质 267

13.4.3 常见缺陷及其处理 267

参考文献 270

第14章 铝表面处理膜的性能及检测 271

14.1 铝阳极氧化膜的性能及检测 271

14.1.1 外观，颜色和色差 273

14.1.2 阳极氧化膜厚度 275

14.1.3 阳极氧化膜封孔品质 277

14.1.4 耐腐蚀性和耐候性 279

14.1.5 膜的硬度和耐磨性 280

14.1.6 其他性能 281

14.2 阳极氧化复合膜的性能及检测 282

14.2.1 外观、颜色、光泽、膜厚、硬度、耐磨性和附着性 285

14.2.2 耐腐蚀性 286

14.2.3 耐候性 287

14.2.4 其他物理和化学性能 287

14.3 有机聚合物喷涂膜的性能及检测 287

14.3.1 外观（颜色、光泽）、膜厚和附着性 290

14.3.2 硬度和耐磨性及测定 290

14.3.3 耐腐蚀性 291

14.3.4 耐候性 291

14.3.5 耐冲击性、抗杯突性和抗弯曲性 292

14.3.6 耐溶剂性 292

参考文献 292

第15章 铝阳极氧化膜的缺陷及防治 294

15.1 概述 294

15.2 铝合金冶金因素对于阳极氧化膜缺陷的影响 295

15.2.1 不同铝合金的阳极氧化适应性 295

15.2.2 铝合金合金化元素的影响 297

15.2.3 铝合金组织结构的影响 298

15.3 铝合金阳极氧化工艺因素对于缺陷的影响 298

15.3.1 表面预处理的影响 298

15.3.2 阳极氧化各工序的影响 300

15.4 阳极氧化工艺的注意事项 304

参考文献 306

第16章 铝表面处理的卫生、安全和环保 308

16.1 铝表面处理安全与卫生 308

16.1.1 铝表面处理安全与卫生基础知识 308

16.1.2 铝材阳极氧化、电泳的安全与卫生 310

16.1.3 铝材粉末静电喷涂的安全与卫生 312

16.1.4 铝材液相静电喷涂的安全与卫生 315

16.2 废水排放标准 315

16.3 废水废液处理常用化学药品 316

16.3.1 中和剂 316

16.3.2 絮凝剂 317

16.4 阳极氧化工厂废水废液的处理 318

16.4.1 阳极氧化废水处理的原理与设备 318

16.4.2 阳极氧化废水处理工艺 320

16.5 电泳涂装废水的处理 322

16.6 喷涂前处理中铬酸盐废水废液的处理 323

16.7 铝材表面处理生产中的废气处理 324

16.8 废水废液处理的新技术思路 326

参考文献 327

附录 328

1．铝合金表面处理术语的中英文对照和释义 328

2．铝表面处理膜的性能和检测的国家标准 337