對鋁及其合金進行表面處理產生的氧化膜

    表面處理具有裝飾效果、防護性能和特殊功能,可以改善鋁及其合金導電、導熱、耐磨、耐腐蝕以及光學性能等。因此,國內外研究人員運用各種方法對其進行表面處理,以提高它的綜合性能,并取得了很大進展。目前,鋁及其合金材料已廣泛地應用于建筑、航空和軍事等領域中。本文分類論述了鋁及其合金材料表面處理的主要方法。

1、化學轉化膜處理

    金屬表面處理工業中的化學轉化處理時使金屬與特定的腐蝕液接觸，在一定條件下，金屬表面的外層原子核腐蝕液中的離子發生化學或電化學反應，在金屬表面形成一層附著力良好的難溶的腐蝕生成物膜層。換言之，化學轉化處理是一種通過除去金屬表面自然形成的氧化膜而在其表面代之以一層防腐性能更好、與有機涂層結合力更佳的新的氧化膜或其他化合物的技術。

陽極氧化法
    鋁的陽極氧化法是把鋁作為陽極,置于硫酸等電解液中,施加陽極電壓進行電解,在鋁的表面形成一層致密的Al2O3膜,該膜是由致密的阻礙層和柱狀結構的多孔層組成的雙層結構。陽極氧化時,氧化膜的形成過程包括膜的電化學生成和膜的化學溶解兩個同時進行的過程。當成膜速度大于溶解速度時,膜才得以形成和成長。通過降低膜的溶解速度,可以提高膜的致密度。氧化膜的性能是由膜孔的致密度決定的。

2、硬質陽極氧化（東莞鋁硬質氧化）
  
    鋁的硬質陽極氧化是在鋁進行陽極氧化時,通過適當的方法,降低膜的溶解速度,獲得更厚、更致密的氧化膜。常規的方法是低溫(一般為0℃左右)和低硫酸濃度(如<10%H2SO4)的條件下進行,生產過程存在能耗大、成本高的缺點。

    改善硬質陽極氧化膜的另一種方法是改變電源的電流波形。氧化膜的電阻很大,氧化過程中產生大量的熱量,因此,傳統直流氧化電流不宜過大,運用脈沖電流或脈沖電流與直流電流相疊加,可以極大地降低陽極氧化所需要的電壓,并且可使用更高的電流密度,同時還可以通過調節占空比和峰值電壓,來提高膜的生長速度,改善膜的生成質量,獲得性能優良的氧化膜。

3、復合陽極氧化
    復合陽極氧化法是一種新型的陽極氧化技術。日本的吉村長藏等[4]往鋁陽極氧化液中添加一些難溶粉體,發現氧化膜的厚度,硬度均有很大變化。曾凌三、梁東[5]也做了類似的實驗,結果發現這些難溶粉體表面帶電狀態和膜層表面之間發生電化學反應,粉體沉積在膜層中,同時也有一部分粉體在機械攪拌作用下進入膜孔內,氧化膜的性能改變取決于粉體的性質和懸浮濃度。

4、 化學氧化法
    在一定溫度下，通過化學反應在率零件表面生成一層薄的氧化膜，稱為綠的化學氧化法。廣義的化學氧化法包括重鉻酸鹽等氧化劑參與的化學氧化膜。這種方法不需要通過電流，工藝上的電化學氧化法要簡單，成本低。所生成的氧化膜很薄，一般膜的厚度約0.5~4um，膜層質軟，耐磨性低，故不能單獨使用。膜層有較好的物理吸附能力，是涂層的良好底層，經化學氧化后在涂裝所得的防護層，課大大提高鋁零件的防護能力。