鋁合金陽極氧化與表面處理技術（第三版）

第1章引論1
1.1鋁的耐腐蝕性能2
1.2鋁的腐蝕形態(tài)8
1.3鋁合金14
1.3.1變形鋁合金系15
1.3.2鑄態(tài)鋁合金系18
1.4鋁合金表面技術概述19
1.5鋁的陽極氧化技術21
1.5.1鋁陽極氧化膜的特性21
1.5.2鋁合金的陽極氧化工藝適應性22
1.5.3鋁陽極氧化膜的應用24
1.6鋁的其他表面處理技術24
1.6.1鋁的化學轉化技術25
1.6.2鋁的涂裝技術25
1.6.3鋁的電鍍和化學鍍26
1.6.4鋁的琺瑯和搪瓷涂層技術27
1.7我國鋁表面處理的工藝現(xiàn)狀和創(chuàng)新前景27
1.7.1我國當前鋁材表面處理的環(huán)境效應的評價28
1.7.2從環(huán)境友好出發(fā)對鋁表面處理工藝創(chuàng)新31
參考文獻34

第2章鋁的表面機械預處理36
2.1磨光36
2.1.1磨光輪37
2.1.2磨料的選用37
2.1.3磨輪與磨料的黏結38
2.1.4磨光操作要求38
2.2拋光39
2.2.1拋光機理39
2.2.2拋光劑的類型41
2.2.3拋光劑的選擇42
2.2.4拋光輪的種類、制作和功用42
2.3拋光機械及操作44
2.3.1拋光機械的主要部件、類型和功用45
2.3.2拋光操作48
2.4磨光、拋光常見問題及解決辦法49
2.5其他機械處理方法50
2.5.1噴砂（丸）50
2.5.2刷光50
2.5.3滾光51
2.5.4磨痕裝飾機械處理51
參考文獻51

第3章鋁的化學預處理52
3.1概述52
3.2脫脂53
3.2.1酸性脫脂54
3.2.2堿性脫脂54
3.2.3有機溶劑脫脂55
3.3堿洗56
3.3.1堿洗原理56
3.3.2堿洗工藝57
3.3.3槽液回收及循環(huán)利用58
3.3.4長壽命添加劑堿洗工藝60
3.3.5堿洗缺陷及對策62
3.4除灰64
3.4.1硝酸除灰64
3.4.2硫酸除灰65
3.5氟化物砂面處理67
3.5.1典型工藝條件67
3.5.2槽液沉淀物處理方法68
3.5.3缺陷及對策69
參考文獻69

第4章鋁的化學拋光和電化學拋光70
4.1概論70
4.2化學和電化學拋光歷程與機理73
4.2.1化學拋光74
4.2.2電化學拋光75
4.3以磷酸為基的化學拋光工藝76
4.3.1磷酸-硫酸化學拋光76
4.3.2磷酸-硝酸化學拋光78
4.3.3磷酸-硫酸-硝酸化學拋光79
4.3.4磷酸-乙酸-硝酸化學拋光80
4.3.5磷酸為基的化學拋光生產設備81
4.3.6含硝酸的磷酸基化學拋光液的工藝因素81
4.4硝酸-氟化物化學拋光工藝83
4.4.1硝酸-氫氟酸-阿拉伯膠化學拋光83
4.4.2硝酸-氫氟酸-芳香胺化學拋光85
4.5典型的電化學拋光工藝86
4.5.1碳酸鈉-磷酸三鈉堿性電化學拋光86
4.5.2磷酸-鉻酸-硫酸電化學拋光88
4.5.3氟硼酸電化學拋光91
4.5.4硫酸-鉻酸電化學拋光92
4.5.5無鉻酸電化學拋光93
4.6拋光缺陷及對策94
4.6.1化學拋光缺陷及對策94
4.6.2電化學拋光缺陷及對策95
參考文獻96

