演講實(shí)錄：

    我今天講的是鋁合金的表面處理技術(shù)，關(guān)于鋁的表面處理和一般工業(yè)，就是除了建材以外的工業(yè)聯(lián)系有兩個(gè)討論，一個(gè)是ISO的年會(huì)上面討論了新的題目，題目的名字叫做鋁涂層性能評價(jià)和實(shí)驗(yàn)方法以及鋁涂層類型選擇指南，重點(diǎn)在哪里？重點(diǎn)是選擇指南，我今天簡單的把這個(gè)思路進(jìn)一下。第二個(gè)我們上個(gè)星期國標(biāo)討論的問題，就是一般工業(yè)用鋁合金型材的國家標(biāo)準(zhǔn)，今年修改的時(shí)候說工業(yè)用的鋁型材也必須表面出來，但是表面出來這么多，使用條件這么負(fù)責(zé)，這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)怎么寫呢？所以討論了一天也沒有下來。所以我今天就這些問題給大家講一下思路，我只是一種信息的介紹。

    鋁的表面處理很多，其中量最大的是氧鋁氧化膜，而且鋁的氧鋁氧化膜是多孔性的，而且它的耐受性能非常好，比如說沒有氧化的鋁在沿海地區(qū)使用很快會(huì)產(chǎn)生腐蝕，如果氧鋁氧化膜了以后就也許可以用40年。因?yàn)榕_(tái)灣有一個(gè)例子是70年代的建的房子，現(xiàn)在鋁合金的門窗仍然完好無損。所以盡管鋁在輕金屬空間并不是強(qiáng)度最高，它也不是最輕的，但是它的用途最廣，很重要的原因是因?yàn)樗谋砻娴奶幚肀容^成熟，成本比較低，環(huán)境質(zhì)量不斷的改善。我下面首先講有哪些方法，第二個(gè)環(huán)境怎么進(jìn)行分類，第三個(gè)講一下中國目前的情況，歐洲的情況和日本的情況差距在哪里。
 

朱祖芳教授，原北京有色金屬研究總院教授
 

    我們先看這個(gè)表格，鋁的氧鋁氧化膜很特殊，它是很規(guī)則的，有孔的氧化膜，這個(gè)孔是很長的，因此氧鋁氧化膜還有很多功能方面的應(yīng)用。它的性能這么多，如果我們把這個(gè)性能歸納成裝飾，光學(xué)，機(jī)械，物理，熱，其他等等，那么多的性能中間應(yīng)用也有很多。我們隨便一個(gè)出來，比如說光選擇的吸熱器，我們要求吸熱系數(shù)很大，輻射系數(shù)很低，我們的標(biāo)準(zhǔn)是吸熱系數(shù)大于92%，輻射系數(shù)大于2%，因此光拿出氧鋁氧化膜這一項(xiàng)就有很多可以討論的。我們目前大量在搞鋁門窗，這個(gè)是很龐大的，在我們鋁材的行業(yè)中間，比如說我從擠壓型材來看和外國的技術(shù)門檻相差最小，結(jié)果最好的也是鋁的表面處理，我們和外國一點(diǎn)不差。而且我們的品種比外國多，我們現(xiàn)在不光有日本人的電容，還有自己不同形式的電容，我們還有更多的噴涂，不光光是噴涂聚酯，還有噴涂多很的材料，因此在表面處理方面中國與國際的接軌是相當(dāng)好的，我說的這個(gè)方面是工業(yè)，今天我們的工業(yè)現(xiàn)狀就是這樣的。

    而且我們這個(gè)行業(yè)有一個(gè)很大的特點(diǎn)，大部分都是民營企業(yè)，他們沒有得到國家大力的支持，可是他們發(fā)展的最好，這也是為什么很多國際標(biāo)準(zhǔn)，外國人聯(lián)合我們，不是我們技術(shù)水平很高，人家看著我們這么龐大的產(chǎn)量不得不認(rèn)中國。所以在這樣的環(huán)境下我們再往下看，我們現(xiàn)在目前鋁材的表面處理哪些形式呢？

