关于铸造铝合金表面处理方法

关于铸造铝合金表面处理方法

蒋才坚

广东肇庆动力金属股份有限公司

摘要：铝合金在机械制造、化学工业等都是重要材料。在使用上如果周围环境潮湿，会加快铝腐蚀，影响铝的正常使用。而对铝合金表面处理，则是能在表面形成保护，满足对铝合金使用要求。本文就讲解几种铝合金表面处理方法，为研究人员提供参考。

关键词：铸造；铝合金；表面处理方法

对铝合金表面处理，形成氧化膜具有装饰、保护等效果，加强铝合金导热、导电等性能。因此，研究人员应用各类表面处理方法对铝合金表面处理，进一步提高自身性能，并从中取得很好进展。

一、化学转化膜处理

（一）阳极氧化法

将铝作为阳极，置于硫酸电解液中，增加电压来处理，在这一处理下形成A1203膜。这一表面膜石油阻碍和多孔两层所组成，在氧化中包括电话和溶解两个过程，在膜生成速度要大于溶液速度情况下，才能生成[1]。通过降低膜溶解速度，就能提高膜自身致密度，进而来提高氧化膜性能。

1.硬质阳极养护

在阳极氧化上，通过正确方法来减少膜融合速度，就能从中获取更厚氧化膜。常见方法是在低温、硫酸浓度较低情况下进行，这一方法具有成本投入高，并且能源消耗多的缺点。还有就是对电源电流进行优化，因为氧化膜的电阻较大，所以从中产生热量较多，传统直流氧化电流应严格控制，将脉冲和直流电流增加，就能减少电压，并形成较高密度[2]。通过对电压和占比调整，来控制膜的生长，提高膜的质量，取得理想氧化膜生成效果。

2.复合阳极氧化

这一技术作为新兴技术，是在阳极氧化液中能加粉体，来扩大氧化膜硬度、厚度。所添加的难溶粉体，能与铝合金膜层发生反应，并在膜层中堆积，还会有一部分在机械搅拌下进入膜孔中，所以氧化膜性能会受到粉体性质和浓度影响。

（二）化学氧化法

氧化膜在一定温度下，受到化学反应影响而生成[3]。从宏观角度分析，化学氧化法是在氧化剂作用下形成氧化膜，应用这一技术并不需要电流来处理，并成本投入少，操作难度低。但是，所形成的氧化膜厚度不足，一般情况下最高能达到4um，耐磨性能不足，无法单独投入使用、通过化学氧化后的防护层，能进一步提高铝合金性能。

（三）稀土转化膜

在锰酸盐、络酸盐等溶液中放入铝合金一定时间后，就能形成转化膜。在当前应用最为广泛的就是络酸盐转化膜，但是这一溶液具有毒性，并使用上会导致人员患癌，所以使用上严格。稀土转化膜就是当前满足环保要求，并受到研究人员重视的技术。在CeC13的NaCl溶液中放入铝合金，一段时间后就能发现形成转化膜，这一转化膜具有很好的耐腐蚀能力，但是在转化中需要一定时间[4]。从现有研究上能看出，这一技术在应用上工艺还不成熟，还需要进一步研究，但是因为自身无毒，并耐腐蚀较强，因为在未来应用上前景较好。

（四）微弧氧化法

这种方法又被称之为是等离子体氧化，是在阳极氧化基础上，能处理陶瓷层的及时。在阳极氧化电压达到一定标准范围后，铝合金表面的氧化层就会被破坏，并进行放电，产生较高温度。氧化膜在高温下熔化，在温度下井后就形成陶瓷层。这一陶瓷层的厚度较厚，其硬度较高，并且具备耐腐蚀、耐高温等特点。这一技术在当前应用上的机理还不明确，但是因为操作简单，并且性能好，所以受到人们重视。

（五）有机硅烷化处理

近些年在不断研究中，有机硅烷化处理是新型技术，因为在应用上不会污染环境，并耐腐性较高，受到人们欢迎[5]。这一技术是在一种可水解生成硅醇的硅烷试剂。其中硅烷有机部分能与铝合金表面涂层形成底漆，进一步提高铝合金和涂层结合效果，从而提高铝合金抗腐蚀能力。在处理上传统方法是采取浸涂工艺，也就是在硅烷溶液中浸泡铝合金一段时间，随后在一定温度下固化，利用这样的方法就能在铝合金表面形成较厚的涂层，避免受到外界腐蚀。

