浅谈铝合金零件的表面防腐

摘要：铝合金零件的自身优点是其比重小、导电导热能力强、力学性能优异、可加工性好等，但其自身形成的氧化膜难以抵抗应用环境的腐蚀，必须通过恰当的表面处理来提高其耐蚀性能。因此，研究铝合金零件的防腐性能具有重要意义。文章介绍了几种提高铝合金零件耐腐蚀性的表面处理方法和涂料的发展趋势。

关键词：化学氧化；阳极氧化；微弧氧化；热喷涂；激光溶覆法

中图分类号：TG178

文献标识码：A

文章编号：1009-2374（2012）15-0071-02

1　铝合金表面的氧化处理方法

铝合金的抗腐蚀能力不强，容易沾染污迹。因此，铝合金零件通常要进行特殊的氧化处理，从而获得具有耐蚀、耐磨等良好性能的人工膜。常用的氧化处理方法有以下五种：

1.1　阳极氧化法

所谓阳极氧化法，即阳极以电解液中的的铝合金制品作为材料，阴极以铝板作为材料，予以通电，通电后，制品表面会生成一层氧化膜的过程。经过阳极氧化，铝合金表面能生成厚度为几微米至几百微米的氧化膜。此氧化膜的表面为多孔蜂窝状，该膜具有双层结构，即直接与铝合金表面相连接的、较薄的阻挡层和多孔的氧化膜表面层，但阳极氧化法的缺点是：由于对涂层的吸附性差、成本较高以及涂层抗冲击性不理想等原因，在工业生产中使用较少。

1.2　化学氧化法

所谓化学氧化法，即通过化学反应在表面生成一层厚度约在O.5～4?m，具有良好的吸附性的薄的膜层多孔氧化膜，可作为有机涂层的底层。化学氧化法的特点是：操作方便、设备简单、成本低、效率高，多应用于不适合电化学处理的铝及铝合金制品零件。常见的氧化方法分别是碱性铬酸盐氧化法、铬酸盐氧化法、磷酸盐一铬酸盐氧化法。由于化学氧化法形成的膜性能不佳，氧化膜较薄，并且六价铬对环境和人体有严重危害，近年来其应用已逐渐受到限制，所以在工业中用处也不广泛。

1.3　微弧氧化法

微弧氧化法是依据阳极氧化法的基础开发出来一种新型铝合金表面陶瓷化技术。该技术运用高能密度的微等离子弧，氧化后形成的膜层和硬度大大提高，而且工艺简单、生产效率高、低污染、处理能力强，是一项前景相对看好的表面处理新技术，较普通的阳极氧化法，其工作电压更高、工作电流更大，得到的陶瓷膜与阳极氧化膜结构一样，但是它的膜空隙小、孔隙率低、与基体结合紧密、摩擦因数小、分布均匀，从而具有更高的耐蚀性和耐磨性。

1.4　激光熔覆法

指在激光表面熔敷技术是在高能光束的作用下将合金粉末或陶瓷粉末与集体表面迅速加热并融化，光束移开后自然冷却的一种表面强化方法。该方法的优点是经济效益很高，它可以在廉价金属基材上之辈出高性能的合金表面而不影响基体的性质，可以降低成本和节省材料。缺点是界面上容易形成裂纹，实际应用中对基体复杂形状的容许度、涂层的尺寸精度、表面粗糙度等问题较难解决。

1.5　稀土转化膜法

此法兴起于20世纪80年代中期，直至今日，已经有很多研究机构和个人对稀土元素在铝合金转化膜中的应用做了大量的研究和报道在众多的稀土化合物中，目前被研究较多的是铈的可溶性盐类。稀土转化膜法的优点是工艺简单，生产成本低。缺点是稀土盐溶液需长期浸泡，并且需要在较高的温度中，工艺处理的时间长。

2　涂层处理

2.1　化学镀处理

化学镀是一种新型的金属表面树立技术，该技术以其工艺简便，节能环保日益受到人们的关注，化学镀使用范围很广，镀层均匀，装饰性好。在防护性能方面，能提高产品的耐蚀性和使用寿命，在功能性方面，能提高加工件的耐磨导电性、性能等特殊功能，因而成为全世界表面处理技术的一个新发展。铝合金活跃性很强，容易形成氧化膜，妨碍金属键的形成，故在其表面进行电镀或化学镀比较困难。一般都会先在铝合金表面预镀镍，然后再在此基础上镀其他金属。化学镀镍工艺中应用最广的是化学镀Ni-P，分为两种方法：浸锌—预镀层法、直接化学镀镍。浸锌—预镀层法的主要缺点是在潮湿的腐蚀环境中，锌相对于镍镀层是阳极，将受到横向腐蚀，最终导致镍层剥落。另外，过渡锌层熔点低，限制了它的应用范围，而且两次浸锌之间还有一次硝酸退锌程序，会污染生产环境，并且浸锌层还对化学镀镍溶液造成污染。

2.2　热喷涂处理

热喷涂是以某种形式的热源将喷涂材料加热，受热的材料形成熔融货半熔融状态的微粒，这些微粒以一定的速度冲击并沉积在基体表面上，形成具有一定特性的喷涂层。针对铝合金零件表面的涂层处理，热喷涂方法是一种较成熟有效的表面处理方法。热喷涂技术的优点有：设备轻便、可现场施工、工艺灵活、操作程序少、可快捷修复、减少加工时间；涂层厚度可以控制等。热喷涂材料根据材料性质可分为金属与合金、陶瓷、有机高分子材料、复合材料等。喷涂工艺主要包括火焰喷涂、爆炸喷涂、超音速喷涂、电弧喷涂、等离子喷涂、低压等离子喷涂、水稳等离子喷涂等。

由于热喷涂技术可以喷涂各种金属及合金，陶瓷，塑料，及非金属等大多数固态工程材料，因此能制成具备各种性能的功能涂层，并且施工灵活，适应性强。但热喷涂方式得到的涂层对基体的结合力较低，涂层孔隙多，还需要进一步改善。目前针对热喷涂所形成的涂层的后处理技术，如激光熔覆，密封处理、热压、阳极电镀等都可以进一步提高喷涂后铝合金的耐蚀性能。

3　铝合金防腐涂料的选择及发展趋势

铝合金防腐经表面处理后性能得到很大提高，但是除此之外还要进行涂装涂料，才能进一步满足防腐的要求。铝合金防腐底漆通常是将具有防腐功能的颜料加入在氯化橡胶、醇酸树脂、聚氨酯、环氧树脂等基料树脂中，传统的防腐颜料大都使用铬酸盐可达到防腐蚀的目的。随着社会的进步和人民生活水平的不断提高，环保意识也逐渐加强，国外的涂料正在朝着环保型发展，目前国外普遍采用的是无机惰性填料或环氧树脂添加锌黄类颜料的涂层体系来实现防腐目的。一些国家已经开始研究选用磷酸盐系颜料和有机防锈颜料来取代铬酸盐，在我国环保型涂料也得到了进一步的重视和发展，对基料和防锈颜料的要求越来越高，朝着无污染或低污染的方向发展，随着各种铝合金制品的发展，涂料在朝着更经济、更环保、防腐性能更好的方向发展。由于铝合金在各行业的广泛应用，一些特殊条件、极端条件的特殊性要求，使得铝合金表面防腐处理有更高的要求，今后无毒、通用化、高性能将成为铝合金防腐技术发展的重点。

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