铝材表面处理工艺 一起来学习
一般的
表面处理：是通过机械和化学处理，在产品表面形成保护层，保护机体的一种工艺，在自然界中可以达到稳定状态，增加机体的抗腐蚀能力，增加产品的美观度，从而提升产品的价值。表面处理类型的选择首先要根据使用环境、使用寿命、人的欣赏性，当然经济价值也是核心的考虑因素。
表面处理的工序包括前处理、成膜、后膜处理、包装、仓储、发运等过程，其中前处理又包括机械处理和化学处理。
机械处理包括喷涂、抛丸、打磨、抛光、上蜡等工序，机械处理的目的是为了去除产品表面的凹凸不平及补救其它表面缺陷；化学处理是去除产品表面的油污、铁锈，并形成一层保护膜，使成膜物质更好的结合或化学生成活性金属体，保证涂层具有稳定的状态，增加保护层的结合强度，从而达到保护车身的作用。
铝表面处理
铝常见的化学处理有镀铬、喷漆、电镀、阳极氧化、电泳等，机械处理有拉丝、抛光、喷涂、打磨等。
第一节 铬化
铬化会在产品表面形成一层化学转化膜，膜厚0.5-4um，此转化膜吸附性好，主要作为涂装的基层，外观呈金黄色、铝色、绿色等，导电性好，是电子产品的最佳选择，如手机电池中的导电条，磁电器件等，此膜适用于所有铝及铝合金制品，但转化膜较软，不耐磨，不利于制作产品外部零件的利用。
铬化工艺：
脱脂->除铝酸盐->镀铬->包装->入库
铬化适用于铝及铝合金、镁及镁合金制品。
质量要求：
1）色泽均匀，膜层细密，用手触摸不应有碰伤、划痕、粗糙、灰尘脱落等现象。
2）膜厚度0.3-4um。
第 2 部分：阳极氧化
阳极氧化：能在制品表面形成一层均匀致密的氧化膜（Al2O3.6H2O俗称刚玉），这层膜能使制品表面硬度达到（200-300HV），特殊制品若采用硬质阳极氧化处理，制品表面硬度可达400-，所以硬质阳极氧化是缸体、变速箱不可缺少的表面处理工艺。
另外该产品具有非常好的耐磨性，可作为航空航天相关产品的必经工序。阳极氧化与硬质阳极氧化的区别：阳极氧化可以着色，装饰性比硬质阳极氧化好很多。施工要点：阳极氧化对材料的要求非常严格，不同的材料装饰效果也不同，常用的材料有6061、6063、7075、2024等，其中2024的效果相对较差，由于材料中CU含量不同，7075硬质阳极氧化为黄色，6061和6063为棕色，但普通阳极氧化6061、6063、7075区别不大，但2024容易出现很多金斑。
1. 常见流程
常见的阳极氧化工艺有拉丝哑光本色、拉丝亮面本色、拉丝亮面染色、哑光拉丝染色（可染成任意颜色系列）。抛光亮面本色、抛光哑光本色、抛光亮面染色、抛光哑光染色。喷涂亮面本色、喷涂哑光本色、喷砂染色。以上镀层类型均可用在灯饰设备上。
2.阳极氧化工艺
脱脂—>碱蚀—>化学抛光—>中和—>干燥—>中和
阳极氧化—>染色—>封闭—>热水洗—>烘干
3.常见品质异常判断
A.表面出现斑点，此异常一般为金属回火不良或材质不良所致，解决方法为重新热处理或更换材质。
B.表面出现彩虹色，此异常一般是阳极氧化操作失误，挂上时松动，导致产品导电性不良，解决方法是断电重新阳极氧化。
C、表面严重碰伤或划伤，此异常一般是运输或加工时不小心造成的，解决方法是断电打磨，再通电即可。
D.染色时表面出现白点，此异常一般是阳极操作时水中有油或其他杂质所致。
4. 质量标准