第5章鋁的化學轉化處理98
5.1化學轉化處理的技術進展98
5.2化學氧化100
5.2.1化學氧化膜的用途100
5.2.2化學氧化膜的性能100
5.2.3化學氧化膜的生長102
5.2.4化學氧化膜的成分102
5.3鉻酸鹽處理102
5.3.1鉻酸鹽處理溶液103
5.3.2鉻酸鹽處理反應104
5.3.3鉻化膜的性狀104
5.4磷鉻酸鹽處理105
5.4.1磷鉻酸鹽處理溶液106
5.4.2磷鉻化膜的生成106
5.4.3磷鉻化膜的性狀107
5.5磷酸鹽處理108
5.6無鉻化學轉化處理108
5.6.1無鉻化學轉化處理109
5.6.2無鉻化學轉化膜的性狀111
5.7無鉻化學轉化技術的研究動態(tài)112
5.7.1有機硅烷處理112
5.7.2稀土鹽轉化處理113
5.7.3有機酸轉化處理114
5.7.4SAM處理114
5.8化學轉化膜的鑒別114
5.8.1外觀檢驗115
5.8.2膜厚檢驗115
5.8.3附著性檢驗115
5.8.4腐蝕試驗115
參考文獻115

第6章鋁陽極氧化與陽極氧化膜117
6.1鋁陽極氧化的過程118
6.1.1鋁陽極氧化按照電解溶液性質的分類118
6.1.2鋁陽極氧化的反應過程120
6.1.3陽極氧化過程中鋁合金合金化成分的影響122
6.2陽極氧化膜的結構與形貌123
6.2.1陽極氧化膜的多孔型結構與形貌的直接觀測123
6.2.2陽極氧化膜的結構模型和結構參數(shù)125
6.2.3多孔型陽極氧化膜的微孔形成127
6.3多孔型陽極氧化膜的厚度、結構和成分128
6.3.1阻擋層的厚度128
6.3.2多孔層的厚度和結構129
6.3.3阻擋層的成分131
6.3.4多孔層的成分132
6.4結晶性陽極氧化膜的生長134
6.5陽極氧化膜的生成機理136
6.5.1壁壘型陽極氧化膜136
6.5.2多孔型陽極氧化膜138
參考文獻139

第7章裝飾與保護用鋁的陽極氧化141
7.1概述142
7.2鋁合金基體是陽極氧化膜性能的基礎146
7.2.1變形鋁合金的陽極氧化適應性147
7.2.2鑄造鋁合金的陽極氧化適應性148
7.2.36×××系鋁合金主要合金化元素及雜質的影響150
7.3第2相析出物對鋁陽極氧化的影響152
7.3.1第2相影響緣由152
7.3.2第2相影響陽極氧化的分析155
7.4鑄造鋁合金陽極氧化158
7.4.1鑄造鋁陽極氧化工藝159
7.4.2外加電源波形對鑄造鋁陽極氧化的影響161
7.4.3工藝參數(shù)對鑄造鋁陽極氧化的影響163
參考文獻164

第8章陽極氧化工藝166
8.1硫酸陽極氧化工藝166
8.1.1硫酸陽極氧化工藝規(guī)范167
8.1.2陽極氧化工藝參數(shù)的影響168
8.1.3硫酸溶液中鋁離子和雜質的影響177
8.1.4膜厚及其均勻性的控制179
8.1.5陽極氧化膜的缺陷及其防止方法180
8.1.6硫酸交流陽極氧化182
8.2其他酸陽極氧化工藝182
8.2.1鉻酸陽極氧化工藝182
8.2.2草酸陽極氧化工藝184
8.2.3磷酸陽極氧化工藝185
參考文獻187

第9章鋁的硬質陽極氧化189
9.1概述189
9.2硬質陽極氧化與鋁合金材料的關系190
9.3硫酸溶液的硬質陽極氧化192
9.4硫酸硬質陽極氧化工藝參數(shù)的影響194
9.5非硫酸溶液或非單一硫酸溶液的硬質陽極氧化196
9.5.1草酸溶液的硬質陽極氧化196
9.5.2以硫酸為基礎的混合酸硬質陽極氧化197
9.5.3其他混合有機酸硬質陽極氧化198
9.5.4硬質陽極氧化復合技術199
9.6硬質陽極氧化電源波形的改進和脈沖陽極氧化200
9.6.1直流脈沖硬質陽極氧化201
9.6.2交直流疊加硬質陽極氧化202
9.6.3電流反向法硬質陽極氧化203
9.6.4脈沖硬質陽極氧化膜的性能204
9.7鑄造鋁合金硬質陽極氧化205
9.8硬質陽極氧化膜的性能及檢驗206
參考文獻211

