演講實錄：

    我今天講的是鋁合金的表面處理技術，關于鋁的表面處理和一般工業，就是除了建材以外的工業聯系有兩個討論，一個是ISO的年會上面討論了新的題目，題目的名字叫做鋁涂層性能評價和實驗方法以及鋁涂層類型選擇指南，重點在哪里？重點是選擇指南，我今天簡單的把這個思路進一下。第二個我們上個星期國標討論的問題，就是一般工業用鋁合金型材的國家標準，今年修改的時候說工業用的鋁型材也必須表面出來，但是表面出來這么多，使用條件這么負責，這個標準怎么寫呢？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使用很快會產生腐蝕，如果氧鋁氧化膜了以后就也許可以用40年。因為臺灣有一個例子是70年代的建的房子，現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，很重要的原因是因為它的表面的處理比較成熟，成本比較低，環境質量不斷的改善。我下面首先講有哪些方法，第二個環境怎么進行分類，第三個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
 

    我們先看這個表格，鋁的氧鋁氧化膜很特殊，它是很規則的，有孔的氧化膜，這個孔是很長的，因此氧鋁氧化膜還有很多功能方面的應用。它的性能這么多，如果我們把這個性能歸納成裝飾，光學，機械，物理，熱，其他等等，那么多的性能中間應用也有很多。我們隨便一個出來，比如說光選擇的吸熱器，我們要求吸熱系數很大，輻射系數很低，我們的標準是吸熱系數大于92%，輻射系數大于2%，因此光拿出氧鋁氧化膜這一項就有很多可以討論的。我們目前大量在搞鋁門窗，這個是很龐大的，在我們鋁材的行業中間，比如說我從擠壓型材來看和外國的技術門檻相差最小，結果最好的也是鋁的表面處理，我們和外國一點不差。而且我們的品種比外國多，我們現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好的，我說的這個方面是工業，今天我們的工業現狀就是這樣的。

    而且我們這個行業有一個很大的特點，大部分都是民營企業，他們沒有得到國家大力的支持，可是他們發展的最好，這也是為什么很多國際標準，外國人聯合我們，不是我們技術水平很高，人家看著我們這么龐大的產量不得不認中國。所以在這樣的環境下我們再往下看，我們現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。所以英國人把環境分為很多種，腦子都是認為越厚越好，今天越厚是好，但是錢也花的越多，所以必須要追求性價比，用最少的錢得到最好的效果這才是本事。這個要考慮氧鋁氧化膜的減少缺陷，增加它的均勻性。所以美國阿媽的標準分類已經不是用厚度分類，按照性能分，這個思路有它的優勢，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，能夠做到國標以上就比較可靠了。要求工藝上有很大的變化。

    第二個講下微弧氧化膜，這不是一個通常的技術，是前蘇聯發展起來的，美國，日本做的很少，前蘇聯做的很多，我們在蘇聯看見的時候，當時前蘇聯的船舶工業部有一個規定，凡是出海艦艇上使用鋁合金工業必須進行微弧氧化膜，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，所以維護氧化在很多民營的工業上肯定不會用這個技術。第三個是現在討論比較多的，也是中國和日本共同向ISO提出的新標準，叫陽極氧化復合膜，下面兩個是噴涂的，最近美國開了一次，有一個人提出一個數據，說電流，涂漆，膜實際上并不比氟碳低。

    我們現在有這么幾種膜，陽極氧化膜，微弧氧化膜，陽極氧化復合膜，有機聚合物噴涂膜，金屬鍍層。陽極氧化膜我做一個簡單的介紹，陽極氧化膜是最常用的，陽極氧化處理是鋁合金經常采用的表面處理手段。保護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%，其結構由多孔層（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性。陽極氧化膜有普通陽極氧化膜和硬質陽極氧化膜，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，顧名思議是在高外加電壓下，使原來的非晶態的氧化膜在微弧作用下發生相和結構的轉變，生成結晶態的βαAl2O3和γ Al2O3。微弧氧化膜特點是低孔隙率（<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，使用之前應該除去。

    陽極氧化復合膜，復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聚合物膜（一般采用丙烯酸樹脂）的雙重優點。其硬度高、耐磨性好、耐腐蝕性強，漆膜附著性好，不僅具備表面有機化合物膜優異的耐腐蝕性，而且具有十分優異的耐膜下絲狀腐蝕性能，建筑鋁合金門窗已經廣泛應用復合膜。

    有機聚合物噴涂膜，建筑和裝飾用鋁及鋁合金有機聚合物噴涂膜主要有粉末噴涂膜（根據需要采用環氧樹脂或聚酯樹脂）、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行鉻酸鹽化學轉化處理，化學轉化膜很薄（有時也采用陽極氧化膜做底層），而表面的有機聚合物膜比較厚（一般高于60um）。鑒于六價鉻離子對于環境的巨大危害，應積極開發無鉻轉化處理。無鉻化學轉化處理包括鋯鈦系、有機硅烷等，但是目前的無鉻化學轉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 和化學鍍層。電鍍是一項傳統的表面處理工藝，化學鍍也有相當長的工業化歷程。鋁合金的金屬鍍層，如鍍Ni，鍍Cr都比較成功用于工業實踐。但是鋁合金上金屬鍍層遠比鋼或銅上困難，應關注鍍層的附著性（結合力）。

    下面簡單講一下怎么選擇這個東西，必須要考慮環境，環境首先要分類，環境的分類：從不同表面處理膜層的特點出發，按照使用環境類型和服役條件的化學因素和機械因素， 考慮在使用環境中的膜層的性能下降，不致使產品腐蝕和影響產品的外觀，為此在選擇膜層類型之前，應先確定使用區域的環境類型，我國GB/T 15957-1995《大氣環境腐蝕性分類》將大氣類型分為工業大氣、城市大氣、海洋大氣和鄉村大氣四大類，并按濕度分為潮濕型環境、普通型環境和干燥型環境。也就是說，應該考慮環境的溫度，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，對于使用狀態和條件作出全面判斷。在選擇有機聚合物膜時，還應該特別考慮大氣的紫外線輻照強度的影響。

    不同環境類型的膜層選擇：陽極氧化膜、復合膜、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和裝飾功能，適用于鋁合金建筑結構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，因此應根據不同的使用環境條件選擇相適用的膜層。除了膜層類型選擇外，還要根據不同環境考慮膜層厚度，工藝程序（如陽極氧化膜的著色和封孔等），有機涂層的樹脂品質等。

    那么怎么樣檢測呢？目前我們國家一共有31個性能，110項檢測方法，這些檢測方法就可以界定這個表面處理達到的膜層是大概適合哪個情況下使用，要根據大氣的條件，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境。我就講到這里，謝謝大家。

責任編輯：李玲珊

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