1）膜厚5-25um，硬度200HV以上，封孔试验变色率小于5%
2）盐雾测试36小时以上，可达到CNS9级以上标准
3）外观不得有碰伤、划伤、云纹，表面不得有挂斑、发黄等不良现象。
4.压铸铝，如A380、A365、A382等，不能进行阳极氧化
第三节：铝电镀工艺
1、铝及铝合金材料的优点
铝及铝合金具有导电性好、传热快、重量轻、容易成型等优点，但存在硬度低、耐磨性差、易晶间腐蚀、焊接困难等缺点，影响了使用范围。现代工业上多采用电镀来解决这一问题。
二、铝电镀的优点
1）提高装饰性能，
2）提高表面硬度和耐磨性
3）降低摩擦系数，提高润滑性。
4）提高表面导电性。
5）提高耐腐蚀性能（包括与其他金属的结合）
6）易于焊接
7）提高热压时与橡胶的结合强度。
8）提高反射率
9）修复尺寸公差
由于铝是比较活泼的金属，被电镀的物体比铝的活泼性大，所以在电镀前必须做相应的化学转化处理，如浸锌、锌铁合金、锌镍合金等，使锌及锌合金底层与氰化铜镀层的中层有良好的结合强度。由于压铸铝体本身组织疏松，在抛光时不能把体表层抛光掉，否则会出现针孔、吐酸、起皮等现象。
3、铝电镀的工艺流程为：
除油→碱蚀→活化→锌置换→活化→电镀（如镀镍、锌、铜等）→镀铬或钝化→烘干。
1.常见的铝电镀种类有：
镀镍（珍珠镍、砂镍、黑镍）、镀银（面银、厚银）、镀金、镀锌（彩锌、黑锌、蓝锌）、镀铜（青铜、白锡铜、碱铜、烧铜、酸铜）、镀铬（白铬、硬铬、黑铬）等。
2. 电镀的常见用途
1）黑色电镀，如黑锌、黑镍等，用于光学电子、医疗器械等。
2）镀金、镀银是电子产品最好的导体，也能提高产品的高档装饰性能，但价格相对较高，一般用在电子产品的导电方面，如高精度导线端子的电镀。
3）铜、镍、铬是现代科学领域中最流行的混合镀层类型，在装饰性和耐腐蚀性方面是目前世界上最受欢迎的镀层类型，价格低廉，可用于运动器材、照明及大型电子工业。
4）在镀铜种类中，白锡铜是七、八十年代为环保而发展起来的，色泽亮白，是珠宝首饰业的首选；青铜（铅锡铜可用来仿制黄金，因此是较好的装饰铜是一种电镀材料，但铜的抗变色性能较差，因此发展较慢。
5）镀锌：锌镀层呈蓝白色，易溶于酸、碱。由于锌的标准电位比铁的标准电位负，能为钢铁提供可靠的电化学保护。锌可作为所有钢铁产品的保护层。
6）硬铬，在一定条件下沉积的铬镀层具有较高的硬度和耐磨性，硬度可达HV900-/mm。铬是常用镀层中最硬的镀层，可提高零件的耐磨性，延长使用寿命。如工具、模具、仪表、夹具等。因此，这种镀层是油缸、液压、传动系统等不可缺少的处理方法。
3. 常见异常及改善措施
1）剥落：a.锌置换不良，时间过长或过短，改善措施，重新确定置换时间、镀液温度、镀液浓度等操作参数。
b.活化不充分。改善措施：改变活化方法。
c.前处理不彻底，工件表面有油污。改善措施包括加强前处理。
2）表面粗糙：a.镀液光亮剂、柔软剂、针孔添加量不适当。重新调整添加剂用量。
b机体表面粗糙，电镀前需重新抛光。
3）表面发黄，说明低电位走向不正确。改变安装方法。添加适量迁移剂。
4）表面起毛：镀液太脏，加强过滤及进行适当的槽液处理。
4.质量要求
1）外观应无发黄、针孔、毛刺、气泡、碰伤、划痕等不良现象。
2）膜厚在15um以上，盐雾测试48小时，达到美军标9级以上，电位差在130-150mv范围内。