第10章鋁及鋁合金的微弧氧化213
10.1概述213
10.2微弧氧化現(xiàn)象及其特點214
10.3微弧氧化的基本設備218
10.4微弧氧化工藝220
10.4.1微弧氧化槽液成分220
10.4.2微弧氧化工藝221
10.5微弧氧化膜的主要性能222
10.6微弧氧化技術的應用226
參考文獻230

第11章鋁陽極氧化膜的電解著色231
11.1概述231
11.2電解著色機理233
11.2.1電解著色陽極氧化膜233
11.2.2電解著色時金屬離子和氫離子的放電234
11.2.3阻擋層及其散裂脫落235
11.2.4直流電解著色特點236
11.2.5電解著色的電源波形236
11.2.6電解著色的發(fā)色原理236
11.3錫鹽電解著色237
11.3.1錫鹽著色溶液的穩(wěn)定方法238
11.3.2添加劑的開發(fā)現(xiàn)狀238
11.3.3典型的錫鹽電解著色工藝242
11.3.4錫鹽電解著色工藝參數(shù)的影響243
11.4鎳鹽電解著色246
11.4.1鎳鹽電解著色的優(yōu)缺點246
11.4.2交流鎳鹽電解著色247
11.4.3直流鎳鹽電解著色249
11.4.4鎳鹽電解著色的電化學研究250
11.5其他金屬鹽電解著色252
11.5.1錳酸鹽電解著色254
11.5.2硒酸鹽電解著色254
11.6干涉光效應著色的工業(yè)應用255
11.6.1多色化工藝的特點和發(fā)展256
11.6.2利用擴孔處理顯色256
11.6.3利用調整阻擋層與孔底的顯色258
11.6.4典型的多色化著色生產工藝259
參考文獻260

第12章鋁陽極氧化膜的染色261
12.1染色對氧化膜的要求261
12.2染料染色機理262
12.2.1有機染料染色機理262
12.2.2無機染料染色機理263
12.3有機染料的選擇263
12.3.1幾種有機染料的特性264
12.3.2適用有機染料的色系分類266
12.4色彩的組合與調配266
12.5有機染料染色工藝267
12.5.1工藝流程267
12.5.2染色液的配制方法267
12.5.3有機染料染色工藝規(guī)范268
12.5.4染色液中雜質離子的影響及控制272
12.5.5操作注意事項272
12.5.6染色后的封孔處理273
12.5.7常用有機染料染色工藝實例274
12.5.8染色問題的產生原因及排除方法276
12.5.9不合格染色膜的褪色278
12.5.10染色廢液的再生和處理278
12.6無機染料染色工藝279
12.6.1無機染色的化學反應279
12.6.2常用無機染色工藝規(guī)范280
12.7染色的特殊方法282
12.7.1雙色染色工藝282
12.7.2滲透染色工藝282
12.7.3花樣染色工藝283
12.7.4轉移印花工藝283
12.7.5感光染色工藝284
12.7.6印染染色法284
參考文獻284

第13章鋁陽極氧化膜的封孔286
13.1封孔技術的發(fā)展及分類286
13.2封孔質量的品質要求287
13.3熱封孔工藝288
13.3.1熱封孔機理288
13.3.2沸水封孔參數(shù)對封孔質量的影響291
13.3.3水中雜質的影響293
13.3.4封孔灰的防止措施293
13.4冷封孔工藝294
13.4.1冷封孔機理294
13.4.2冷封孔的溶液因素295
13.4.3冷封孔的工藝參數(shù)296
13.4.4冷封孔的后處理297
13.4.5冷封孔工藝的控制299
13.5高溫水蒸氣封孔工藝300
13.6無機鹽封孔工藝301
13.6.1鉻酸鹽封孔301
13.6.2硅酸鹽封孔302
13.6.3乙酸鎳封孔303
13.7新型中溫封孔304
13.7.1無鎳中溫封孔304
13.7.2無重金屬的中溫封孔306
13.7.3“無金屬”的中溫封孔306
13.8有機物封孔技術307
13.8.1有機酸封孔307
13.8.2其他非水溶液的有機物封孔308
13.9封孔引起的陽極氧化膜缺陷308
參考文獻310