    主要是這樣幾種，第一是陽極氧化膜，是可以通過電量控制厚度的東西，當(dāng)然以前是這樣分類的，越厚越好，以前是這樣的思路。所以英國人把環(huán)境分為很多種，腦子都是認(rèn)為越厚越好，今天越厚是好，但是錢也花的越多，所以必須要追求性價(jià)比，用最少的錢得到最好的效果這才是本事。這個(gè)要考慮氧鋁氧化膜的減少缺陷，增加它的均勻性。所以美國阿媽的標(biāo)準(zhǔn)分類已經(jīng)不是用厚度分類，按照性能分，這個(gè)思路有它的優(yōu)勢，就是考慮到成本，考慮到我們投入的錢。如果錢用的不多，性能很好，比如說氧鋁氧化膜很均勻，能夠做到國標(biāo)以上就比較可靠了。要求工藝上有很大的變化。

    第二個(gè)講下微弧氧化膜，這不是一個(gè)通常的技術(shù)，是前蘇聯(lián)發(fā)展起來的，美國，日本做的很少，前蘇聯(lián)做的很多，我們在蘇聯(lián)看見的時(shí)候，當(dāng)時(shí)前蘇聯(lián)的船舶工業(yè)部有一個(gè)規(guī)定，凡是出海艦艇上使用鋁合金工業(yè)必須進(jìn)行微弧氧化膜，微弧氧化膜問題是微弧就要打弧，雖然性能很好，但是能耗是陽極氧化膜的5倍，而且微弧氧化膜的表面很粗糙的，要使用的話必須表面粗糙的一層磨掉，磨掉3分之1，這樣又也很多的損耗，所以維護(hù)氧化在很多民營的工業(yè)上肯定不會(huì)用這個(gè)技術(shù)。第三個(gè)是現(xiàn)在討論比較多的，也是中國和日本共同向ISO提出的新標(biāo)準(zhǔn)，叫陽極氧化復(fù)合膜，下面兩個(gè)是噴涂的，最近美國開了一次，有一個(gè)人提出一個(gè)數(shù)據(jù)，說電流，涂漆，膜實(shí)際上并不比氟碳低。

    我們現(xiàn)在有這么幾種膜，陽極氧化膜，微弧氧化膜，陽極氧化復(fù)合膜，有機(jī)聚合物噴涂膜，金屬鍍層。陽極氧化膜我做一個(gè)簡單的介紹，陽極氧化膜是最常用的，陽極氧化處理是鋁合金經(jīng)常采用的表面處理手段。保護(hù)和裝飾用鋁陽極氧化膜一般是10um以上的多孔型陽極氧化膜，其孔隙率一般為11~13%，其結(jié)構(gòu)由多孔層（取決于通過的電量）和阻擋層（緊貼于鋁表面極薄層）兩部分組成，屬非晶態(tài)氧化膜。可電解著色和染色，必須封孔處理以保持氧化膜的保護(hù)性。陽極氧化膜有普通陽極氧化膜和硬質(zhì)陽極氧化膜，其硬度分別為300Hv和500Hv。

    微弧氧化膜，微弧氧化又稱等離子體微弧氧化，等離子體陶瓷化或電火花放電沉積技術(shù)，顧名思議是在高外加電壓下，使原來的非晶態(tài)的氧化膜在微弧作用下發(fā)生相和結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)變，生成結(jié)晶態(tài)的βαAl2O3和γ Al2O3。微弧氧化膜特點(diǎn)是低孔隙率（<4%），高硬度（>Hv1000）和高耐磨性。 但是不能象普通陽極氧化膜那樣著色，而且能耗很高。為了降低電能消耗，發(fā)展了無火花微弧氧化。通常微弧氧化膜表面有一定厚度的疏松層，使用之前應(yīng)該除去。

    陽極氧化復(fù)合膜，復(fù)合膜包括陽極氧化膜和電泳涂漆膜兩層，通常兼具陽極氧化膜和有機(jī)聚合物膜（一般采用丙烯酸樹脂）的雙重優(yōu)點(diǎn)。其硬度高、耐磨性好、耐腐蝕性強(qiáng)，漆膜附著性好，不僅具備表面有機(jī)化合物膜優(yōu)異的耐腐蝕性，而且具有十分優(yōu)異的耐膜下絲狀腐蝕性能，建筑鋁合金門窗已經(jīng)廣泛應(yīng)用復(fù)合膜。