3）粘合强度可通过60度弯曲测试。
4)对于特殊环境下使用的产品，可能会做相应更改。
5、铝及铝合金电镀注意事项
1）铝合金适合用作铝件电镀挂具；
2）蚀刻后，铝及铝合金每道工序都必须迅速进行，工序间隔尽量短，避免再次氧化；
3）第二次浸锌时间不宜过长，避免腐蚀过度；
4）用水彻底清洗；
5）防止电镀过程中断电。
第四部分 铝涂层
涂装按涂装方式可分为浸涂、喷涂、淋涂、滚涂和刷涂，其中以浸涂和喷涂为主。浸涂又称电泳涂装，是利用电化学的方法将有机树脂粒子沉积在工件上，在涂装表面形成一层透明或各种有色的有机涂层，其中阴极电泳是20世纪70年代发展起来的新工艺，也是浸涂行业中的主要工艺，优点：耐腐蚀性能好，抗变色性能强，结合力强等特点。喷涂又分为粉末涂装和液体涂装，其中静电涂装是行业中较为流行的工艺。
1.涂装工艺范围
由于其耐腐蚀性好、价格低廉、颜色范围广（可制成任意颜色），所以适用于所有铝材，但如果材料组织过于松散，如翻砂产品，则需进行刮削作业，品质相对较差。
1、静电涂装的工作原理
在泵的作用下，涂料进入电场，涂料颗粒带负电，在雾化气压的作用下，涂料变得更细小，更均匀，然后在工作气压的作用下，涂料由旋杯或喷嘴移动，均匀地喷涂在工件表面上。由于在同一垂直平面上喷枪与工件之间的距离相等，而同一界面上的电场强度也相同，正负电荷相互吸引，在工件表面涂上一层均匀的有机树脂涂层。然后在高温烘烤条件下，树脂达到流平固化状态。它牢固地镶嵌在工件表面，对工件起保护作用。
2. 铝涂装工艺
机械打磨>除油>除氧化膜>铬化>喷粉或喷液>烘烤>挂具>全检>包装>入库
1）粉液作业常见异常及处理方法
现象
原因
纠正和预防措施
评论
橘皮
1、粉末喷涂过厚；2、烘箱温度不匹配；3、粉末品质太差
1.调整喷枪输出量 2.调整温度 3.更换粉质
喷涂时液体剥落：1.涂料性能2.操作时溅到工件上3.涂料粘度
油漆剥落
1、前处理太差 2、温度不够，没有烘干 3、粉末本身结合强度差
1.加强预处理 2.调整温度 3.调整粉体质量
液体油漆剥落的原因是1.预处理不当2.温度不当3.底漆和面漆差别太大。
裸露
1、喷粉太薄或根本没喷粉。2、机械前处理不彻底。
改变工作方式
同上
色差
1.粉末本身问题 2.操作方法不规范
改变工作方式
液体时：1.底漆和面漆本身。2.涂料粘度和喷涂厚度。
下垂
1. 粉末质量差 2. 喷粉太厚
改变工作方式
调整喷枪距离及喷出量。
针孔
1.前处理不好，工件有油污 2.喷雾太稀
1、处理前调整各工序处理时间，处理前检测各药液含量是否达标。2、更换相关工序的水。
液体相同
2）质量标准参考
项目
质量标准
测试依据
颜色
以样品为标准，色差≤1.5E
根据客户要求
硬度
超过 2 小时
-86
抗冲击性
50公斤/平方厘米
GB/T1732
弯曲试验
将工件折叠45度
粘附性
百格
盐雾测试
500 小时
耐腐蚀10年
冷热实验
冷、热各168次
跨性别 10 年
外貌
根据客户要求
根据客户要求
膜厚度
粉末80-120um，液体30-40um
10年不变色
耐沸水
耐煮沸处理1.5h
国标/
第五节 铝的化学镀
1.化学镀的原理
化学镀是在无电流通过（无外加电源）的条件下，利用与还原剂在同一溶液中进行的氧化还原反应，使金属离子还原并沉积在零件表面的镀层方法。是一种可控的、自催化的化学还原过程，用于金属沉积，其反应通式为：