第14章鋁陽極氧化膜的電泳涂漆312
14.1電泳涂漆概述312
14.1.1電泳漆和電泳涂漆的主要術語312
14.1.2鋁及鋁合金電泳涂漆原理313
14.2電泳漆315
14.2.1有色及消光電泳317
14.2.2消光電泳原理317
14.2.3有色電泳319
14.2.4有光電泳和消光電泳的區(qū)別319
14.2.5鋁及鋁合金丙烯酸陽極電泳漆的主要成分及指標320
14.3鋁及鋁合金電泳涂漆工藝320
14.3.1前處理321
14.3.2電泳涂漆處理321
14.4鋁及鋁合金電泳涂漆的影響因素322
14.4.1陽極氧化工藝的影響322
14.4.2氧化后水洗的影響323
14.4.3電解著色的影響323
14.4.4電泳工藝的影響323
14.5電泳涂漆通用設備要求326
14.5.1槽體及循環(huán)系統(tǒng)326
14.5.2陰極327
14.5.3電源327
14.5.4精制（IR）系統(tǒng)328
14.5.5回收系統(tǒng)329
14.5.6加漆系統(tǒng)329
14.5.7固化爐330
14.5.8有光電泳和消光電泳的設備區(qū)別330
14.6工藝條件及槽液管理330
14.6.1工藝條件330
14.6.2槽液管理331
14.6.3消光電泳與有光電泳槽液管理差異333
14.7陽極氧化電泳涂漆復合膜常見缺陷的起因及防治333
14.8電泳涂漆產品的質量要求及執(zhí)行標準336
參考文獻337

第15章鋁及鋁合金粉末靜電噴涂339
15.1粉末噴涂的概述339
15.1.1粉末噴涂的特點340
15.1.2粉末噴涂原理341
15.2粉末靜電噴涂設備342
15.2.1高壓靜電噴槍342
15.2.2噴粉室343
15.2.3供粉系統(tǒng)344
15.2.4粉末回收系統(tǒng)344
15.2.5固化爐346
15.2.6噴涂設備的發(fā)展趨勢347
15.3粉末涂料348
15.3.1粉末涂料的分類348
15.3.2粉末涂料的特性350
15.3.3粉末涂料的發(fā)展方向351
15.4鋁合金粉末靜電噴涂流程352
15.4.1粉末噴涂前處理工藝352
15.4.2粉末靜電噴涂工藝357
15.4.3固化工藝358
15.4.4粉末噴涂的主要影響因素358
15.5鋁合金粉末及噴涂產品的性能指標364
15.5.1鋁合金建筑型材用粉末的性能指標及測試方法364
15.5.2鋁合金建筑型材粉末涂層的性能指標及測試方法364
15.5.3鋁合金電子產品粉末涂層的性能指標及測試方法366
15.5.4鋁合金汽車外結構件粉末涂層的性能指標及測試方法366
15.6粉末噴涂中常見缺陷及解決方法368
15.6.1噴涂過程中的缺陷及解決方法368
15.6.2粉末噴涂涂層缺陷及解決方法369
15.7粉末噴涂的木紋紋理處理373
15.7.1粉末噴涂木紋產品的分類374
15.7.2粉末噴涂木紋產品的工藝374
15.7.3轉印木紋紙的要求375
15.7.4木紋粉末的要求376
15.7.5噴粉木紋產品的性能指標376
15.7.6噴粉木紋產品的常見問題及解決辦法377
參考文獻378

