演讲实录：

    我今天讲的是铝合金的表面处理技术，关于铝的表面处理和一般工业，就是除了建材以外的工业联系有两个讨论，一个是ISO的年会上面讨论了新的题目，题目的名字叫做铝涂层性能评价和实验方法以及铝涂层类型选择指南，重点在哪里？重点是选择指南，我今天简单的把这个思路进一下。第二个我们上个星期国标讨论的问题，就是一般工业用铝合金型材的国家标准，今年修改的时候说工业用的铝型材也必须表面出来，但是表面出来这么多，使用条件这么负责，这个标准怎么写呢？所以讨论了一天也没有下来。所以我今天就这些问题给大家讲一下思路，我只是一种信息的介绍。

    铝的表面处理很多，其中量最大的是氧铝氧化膜，而且铝的氧铝氧化膜是多孔性的，而且它的耐受性能非常好，比如说没有氧化的铝在沿海地区使用很快会产生腐蚀，如果氧铝氧化膜了以后就也许可以用40年。因为台湾有一个例子是70年代的建的房子，现在铝合金的门窗仍然完好无损。所以尽管铝在轻金属空间并不是强度最高，它也不是最轻的，但是它的用途最广，很重要的原因是因为它的表面的处理比较成熟，成本比较低，环境质量不断的改善。我下面首先讲有哪些方法，第二个环境怎么进行分类，第三个讲一下中国目前的情况，欧洲的情况和日本的情况差距在哪里。
 

朱祖芳教授，原北京有色金属研究总院教授
 

    我们先看这个表格，铝的氧铝氧化膜很特殊，它是很规则的，有孔的氧化膜，这个孔是很长的，因此氧铝氧化膜还有很多功能方面的应用。它的性能这么多，如果我们把这个性能归纳成装饰，光学，机械，物理，热，其他等等，那么多的性能中间应用也有很多。我们随便一个出来，比如说光选择的吸热器，我们要求吸热系数很大，辐射系数很低，我们的标准是吸热系数大于92%，辐射系数大于2%，因此光拿出氧铝氧化膜这一项就有很多可以讨论的。我们目前大量在搞铝门窗，这个是很庞大的，在我们铝材的行业中间，比如说我从挤压型材来看和外国的技术门槛相差最小，结果最好的也是铝的表面处理，我们和外国一点不差。而且我们的品种比外国多，我们现在不光有日本人的电容，还有自己不同形式的电容，我们还有更多的喷涂，不光光是喷涂聚酯，还有喷涂多很的材料，因此在表面处理方面中国与国际的接轨是相当好的，我说的这个方面是工业，今天我们的工业现状就是这样的。

    而且我们这个行业有一个很大的特点，大部分都是民营企业，他们没有得到国家大力的支持，可是他们发展的最好，这也是为什么很多国际标准，外国人联合我们，不是我们技术水平很高，人家看着我们这么庞大的产量不得不认中国。所以在这样的环境下我们再往下看，我们现在目前铝材的表面处理哪些形式呢？

    主要是这样几种，第一是阳极氧化膜，是可以通过电量控制厚度的东西，当然以前是这样分类的，越厚越好，以前是这样的思路。所以英国人把环境分为很多种，脑子都是认为越厚越好，今天越厚是好，但是钱也花的越多，所以必须要追求性价比，用最少的钱得到最好的效果这才是本事。这个要考虑氧铝氧化膜的减少缺陷，增加它的均匀性。所以美国阿妈的标准分类已经不是用厚度分类，按照性能分，这个思路有它的优势，就是考虑到成本，考虑到我们投入的钱。如果钱用的不多，性能很好，比如说氧铝氧化膜很均匀，能够做到国标以上就比较可靠了。要求工艺上有很大的变化。

    第二个讲下微弧氧化膜，这不是一个通常的技术，是前苏联发展起来的，美国，日本做的很少，前苏联做的很多，我们在苏联看见的时候，当时前苏联的船舶工业部有一个规定，凡是出海舰艇上使用铝合金工业必须进行微弧氧化膜，微弧氧化膜问题是微弧就要打弧，虽然性能很好，但是能耗是阳极氧化膜的5倍，而且微弧氧化膜的表面很粗糙的，要使用的话必须表面粗糙的一层磨掉，磨掉3分之1，这样又也很多的损耗，所以维护氧化在很多民营的工业上肯定不会用这个技术。第三个是现在讨论比较多的，也是中国和日本共同向ISO提出的新标准，叫阳极氧化复合膜，下面两个是喷涂的，最近美国开了一次，有一个人提出一个数据，说电流，涂漆，膜实际上并不比氟碳低。

