鋁材表面處理

前言

前言在金屬結構材料中，鋁材僅次于鋼鐵材料居第二位。鋁是有色金屬中產(chǎn)量最多、運用最廣的金屬材料。2007年中國鋁擠壓材產(chǎn)量已經(jīng)接近6 800 kt，冷軋鋁板帶材產(chǎn)量達到4 200 kt。鋁材的表面處理是擴大鋁材使用范圍、延長服役期限、提高裝飾效果的關鍵工藝之一，一直受到鋁材行業(yè)的特別關注，并且已經(jīng)得到迅速的技術進步。以建筑鋁型材表面處理為例，20世紀80年代初期中國從日本和意大利引進鋁型材陽極氧化技術和裝備開始，至今已經(jīng)發(fā)展到鋁型材的陽極氧化、電泳涂漆、粉末靜電噴涂和液相靜電噴涂等，各門表面處理技術齊全，裝備基本立足于國內(nèi)的龐大的表面處理生產(chǎn)體系。鋁板帶材的表面處理，不僅建立了完善的輥涂生產(chǎn)線，也開始建設連續(xù)陽極氧化薄板帶的生產(chǎn)裝置。從鋁材表面處理的技術水平和工藝完整性的角度分析，尤其在鋁型材表面處理技術方面，中國已接近國際水平。本書是“十一五”國家重點圖書出版規(guī)劃項目《中國有色金屬叢書》之一種，作者在國內(nèi)外有關鋁材表面處理專著的基礎上，總結20年來中國鋁材表面處理生產(chǎn)的經(jīng)驗撰寫而成，全書分16章，涵蓋了鋁材表面處理的各個方面。主編承擔了編寫本書約一半的篇幅，其余邀請國內(nèi)有色金屬企業(yè)的高級工程師參與編寫的。因此本書可以體現(xiàn)理論聯(lián)系實際的特點，既總結了國內(nèi)外的生產(chǎn)經(jīng)驗，又適當引入理論分析; 既考慮到基礎讀物的知識性和普及性，又盡量反映工藝技術的國內(nèi)外先進水平。本書各章的撰稿人和審核人涉及到7個單位10人，編、審人員，主要邀請北京有色金屬研究總院、福建南平鋁廠等有色金屬系統(tǒng)內(nèi)各單位中多年從事鋁材表面處理工作的資深高級工程師撰稿，第1、2、5、6、9、14和15章由朱祖芳執(zhí)筆編寫的; 第3章由汪平執(zhí)筆編寫的; 第4章由蔡錫昌執(zhí)筆編寫的; 第7章由孫鳳仙執(zhí)筆編寫的; 第8章由來永春執(zhí)筆編寫的; 第10章由紀紅執(zhí)筆編寫的; 第11、12、13和16章由余泉和執(zhí)筆編寫的; 最終由主編朱祖芳統(tǒng)稿。有機聚合物涂層工藝即第11章、第12章和第13章，分別邀請王爭、戴悅星和張翼鵬先生擔任初審，全書由王祝堂先生審定。沒有大家同心合力的辛勤工作，本書是不可能完成的。主編對于下列各位接受邀請并努力完成編、審工作的同仁，表示衷心的感謝。此外還特別要感謝有色金屬系統(tǒng)外的企、事業(yè)單位的諸位先生的幫助，他們是黃巖精細化學品公司蔡錫昌先生、北京師范大學物理系來永春先生，中國鋁塑板協(xié)會專家委員會張翼鵬先生。盡管本書諸位作者竭盡全力地工作，希望在促進鋁材表面處理技術的提高方面盡微薄之力，但是鋁材表面處理的技術和工藝的發(fā)展很快，同時表面處理涉及的知識面又很寬，本書不盡之處在所難免，敬請業(yè)內(nèi)專家和讀者不吝指正。尤其本書有關安全和環(huán)保的內(nèi)容，我國的技術起步比較晚，表面處理的生產(chǎn)思路和工藝路線多種多樣，而有關技術法規(guī)還正在不斷完善之中，同時環(huán)境保護的技術指標和相關要求也在不斷提高，盡管本書作者及相關人士作了很大努力，仍很難滿足讀者的期望。目前中國正在制定表面處理的安全和環(huán)保的技術標準，待有關法規(guī)頒布之后，本書的第16章應該隨之修正和提高，以便達到盡可能完善的水平。