二、化学镀的特点
随着工业的发展，化学镀已成为一门极具发展前景的工艺技术，与其他电镀方法相比，化学镀有以下特点：
1)金属镀层可应用于金属、半导体、非导体等各种材质的零件。
2）无论零件的几何形状有多复杂，只要与溶液接触，就能获得均匀的涂层厚度。
3）对于自催化化学镀，可得到较厚的镀层，甚至可以进行电铸。
4)无需电流。
5)涂层致密，孔隙少。
6）涂层往往具有特殊的化学和机械性能。
由于化学镀有诸多优点，在工业及电子行业发展迅速，下面以化学镀镍为例介绍：
1）化学镀镍采用次磷酸钠作还原剂，因此所得镀层一般为镍磷合金。根据磷含量不同，可分为低磷（1%-4%）、中磷（4%-10%）和高磷（10%-12%）。不同pH值的镀液可得到不同磷含量的镀层。在pH=4-5时可得到中磷和高磷合金。在液中pH值为8-10时可得到低磷和中磷合金。磷含量在8%以上的NI-P合金为非晶态镀层，由于不存在晶界，具有优良的耐蚀性。当成为非晶态和结晶态的混合状态时，硬度可达HV=1150。化学镀热处理后，硬度接近硬铬，是替代硬铬层的理想镀层，也是镀铝的良好镀层。 （适合所有铝及铝合金制品，包括锻造、压铸、铝型材等）。缺点：此种镀层很脆，但经过热处理后，产品的塑性会大大提高。（一般经过400度以上四小时的热处理，其塑性会大大提高）
2）铝化学镀镍工艺：
超声波除油—>除氧化膜—>第一次镀锌—>化学处理—>第二次镀锌—>化学镀镍—>钝化—>超声波清洗—>烘烤—>全检—>包装
3）不合格镀层的清除：
浓硝酸可用于去除钢、铝、铜、塑料等表面的化学镍镀层。但入槽前必须将零件烘干。若带入水分，将导致基体金属过度腐蚀。工作温度低于35度。
4）质量要求：
a. 膜厚在5-30um之间
b.盐雾试验24小时以上，并达到CNS标准9级以上。
c. 经60度弯曲试验，无剥离
d.外观不应有凹痕、划痕、水印或其他缺陷。
e.膜层均匀，无雾状、白点、无露镀现象。
3.常见异常处理
异常
可能的原因和纠正措施
反应速度慢，沉积速率低
1）PH值偏低，用NH4OH调整 2）温度太低 3）次磷酸钠含量不足，分析补充
镀液剧烈反应、沸腾，并出现深灰色镍粉（镀液自然分解的标志）。
1）装料过多 2）温度过高或局部过热，金属屑或固体颗粒落入镀液中 3）次磷酸盐含量过高 4）pH值过高
槽壁及槽底沉积金属镍
1）局部温度过高 2）槽衬损坏，露出母材，更换槽衬
镀液中磷酸含量达不到额定含量，出现亚磷酸镍沉淀
1）pH值太高 2）络合剂不足，应补充
深色涂层
若镀液中含有锌、铜等金属杂质污染，可用小电流密度处理，或适当加入次磷酸钠后，用废件处理，直至镀层正常。
涂层有麻点
氢气会停留在零件上，可通过搅拌槽液或摇晃工件来避免这种情况。
涂层容易剥落
1）镀前处理不彻底 2）温度波动过大
第六节：涂层使用条件的分类与选择
从防腐角度来看，表面处理的设计应考虑以下几点：
1）贵金属（金、白金）、含铬18%以上的不锈钢、磁性合金材料、镍铜合金等一般不需要附加防护层。
2）碳钢、低合金钢、铸铁等制成的零件在大气中易腐蚀，应加防护层。
3）用铜和铜合金制成的零件，根据使用条件，采用光亮酸洗、钝化、电镀或涂漆等方法进行保护。用磷青铜或铍青铜制成的精密零件不需要表面处理。