    我们现在有这么几种膜，阳极氧化膜，微弧氧化膜，阳极氧化复合膜，有机聚合物喷涂膜，金属镀层。阳极氧化膜我做一个简单的介绍，阳极氧化膜是最常用的，阳极氧化处理是铝合金经常采用的表面处理手段。保护和装饰用铝阳极氧化膜一般是10um以上的多孔型阳极氧化膜，其孔隙率一般为11~13%，其结构由多孔层（取决于通过的电量）和阻挡层（紧贴于铝表面极薄层）两部分组成，属非晶态氧化膜。可电解着色和染色，必须封孔处理以保持氧化膜的保护性。阳极氧化膜有普通阳极氧化膜和硬质阳极氧化膜，其硬度分别为300Hv和500Hv。

    微弧氧化膜，微弧氧化又称等离子体微弧氧化，等离子体陶瓷化或电火花放电沉积技术，顾名思议是在高外加电压下，使原来的非晶态的氧化膜在微弧作用下发生相和结构的转变，生成结晶态的βαAl2O3和γ Al2O3。微弧氧化膜特点是低孔隙率（<4%），高硬度（>Hv1000）和高耐磨性。 但是不能象普通阳极氧化膜那样着色，而且能耗很高。为了降低电能消耗，发展了无火花微弧氧化。通常微弧氧化膜表面有一定厚度的疏松层，使用之前应该除去。

    阳极氧化复合膜，复合膜包括阳极氧化膜和电泳涂漆膜两层，通常兼具阳极氧化膜和有机聚合物膜（一般采用丙烯酸树脂）的双重优点。其硬度高、耐磨性好、耐腐蚀性强，漆膜附着性好，不仅具备表面有机化合物膜优异的耐腐蚀性，而且具有十分优异的耐膜下丝状腐蚀性能，建筑铝合金门窗已经广泛应用复合膜。

    有机聚合物喷涂膜，建筑和装饰用铝及铝合金有机聚合物喷涂膜主要有粉末喷涂膜（根据需要采用环氧树脂或聚酯树脂）、氟碳漆喷涂膜等，其色彩丰富而且工艺简单。为了保证有机聚合物膜对于基体铝合金的附着性和提高膜层下的耐腐蚀性，一般在喷涂处理前需要对铝及铝合金制品进行铬酸盐化学转化处理，化学转化膜很薄（有时也采用阳极氧化膜做底层），而表面的有机聚合物膜比较厚（一般高于60um）。鉴于六价铬离子对于环境的巨大危害，应积极开发无铬转化处理。无铬化学转化处理包括锆钛系、有机硅烷等，但是目前的无铬化学转化处理的工艺性能和膜层性能均不如铬酸盐处理。

    金属镀层，金属镀层包括电镀层 和化学镀层。电镀是一项传统的表面处理工艺，化学镀也有相当长的工业化历程。铝合金的金属镀层，如镀Ni，镀Cr都比较成功用于工业实践。但是铝合金上金属镀层远比钢或铜上困难，应关注镀层的附着性（结合力）。

    下面简单讲一下怎么选择这个东西，必须要考虑环境，环境首先要分类，环境的分类：从不同表面处理膜层的特点出发，按照使用环境类型和服役条件的化学因素和机械因素， 考虑在使用环境中的膜层的性能下降，不致使产品腐蚀和影响产品的外观，为此在选择膜层类型之前，应先确定使用区域的环境类型，我国GB/T 15957-1995《大气环境腐蚀性分类》将大气类型分为工业大气、城市大气、海洋大气和乡村大气四大类，并按湿度分为潮湿型环境、普通型环境和干燥型环境。也就是说，应该考虑环境的温度，湿度，辐照，污染，以及冷热交替和干湿交替等状况，还要注意使用中的液体冲刷，固体颗粒的冲击等因素，对于使用状态和条件作出全面判断。在选择有机聚合物膜时，还应该特别考虑大气的紫外线辐照强度的影响。

    不同环境类型的膜层选择：阳极氧化膜、复合膜、粉末喷涂膜、氟碳漆喷涂膜和丙烯酸漆喷涂膜都具有一定的保护和装饰功能，适用于铝合金建筑结构部件和车辆部件等使用，但由于不同膜层的性能有一定差异，因此应根据不同的使用环境条件选择相适用的膜层。除了膜层类型选择外，还要根据不同环境考虑膜层厚度，工艺程序（如阳极氧化膜的着色和封孔等），有机涂层的树脂品质等。

    那么怎么样检测呢？目前我们国家一共有31个性能，110项检测方法，这些检测方法就可以界定这个表面处理达到的膜层是大概适合哪个情况下使用，要根据大气的条件，使用条件来选择，这样就知道什么样的表面处理适合这样的环境。我就讲到这里，谢谢大家。

责任编辑：李玲珊

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