铝合金表面处理国内外研究应用现状.doc

表面工程技术

铝合金表面解决国内外研究应用现状
学院名称： 材料科学与工程学院
专业班级： 复合材料
学生姓名：
学 号：
指引教师： 张松立
年 6 月
【摘要】综述了近年来铝合金表面改性技术获得研究进展，简介了镀层技术，转化膜解决技术、高能束表面解决技术等办法制备铝合金表面层原理、特点及研究成果简要简介了铝合金表面解决技术新进展,重点简介了铝合金阳极氧化、电镀、化学镀和微弧氧化、激光熔覆等工艺。
核心词:铝合金;表面解决;阳极氧化;电镀;化学镀;微弧氧化;激光熔覆
前言
铝是元素周期表中第三周期主族元素,为面心立方晶格,无同素异构转变,延展性好、塑性高,可进行各种机械加工。铝化学性质活泼,在干燥空气中铝表面及时形成厚约1～3 nm 致密氧化膜,使铝不会进一步氧化并能耐水;铝是***,既易溶于强碱,也能溶于稀酸。铝在大气中具备良好耐蚀性。纯铝强度低,只有通过合金化才干得到可作构造材料使用各种铝合金。铝合金突出特点是密度小、强度高。铝中加入Mn、Mg 形成Al-Mn、Al-Mg 合金具备较好塑性和较高强度,称为防锈铝合金,如3A21 ,5A05。硬铝合金强度较防锈铝合金高,但防蚀性能有所下降,此类合金有Al-Cu-Mg 系如2A11 ,2A12。Al-Cu-Mg- Zn 系为超硬铝,如7A04 ,7A09。新近开发高强度硬铝,强度进一步提高,而密度比普通硬铝减少15 % ,且能挤压成型,可用作摩托车骨架和轮圈等构件。Al-Li 合金可制作飞机零件和承受载重高档运动器材。通过在铝中加入3 %～5 %(质量分数) 比铝更轻金属锂,就可以制造出强度比纯铝高20 %～25 % ,密度仅2. 5 t/ m3 铝锂合金。这种合金用在大型客机上,可以使飞机重量减少5 t 多,而载客人数不减。
尽管铝合金材料具备密度小、热膨胀系数低、比刚度和比强度高等长处，但在实际应用过程中，铝合金就呈现出表面硬度较低
、耐磨性及耐蚀性差等诸多问题，这在很大限度上限制了铝合金应用范畴。铝合金成分和热解决对铝合金性能提高固然很大，但在许多场合还规定铝合金表面具备耐磨、耐腐蚀等特殊性能，并且大某些铝合金材料失效大都是从表面开始，因而提高材料表面性能显得尤为重要。采用表面解决可以提高防护性、装饰性和功能性，克服铝合金表面性能方面缺陷，扩大应用范畴，延长使用寿命[ 1-6]。铝合金表面强化技术是当前铝合金材料中研究最为活跃领域，当前铝合金惯用表面解决办法可分为镀层技术，转化膜解决技术、高能束表面解决技术等，同步摸索新铝合金表面解决技术始终是科研工作者努力方向。
一、镀层技术
铝及其合金可通过电镀、化学镀等办法在材料表面获得金属或复合金属镀层，中信戴卡轮毂制造股份有限公司电镀常选用Zn、Cr 涂层，化学镀普通使用化学镀Ni、Ni － P合金层[7］。
电镀
通过电镀办法可沉积所需金属元素至铝合金表面，形成牢固致密镀层。由于铝电位比较负，对氧亲和力比较大，不易镀上耐蚀金属，普通要通过特殊预解决，例如采用化学浸锌、电镀薄锌层、电镀镍，然后镀铜。表面镀上一层铜后就可按普通电镀办法在铜镀层镀上所需金属镀层，获得镀层与基体结合力好。电镀长处是镀层结晶细致，平滑光亮，内应力较小，与陶瓷金属化层结合力强，但电镀法缺陷是费时费力，并且电镀液中具有***种剧毒物质。
化学镀
化学镀是采用金属盐和还原剂在镀液中进行氧化还原反映，并在金属表面形成金属镀层，其中应用最广涂层是化学镀
Ni－P合金[8］。采用次磷酸盐做还原剂将水溶液中镍离子原为金属镍，并沉积到零件上去，直至达到所需厚度后将零件取出。化学镀镍时次磷酸盐自身也被还原，共同沉积到金属零件上去，得镀层为镍磷二元合金，控制工艺参数可变化镀层中磷含量。化学镀与电镀工艺比较而言是一种极低污染工艺，镍磷合金镀层具备较优越性能，其镀态硬度可高达HV450 ～ 700，镀层也具备很强耐蚀性。并且化学镀镍操作非常简便，特别适合构造复杂零件，这些长处使化学镀镍铝合金应用范畴更加广泛，当前经化学镀镍解决铝、镁件己经在航海、航空、电子、军事等高新技术领域得到应用，镍磷镀层已应用于计算机铝－镁合金硬盘中间镀层。
二、转化膜解决
转化膜解决就是通过铝合金基体与特定介质在特定条件下发生
转化作用，形成一层附着力良好腐蚀物或陶瓷膜层覆盖于基体表面，
是一种通过形成新膜层取代自然氧化膜技术。
化学氧化法
化学氧化解决是使金属铝和氧