4）铝及铝合金制成的零件可进行阳极氧化和封闭处理。不适合阳极氧化的小零件可采用化学氧化处理。铸造铝合金可通过涂漆进行保护。
5）锌合金制成的零件可采用磷化、钝化、电镀或涂漆等处理进行保护。
第七节：铝的电泳处理
铝件彩色电泳涂装是一种新颖的表面处理工艺，它是利用电化学的方法，将有机树脂胶体粒子沉积在零件上，形成透明或各种颜色的有机涂装层。根据粒子电离后所带电荷状态不同，可分为阳极电泳（树脂粒子电离后变成负离子）和阴极电泳（树脂粒子电离后变成正离子）。
电泳涂装具有优良的耐腐蚀性能（能通过中性盐雾试验400小时以上），抗变色能力强，与基体金属结合力好，能适应各种机械加工，涂膜色泽鲜艳，可根据用户要求配制成各种颜色，最常见的有金色、棕色、枪色、黑色等，与油漆相比施工性能更佳，对环境的污染危害小，因此在汽车外壳及各种配件、自行车车把及配件、各种日用五金配件、家具、工艺品等方面得到广泛应用。由于阴极电泳比较先进，所以下面我们就以阴极电泳作为我们介绍的主要内容；
阴极电泳涂装是一个复杂的电化学和胶体化学过程。电泳漆本身是一个由胶体和悬浮液组成的多组分体系，有分散相（树脂、颜料颗粒）和连续相（水）两大组分。阴极电泳的四个过程：
1、带正电的水溶性树脂粒子和其吸附的颜料向阴极移动。
2、电沉积：带正电的树脂粒子到达零件表面（阴极）并放电，形成不溶于水的沉积层，经烘烤后即形成漆膜。
3、电渗水从沉积层中渗出，当含水量降至5%-15%时，即可烘烤。
4、电解水是用直流电进行电解，释放出氢气和氧气，电解造成通透性下降，影响漆膜外观，降低漆膜附着力，同时增加耗电量，因此需要对水进行弱电解。
电泳工艺流程：
除油—>除锈—>镀铬—>电泳—>烘干—>包装
现象
原因
修正方法
橘皮或粗糙表面
电压过高 溶液温度过高 固含量过高 电极距离过近 烘烤升温过快 PH值过高
降低电压、降低温度、稀释溶液、增大极间距离、用压缩空气吹干、然后烘烤、用有机酸调整
针孔或凹坑
固体含量太低 PH值太低 清洗水不干净 溶液电导率太高 膜厚太薄 电镀表面有针孔 烘烤温度太快
调整至工艺范围，降低溶液酸度，更换清洗水，超滤去除杂质离子，增加电泳电压或时间，防止有针孔的部件进入槽内，用压缩空气吹干，然后烘烤
凹坑或油斑
工件上有油污，槽体表面被油粒污染，电压较高，膜层较厚。
加强除油工艺，防止槽液被油污染。加强循环过滤、超滤。降低电泳电压和时间。
彩虹
薄膜太薄
增加电泳电压
颜色不匹配
漆膜过厚或过薄，调漆时颜色比例不对，溶剂太多，渗透性差，漆膜厚薄不均匀。
选择合适的工作电压和时间，严格按照工艺配方配制电泳漆，调整溶剂含量，满足工艺规范要求。
不规则形状
预处理不彻底
加强预处理流程
不够努力
烘烤时间短或温度低
严格按照工艺规范
涂层表面出现斑点或片状色差
零件有针孔或砂眼，颜料未乳化搅拌均匀，表面有水珠，未烘干即有水滴，电泳前水洗不彻底。
杜绝不合格工件入槽 加强电泳漆搅拌 用压缩空气吹干 用压缩空气吹干 加强零件入槽前清洁
5. 质量标准
1）外观无色差、橘皮、针孔、彩虹、凸起、划痕等异常
2）膜厚40-60um，盐雾试验400小时以上，通过CNS标准9级以上
3）膜层能通过60度弯曲试验而不剥离
4）百格试验和落球试验均能满足国家标准