    有機(jī)聚合物噴涂膜，建筑和裝飾用鋁及鋁合金有機(jī)聚合物噴涂膜主要有粉末噴涂膜（根據(jù)需要采用環(huán)氧樹脂或聚酯樹脂）、氟碳漆噴涂膜等，其色彩豐富而且工藝簡單。為了保證有機(jī)聚合物膜對于基體鋁合金的附著性和提高膜層下的耐腐蝕性，一般在噴涂處理前需要對鋁及鋁合金制品進(jìn)行鉻酸鹽化學(xué)轉(zhuǎn)化處理，化學(xué)轉(zhuǎn)化膜很薄（有時(shí)也采用陽極氧化膜做底層），而表面的有機(jī)聚合物膜比較厚（一般高于60um）。鑒于六價(jià)鉻離子對于環(huán)境的巨大危害，應(yīng)積極開發(fā)無鉻轉(zhuǎn)化處理。無鉻化學(xué)轉(zhuǎn)化處理包括鋯鈦系、有機(jī)硅烷等，但是目前的無鉻化學(xué)轉(zhuǎn)化處理的工藝性能和膜層性能均不如鉻酸鹽處理。

    金屬鍍層，金屬鍍層包括電鍍層 和化學(xué)鍍層。電鍍是一項(xiàng)傳統(tǒng)的表面處理工藝，化學(xué)鍍也有相當(dāng)長的工業(yè)化歷程。鋁合金的金屬鍍層，如鍍Ni，鍍Cr都比較成功用于工業(yè)實(shí)踐。但是鋁合金上金屬鍍層遠(yuǎn)比鋼或銅上困難，應(yīng)關(guān)注鍍層的附著性（結(jié)合力）。

    下面簡單講一下怎么選擇這個(gè)東西，必須要考慮環(huán)境，環(huán)境首先要分類，環(huán)境的分類：從不同表面處理膜層的特點(diǎn)出發(fā)，按照使用環(huán)境類型和服役條件的化學(xué)因素和機(jī)械因素， 考慮在使用環(huán)境中的膜層的性能下降，不致使產(chǎn)品腐蝕和影響產(chǎn)品的外觀，為此在選擇膜層類型之前，應(yīng)先確定使用區(qū)域的環(huán)境類型，我國GB/T 15957-1995《大氣環(huán)境腐蝕性分類》將大氣類型分為工業(yè)大氣、城市大氣、海洋大氣和鄉(xiāng)村大氣四大類，并按濕度分為潮濕型環(huán)境、普通型環(huán)境和干燥型環(huán)境。也就是說，應(yīng)該考慮環(huán)境的溫度，濕度，輻照，污染，以及冷熱交替和干濕交替等狀況，還要注意使用中的液體沖刷，固體顆粒的沖擊等因素，對于使用狀態(tài)和條件作出全面判斷。在選擇有機(jī)聚合物膜時(shí)，還應(yīng)該特別考慮大氣的紫外線輻照強(qiáng)度的影響。

    不同環(huán)境類型的膜層選擇：陽極氧化膜、復(fù)合膜、粉末噴涂膜、氟碳漆噴涂膜和丙烯酸漆噴涂膜都具有一定的保護(hù)和裝飾功能，適用于鋁合金建筑結(jié)構(gòu)部件和車輛部件等使用，但由于不同膜層的性能有一定差異，因此應(yīng)根據(jù)不同的使用環(huán)境條件選擇相適用的膜層。除了膜層類型選擇外，還要根據(jù)不同環(huán)境考慮膜層厚度，工藝程序（如陽極氧化膜的著色和封孔等），有機(jī)涂層的樹脂品質(zhì)等。

    那么怎么樣檢測呢？目前我們國家一共有31個(gè)性能，110項(xiàng)檢測方法，這些檢測方法就可以界定這個(gè)表面處理達(dá)到的膜層是大概適合哪個(gè)情況下使用，要根據(jù)大氣的條件，使用條件來選擇，這樣就知道什么樣的表面處理適合這樣的環(huán)境。我就講到這里，謝謝大家。

責(zé)任編輯：李玲珊

《中國腐蝕與防護(hù)網(wǎng)電子期刊》征訂啟事
投稿聯(lián)系：編輯部
電話：010-62313558-801
郵箱：ecorr_org@163.com
中國腐蝕與防護(hù)網(wǎng)官方 QQ群：140808414