第16章鋁及鋁合金的液相靜電噴涂380
16.1液相靜電噴涂概述380
16.1.1液相噴涂特點380
16.1.2靜電噴涂的原理及優(yōu)缺點381
16.2液相靜電噴涂的主要設備382
16.2.1噴涂機382
16.2.2噴漆室386
16.2.3涂料供給輸送系統(tǒng)389
16.2.4換色閥390
16.3液相靜電噴涂用涂料390
16.3.1溶劑型涂料390
16.3.2水性涂料393
16.4液相靜電噴涂流程394
16.4.1前處理工藝395
16.4.2調漆工藝395
16.4.3噴涂工藝398
16.4.4固化工藝405
16.4.5液相靜電噴涂主要影響因素405
16.5鋁合金液相噴涂產品性能及指標407
16.5.1鋁合金建筑型材氟碳噴漆涂層407
16.5.2鋁合金建筑型材丙烯酸噴漆涂層408
16.5.3汽車用溶劑型噴漆涂層409
16.5.4水性丙烯酸噴漆涂層410
16.5.5汽車用水性噴漆涂層411
16.6液相噴涂過程及產品的常見缺陷和解決方法413
16.6.1液相噴涂過程的常見缺陷和解決方法413
16.6.2液相噴涂產品的常見缺陷和解決方法414
參考文獻417

第17章鋁及鋁合金的輥涂419
17.1輥涂概述419
17.1.1輥涂原理419
17.1.2常用涂料420
17.2鋁卷材輥涂工藝422
17.2.1引入部分422
17.2.2前處理部分423
17.2.3化學預處理的品質控制425
17.2.4涂裝部分427
17.2.5鋁卷材的烘烤和冷卻428
17.2.6引出部分430
17.3鋁板材輥涂工藝431
17.4鋁卷材輥涂質量的主要影響因素432
17.4.1鋁卷材坯料質量的影響432
17.4.2涂料施工性能及黏度變化的影響433
17.4.3涂料中顏料粒度的影響434
17.4.4涂裝輥材質及涂裝輥質量的影響434
17.5鋁卷材輥涂的標準及質量要求435
17.5.1性能指標436
17.5.2外觀質量436
17.5.3涂裝過程的質量控制437
17.5.4成品常見缺陷產生原因及控制措施438
17.6鋁材輥涂的發(fā)展方向439
參考文獻440

第18章鋁及鋁合金的電鍍442
18.1鋁及其合金制件電鍍的重要性442
18.2鋁及其合金的化學物理特性443
18.3鍍前預處理方法443
18.3.1預處理常規(guī)方法及工藝規(guī)范443
18.3.2預處理的特殊方法444
18.4預處理特殊方法的工藝規(guī)范及電鍍實例444
18.4.1鹽酸活化直接鍍硬鉻444
18.4.2直接鍍鋅或閃鍍Zn-Fe合金預鍍層445
18.4.3直接預鍍鎳后仿金鍍446
18.4.4陽極氧化后電鍍446
18.4.5表面條件化處理后電鍍448
18.4.6浸鋅處理后電鍍448
18.5鋁及其合金制件化學鍍鎳451
18.5.1一般概念451
18.5.2化學鍍鎳機理452
18.5.3化學鍍前鋁的預處理452
18.5.4化學鍍Ni-P合金實例452
18.5.5Ni-P鍍層的褪除455
18.6氟硼酸鹽浸鎳鋅（Ni-Zn）合金層電鍍455
18.6.1工藝流程455
18.6.2工藝規(guī)范456
18.6.3氟硼酸鹽浸鎳鋅（Ni-Zn）合金機理456
18.6.4浸Ni-Zn后電鍍工藝456
18.7鋁及其合金制件化學鍍金457
18.7.1工藝流程457
18.7.2工藝規(guī)范457
18.8鍍層質量的檢驗458
18.8.1外觀檢查458
18.8.2電鍍層厚度的測量458
18.8.3鍍層孔隙率的測定458
18.8.4結合力試驗458
18.8.5鍍層顯微硬度的測定458
18.8.6鍍層耐腐蝕性試驗459
18.8.7鍍層釬焊性的測試459
18.8.8鍍層耐磨性能測試459
參考文獻460