內(nèi)容概要

　　《鋁材表面處理》是“十一五”國家重點圖書出版規(guī)劃項目《中國有色金屬叢書》之一種，作者朱祖芳在國內(nèi)外有關鋁材表面處理專著的基礎上，總結20年來中國鋁材表面處理生產(chǎn)的經(jīng)驗撰寫而成，全書分16章，涵蓋了鋁材表面處理的各個方面。
本書可以體現(xiàn)理論聯(lián)系實際的特點，既總結了國內(nèi)外的生產(chǎn)經(jīng)驗，又適當引入理論分析；既考慮到基礎讀物的知識性和普及性，又盡量反映工藝技術的國內(nèi)外先進水平。

書籍目錄

第1章概論
第2章鋁陽極氧化與陽極氧化膜的基礎知識
第3章鋁材的化學預處理
第4章鋁合金的陽極氧化
第5章鋁陽極氧化膜的著色
第6章鋁陽極氧化膜的封孔
第7章鋁材硬質陽極氧化
第8章鋁的微弧氧化
第9章鋁的電鍍和化學鍍
第10章鋁的化學轉化處理
第11章鋁陽極氧化膜的電泳涂漆
第12章鋁材的靜電噴涂
第13章鋁卷材的輥涂
第14章鋁表面處理膜的性能及檢測
第15章鋁陽極氧化膜的缺陷及防治
第16章鋁表面處理的衛(wèi)生、安全和環(huán)保
附錄

章節(jié)摘錄

第1章 概論1.1 鋁的優(yōu)點和缺點鋁及鋁合金是僅次于鋼鐵材料、運用面廣泛的金屬結構材料。與鋼鐵材料相比，鋁的主要優(yōu)點是質輕和耐腐蝕等。雖然鋁不是“永不生銹”的，但是在通常大氣環(huán)境中其耐腐蝕性或耐候性比鋼鐵的確實好得多。由于鋁是一個鈍化型金屬，表面總是存在一層附著性好的鈍態(tài)氧化膜，從而保護了金屬鋁不容易被腐蝕。換句話說，表面沒有氧化膜的裸露金屬鋁，腐蝕是非常容易發(fā)生的。此外鋁的密度只有鋼鐵的1/3左右。鋁及鋁合金作為工程材料還有許多明顯的優(yōu)點，比如傳熱性和導電性好、沖擊吸收性和光反射性強等。鋁及鋁合金還有極好的加工成形性與可焊性，因此可以方便地加工成各種形狀和尺寸的管材、板材、箔材、棒材和型材等，已廣泛運用于許多工業(yè)領域與民用領域[1]。一切事物總是具有兩面性的，遺憾的是鋁材的缺點也很明顯。鋁材的主要缺點是硬度低、耐磨性比較差，在某些介質條件中耐腐蝕性還不盡如人意等。鋁的電極電位很負，因此與其他金屬接觸時，鋁通常作為陽極容易發(fā)生嚴重的電偶腐蝕現(xiàn)象等。另外鋁的線膨脹系數(shù)大，彈性模量只有鋼的1/3等。上述的大部分缺點都涉及到表面性能方面，如硬度和耐磨性等，但是通過表面處理可以得到改善或解決，這就是鋁材必須強調表面處理的原因，只有通過表面處理才可能進一步擴大鋁的應用范圍和延長使用時間。為了擴大鋁的應用范圍，尤其作為裝飾材料使用時，需要高光亮度表面或特殊紋理的表面，因此機械拋光和掃紋、化學拋光、電化學拋光等表面處理是必不可少的。有機聚合物的表面涂飾在增加鋁材表面顏色多樣化，延長在苛刻惡劣環(huán)境下服役期限等方面，目前已經(jīng)得到愈來愈廣泛的運用。例如鋁材建筑門窗的粉末靜電噴涂和電泳涂漆處理，由于其性能與外觀的優(yōu)勢，已經(jīng)超過單一陽極氧化處理成為目前占優(yōu)勢的表面處理技術。通過特殊的表面處理技術，賦予鋁合金零件的功能性表面是鋁材表面處理的新動向，從而大大拓展了鋁材的應用領域。例如鋁合金活塞通過微弧氧化處理，表面硬度提高5~8倍，耐磨性得到明顯提高，從而大大提升使用壽命。利用鋁陽極氧化膜的多孔型結構特征，摻入功能性物質得到鋁的功能型陽極氧化膜，是具有廣闊前景鋁材表面處理新思路。鋁材的表面處理不僅可以改善與提高化學性能、耐腐蝕性、耐磨損性等，從而延長使用壽命，也可以獲得靚麗的多彩多色的外觀、拓寬與提升裝飾性能，而且可以賦予新的物理性能，得到各種各樣新型的功能材料和器件。因此鋁的表面處理作為一項技術措施，已經(jīng)不僅僅是錦上添花之舉，而且是鋁合金從原材料引向各式各樣實際應用的零件、部件、器件不可缺少的環(huán)節(jié)。1.2 鋁的物理性質鋁的物理性質列于表1-1，從表中數(shù)據(jù)可以看出鋁的特點、優(yōu)點及缺點。由于鋁合金的品種極多，許多鋁合金就是從提高力學性能為目的而研發(fā)的，鑒于本書介紹鋁材的表面處理，表1-1沒有列入各種鋁合金力學性能的數(shù)據(jù)。讀者如需要有關鋁合金的物理和力學性能數(shù)據(jù)，可以從有關專著或本讀物叢書的其他相關著作中查閱。