（六）电泳涂漆处理

这一技术最早出现于日本，从原理上来讲，也是阳极氧化基础上的进一步加工。电泳土层具有聚合物和阳极氧化膜两层。在水溶性树脂中放入对应电机，然后接通电源后，在电场影响下就能形成均匀膜，这一技术具有利用率高、施工速度快等特点，并且对于其中的异型材料也有很好涂抹效果。

（七）磷化底漆处理

在铝合金表面涂抹底漆，形成漆膜。但是漆膜并不能单独作为防护膜，而且一种预处理方法，不能阳极氧化部件。底漆的原料是由聚乙烯醇树脂组成，增加防锈剂，让铝合金涂层和表面具有很好结合力。但是，这一技术会对施工环境要求较高，如果处理不当会影响漆膜，从而在后期出现掉漆问题。

二、激光处理

通过对高能量激光器的应用，来处理铝合金表面，是近几年发展的一种技术。利用激光处理的方法，能有效提高自身耐磨性、耐腐蚀性等[6]。在激光处理上有几种方法，一种是激光处理预涂涂层，另一种是直接送粉熔覆。因为铝合金对红外激光反射率较高，所以进行激光熔覆较为困难。在激光照射铝合金表面情况下，应在适当位置送粉，进而形成等离子弧。

三、热喷涂

铝合金虽然也有很多优点，但是自身的硬度低，耐磨性能差。因此，通过对热喷涂的应用，就能解决这一问题。在热喷涂层中所存在的氧化物、氮化物等二相粒子，都能增加涂层硬度，并提高自身耐磨性能。而涂层孔隙也能进一步保持润滑莫，还能避免在磨损中存在碎屑，保证铝合金表面的干净。通过相关研究表面，应用电弧喷涂技术能让铝合金在表面形成均匀、孔隙率低的涂层，这一涂层自身耐腐性较高，并实现对铝合金基体的保护，通过封孔效果后能更好处理。

四、离子束处理

（一）浸没离子注入

对于在早期铝合金离子注入技术，是利用氮离子的方法，这一技术的缺点是注入层不足，并效果有限。所以，为进一步改善，在注入氮过程加入Ti、Ta等物质，能取得理想注入效果。在注入氮基础上，增加钛就提高铝合金表面硬度和耐磨性能等。此外，将氮氧、氮氢离子注入到其中，都能提高铝合金性能，延长铝合金使用说明。

（二）磁控溅射

这一技术是在高速率低基片温升的成膜技术，应用范围较广。通过在铝合金上增加硬质薄膜的方法，就能提高铝合金硬度。这一薄膜由TiN、Ti3AIN等形式存在，能提高显微硬度，并膜层致密性较好。

（三）双层辉光例子渗金属

这一技术是在真空状态下增加阴极和源极，通过辉光发电的方法，来对金属离子进行溅射，利用热扩散在铝合金表面形成合金层，提高铝合金自身性能，这一技术的应用，能进一步达到改善铝合金表面性能目的。

结语：

总而言之，苏浙铝合金应用范围的增加，对于铝合金表面的处理要求也在增加。所以，研究人员要能从中深入研究，来提高铝合金的表面保护效果，确保铝合金在后续应用中更好发挥作用。

参考文献：

[1]丁永志,刘元海,慕仙莲,何卫平,金涛,赵连红,孙娜.2A12铝合金表面石墨烯富镁涂层性能研究[J].航空科学技术,2021,32(09):57-62.

[2]郭蓓,李冬冬,束俊杰,张哲,刘兰轩,汪洋,刘秀生.铝合金表面化学转化膜制备技术的研究进展[J].材料保护,2021,54(09):106-113.

[3]关长辉.微弧氧化技术在ZL109铸造铝合金活塞头表面优化处理中的应用研究[J].企业科技与发展,2021(07):72-74.

[4]余亮. 铸造铝合金表面陶瓷涂层低温制备工艺研究[D].东南大学,2021.

[5]李志猛,左玉波,朱庆丰,王睿,刘旭东.半连续铸造铝合金表面缺陷的形成机理及影响因素[J].特种铸造及有色合金,2021,41(01):108-113.

[6]楼林洁.铸造铝合金表面处理方法的研究进展[J].世界有色金属,2019(11):163-164.