第19章陽極氧化膜及高聚物涂層的性能與試驗方法462
19.1概述462
19.2外觀質量463
19.3顏色和色差464
19.3.1目視比色法464
19.3.2儀器檢測法464
19.4陽極氧化膜及高聚物涂層厚度465
19.4.1顯微鏡測量橫斷面厚度465
19.4.2分光束顯微鏡測量透明膜厚度466
19.4.3質量損失法測量陽極氧化膜厚度466
19.4.4渦流法測量陽極氧化膜及高聚物涂層厚度467
19.5陽極氧化膜封孔質量467
19.5.1指印試驗468
19.5.2酸處理后的染色斑點試驗468
19.5.3酸浸蝕失重試驗 469
19.5.4導納試驗470
19.6耐腐蝕性470
19.6.1鹽霧腐蝕試驗471
19.6.2含SO2潮濕大氣腐蝕試驗471
19.6.3馬丘腐蝕試驗472
19.6.4耐濕熱腐蝕試驗472
19.6.5耐堿腐蝕試驗472
19.6.6絲狀腐蝕試驗473
19.7耐化學穩(wěn)定性473
19.7.1耐酸試驗473
19.7.2耐堿試驗474
19.7.3耐砂漿試驗474
19.7.4耐洗滌劑試驗475
19.8耐候性475
19.8.1自然曝露耐候試驗475
19.8.2人工加速耐候試驗476
19.9硬度479
19.9.1壓痕硬度試驗479
19.9.2鉛筆硬度試驗480
19.9.3顯微硬度試驗480
19.10耐磨性481
19.10.1噴磨試驗儀檢測耐磨性481
19.10.2輪式磨損試驗儀檢測耐磨性481
19.10.3落砂試驗儀檢測耐磨性482
19.10.4砂紙擦拭檢測耐磨性483
19.11附著性483
19.11.1附著性劃格試驗483
19.11.2附著性儀器試驗 484
19.12耐沖擊性 484
19.13抗杯突性 485
19.14抗彎曲性486
19.15涂層聚合性能486
19.16陽極氧化膜絕緣性487
19.17陽極氧化膜抗變形破裂性487
19.18陽極氧化膜抗熱裂性 487
19.19薄陽極氧化膜連續(xù)性 488
19.20耐沸水性 488
19.21光反射性能 489
19.21.1鏡面光澤度的測量489
19.21.2反射率測量489
19.22涂層加工性能490
參考文獻491

第20章鋁表面處理生產的環(huán)境管理492
20.1污染物排放限值的規(guī)定與環(huán)境管理492
20.1.1水污染物排放限值的規(guī)定與環(huán)境管理493
20.1.2大氣污染物排放限值的規(guī)定與環(huán)境管理498
20.2鋁表面處理生產對環(huán)境的影響502
20.2.1鋁陽極氧化對環(huán)境的影響502
20.2.2電泳涂漆對環(huán)境的影響505
20.2.3粉末噴涂對環(huán)境的影響505
20.2.4液相噴涂對環(huán)境的影響507
20.2.5鋁表面處理添加劑成分對環(huán)境的影響509
20.3鋁表面處理水污染物的治理510
20.3.1水污染物的環(huán)境管理總則 511
20.3.2水污染物的治理方法511
20.3.3生產用水的循環(huán)利用520
20.4鋁表面處理大氣污染物的治理523
20.4.1粉塵和漆霧的治理方法523
20.4.2硫酸/磷酸霧、氫氧化鈉霧、電泳VOCs的治理方法524
20.4.3氮氧化物的治理方法525
20.4.4有機廢氣的治理方法530
20.5鋁表面處理固體物的環(huán)境管理533
20.5.1固體廢物的定義及其意義534
20.5.2固體廢物的管理法規(guī)535
20.5.3固體廢物的管理體系535
20.5.4固體物的治理原則——有害固體污染物（危廢）的管理與鋁泥渣的資源化利用536
參考文獻538

附錄541
附錄1我國主要變形鋁及鋁合金牌號以及主要合金化元素的成分541
附錄2我國主要鑄造鋁合金的牌號及主要合金化元素成分543
附錄3鋁陽極氧化槽液的化學分析規(guī)程543
附錄4有關鋁陽極氧化膜及高聚物涂層的性能與試驗方法的國家標準和國際標準一覽表549
附錄5鋁表面處理的主要參考讀物556