編輯推薦

《鋁材表面處理》編輯推薦：有色金屬是重要的基礎原材料，廣泛應用于電力、交通、建筑、機械、電子信息、航空航天和國防軍工等領域，在保障國民經(jīng)濟建設和社會發(fā)展等方面發(fā)揮了不可或缺的作用。改革開放以來，特別是新世紀以來，我國有色金屬工業(yè)持續(xù)快速發(fā)展，已成為世界最大的有色金屬生產(chǎn)國和消費國，產(chǎn)業(yè)整體實力顯著增強，在國際同行業(yè)中的影響力日益提高。主要表現(xiàn)在: 總產(chǎn)量和消費量持續(xù)快速增長，2008年，十種有色金屬總產(chǎn)量2 520萬噸，連續(xù)七年居世界第一，其中銅產(chǎn)量和消費量分別占世界的20%和24%; 電解鋁、鉛、鋅產(chǎn)量和消費量均占世界總量的30%以上。經(jīng)濟效益大幅提高，2008年，規(guī)模以上企業(yè)實現(xiàn)銷售收入預計2.1萬億以上，實現(xiàn)利潤預計800億元以上。產(chǎn)業(yè)結構優(yōu)化升級步伐加快，2005年已全部淘汰了落后的自焙鋁電解槽; 目前，銅、鉛、鋅先進冶煉技術產(chǎn)能占總產(chǎn)能的85%以上; 銅、鋁加工能力有較大改善。自主創(chuàng)新能力顯著增強，自主研發(fā)的具有自主知識產(chǎn)權的350 kA、400 kA大型預焙電解槽技術處于世界鋁工業(yè)先進水平，并已輸出到國外; 高精度內(nèi)螺紋銅管、高檔鋁合金建筑型材及時速350 km高速列車用鋁材不僅滿足了國內(nèi)需求，已大量出口到發(fā)達國家和地區(qū)。國內(nèi)礦山新一輪找礦和境外礦產(chǎn)資源開發(fā)取得了突破性進展，現(xiàn)有9大礦區(qū)的邊部和深部找礦成效顯著，一批有實力的大型企業(yè)集團在海外資源開發(fā)和收購重組境外礦山企業(yè)方面邁出了實質性步伐，有效增強了礦產(chǎn)資源的保障能力。2008年9月份以來，我國有色金屬工業(yè)受到了國際金融危機的嚴重沖擊，產(chǎn)品價格暴跌，市場需求萎縮，生產(chǎn)增幅大幅回落，企業(yè)利潤急劇下降，部分行業(yè)已出現(xiàn)虧損?？v觀整體形勢，我國有色金屬工業(yè)仍處在重要機遇期，挑戰(zhàn)和機遇并存，長期發(fā)展向好的趨勢沒有改變。今后一個時期，我國有色金屬工業(yè)發(fā)展以控制總量、淘汰落后、技術改造、企業(yè)重組、充分利用境內(nèi)外兩種資源，提高資源保障能力為重點，推動產(chǎn)業(yè)結構調整和優(yōu)化升級，促進有色金屬工業(yè)可持續(xù)發(fā)展。實現(xiàn)有色金屬工業(yè)持續(xù)發(fā)展，必須依靠科技進步，關鍵在人才。為了全面提高勞動者素質，培養(yǎng)一大批高水平的科技創(chuàng)新人才和高技能的技術工人，由中國有色金屬工業(yè)協(xié)會牽頭，組織中南大學出版社及有關企業(yè)、科研院校數(shù)百名有經(jīng)驗的專家學者、工程技術人員，編寫了《中國有色金屬叢書》?！秴矔穬?nèi)容豐富，專業(yè)齊全，科學系統(tǒng)，實用性強，是一套好教材，也可作為企業(yè)管理人員和相關專業(yè)大學生的參考書。經(jīng)過編寫、編輯、出版人員的艱辛努力，《叢書》即將陸續(xù)與廣大讀者見面。相信它一定會為培養(yǎng)我國有色金屬行業(yè)高素質人才，提高科技水平，實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)振興發(fā)揮積極作用。

圖書封面

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