铝材表面处理 -中南大学出版社

铝材表面处理

【作者】：朱祖芳
【出版时间】：2010-12
【字数】：557（千字）
【定价】：￥79.00（元）
【出版社】：中南大学出版社
【ISBN】：978-7-5487-0187-3
【页码】：339（页）
【开本】：16开

本书是“十一五”国家重点图书出版规划项目《中国有色金属丛书》之一种, 作者在国内外有关铝材表面处理专著的基础上, 总结20年来中国铝材表面处理生产的经验撰写而成, 全书分16章, 涵盖了铝材表面处理的各个方面。主编承担了编写本书约一半的篇幅, 其余邀请国内有色金属企业的高级工程师参与编写的。因此本书可以体现理论联系实际的特点, 既总结了国内外的生产经验, 又适当引入理论分析; 既考虑到基础读物的知识性和普及性, 又尽量反映工艺技术的国内外先进水平。

第1章概论

1.1 铝的优点和缺点

1.2 铝的物理性质

1.3 铝的化学性质和表面钝性

1.3.1 铝的热力学稳定性

1.3.2 铝及铝合金的氧化膜

1.4 铝的腐蚀

1.4.1 铝自然氧化膜的稳定性

1.4.2 铝的局部腐蚀形态

1.5 铝的表面保护处理技术

1.5.1 阳极氧化处理

1.5.2 化学转化处理

1.5.3 有机物涂装处理

1.5.4 电镀或化学镀处理

参考文献

第2章铝阳极氧化与阳极氧化膜的基础知识

2.1 概述

2.2 铝的阳极氧化过程

2.2.1 铝在各种电解质溶液中的阳极行为

2.2.2 铝阳极氧化的反应

2.2.3 阳极氧化膜微孔的形成

2.3 阳极氧化膜的结构

2.3.1 阳极氧化膜的结构的直接观测

2.3.2 阳极氧化膜的结构模型和参数

2.4 多孔型阳极氧化膜的厚度、结构和成分

2.4.1 阻挡层的厚度,结构和成分

2.4.2 多孔层的厚度和结构

2.4.3 多孔层的成分及分布

2.5 阳极氧化膜的生长机理

2.5.1 阻挡层上微孔的萌生

2.5.2 多孔层微孔的生长和发展

参考文献

第3章铝材的化学预处理

3.1 脱脂

3.1.1 概述

3.1.2 铝材表面的原始状态

3.1.3 化学脱脂剂的类型

3.1.4 化学脱脂槽液的配制和工艺条件

3.1.5 脱脂缺陷及对策

3.2 化学抛光

3.2.1 化学抛光概述

3.2.2 光亮度表述

3.2.3 化学抛光机理

3.2.4 以磷酸为基的化学抛光工艺

3.2.5 磷酸为基的化学抛光设备

3.2.6 化学抛光操作和工艺条件

3.2.7 化学抛光的缺陷及对策

3.3 铝的浸蚀

3.3.1 碱浸蚀

3.3.2 酸性浸蚀

3.4 除灰

3.4.1 概述

3.4.2 硝酸除灰

3.4.3 硫酸除灰

参考文献

第4章铝合金的阳极氧化

4.1 硫酸阳极氧化

4.1.1 硫酸阳极氧化工艺操作规范

4.1.2 阳极氧化工艺参数的影响

4.1.3 硫酸槽液中铝离子和杂质的影响

4.1.4 膜厚及其均匀性的控制

4.1.5 阳极氧化膜的缺陷及其防止方法

4.1.6 硫酸交流阳极氧化

4.2 草酸阳极氧化

4.3 其他溶液阳极氧化

4.3.1 铬酸阳极氧化

4.3.2 磷酸阳极氧化

4.4 通用阳极氧化生产工艺示例

参考文献

第5章铝阳极氧化膜的着色

5.1 电解着色技术

5.2 锡盐电解着色工艺

5.2.1 典型的锡盐电解着色工艺

5.2.2 稳定锡盐着色槽液的方法

5.2.3 添加剂的开发现状与方向

5.2.4 锡盐电解着色的工艺参数

5.3 镍盐电解着色工艺

5.3.1 镍盐电解着色的优缺点

5.3.2 交流镍盐电解着色

5.3.3 “直流”镍盐电解着色

5.4 电解着色机理

5.4.1 阳极氧化膜中电解还原沉积物质的状态和位置

5.4.2 电解着色时金属离子和氢离子的竞争放电

5.4.3 阻挡层及其散裂脱落

5.4.4 电解着色的电源波形

5.4.5 电解着色的散射光发色原理

5.5 干涉光发色的电解着色

5.5.1 多色化工艺的特点和发展

5.5.2 利用中间处理扩孔实现多色化

5.5.3 利用中间处理调整阻挡层实现多色化

5.5.4 典型的多色化着色工艺

5.6 铝阳极氧化膜的染色技术

5.6.1 多孔型阳极氧化膜是染色的基础

5.6.2 有机染料的选择

5.6.3 染料染色的机制

5.7 有机染料染色工艺

5.7.1 有机染料染色的工艺规范

5.7.2 染色溶液中杂质的影响

5.7.3 染色膜的封孔处理

5.8 无机颜料染色工艺

参考文献

第6章铝阳极氧化膜的封孔

6.1 封孔技术概述

6.2 热-水合封孔处理工艺

6.2.1 沸水封孔和高温蒸气封孔

6.2.2 沸水封孔工艺参数的影响

6.2.3 热-水合封孔机理

6.3 冷封孔处理工艺

6.3.1 溶液成分

6.3.2 工艺参数

6.3.3 后处理

6.3.4 工艺规范

6.3.5 冷封孔的机理

6.4 其他无机盐封孔处理工艺

6.4.1 铬酸盐封孔处理

6.4.2 硅酸盐封孔处理

6.4.3 乙酸盐中温封孔处理

6.5 环境友好中温封孔工艺

6.5.1 无镍中温封孔处理

6.5.2 无重金属中温封孔处理

6.6 有机物封孔工艺

6.6.1 有机酸封孔处理

6.6.2 非水溶液的有机物封孔处理

6.7 封孔品质的检测方法

参考文献

第7章铝材硬质阳极氧化

7.1 概述

7.1.1 铝合金材料对硬质阳极氧化的影响

7.1.2 硬质阳极氧化与普通阳极氧化

7.2 硬质阳极氧化工艺

7.2.1 硫酸硬质阳极氧化

7.2.2 草酸硬质阳极氧化

7.2.3 混合酸硬质阳极氧化

7.2.4 复合硬质阳极氧化

7.3 硬质阳极氧化工艺参数的影响

7.4 硬质阳极氧化生产操作方法

7.5 硬质阳极氧化膜的性能及检验

7.6 脉冲硬质阳极氧化膜的性能

7.7 铸造铝合金硬质阳极氧化

参考文献

第8章铝的微弧氧化

8.1 概述

8.2 微弧氧化设备与工艺

8.3 微弧氧化现象及其特点

8.4 微弧氧化膜的主要性能

8.4.1 微弧氧化膜的硬度及其分布

8.4.2 微弧氧化膜的耐磨特性

8.4.3 微弧氧化膜的耐蚀性能

8.4.4 微弧氧化膜的绝缘特性

8.4.5 微弧氧化膜的其他特性

8.5 微弧氧化技术的应用

参考文献

第9章铝的电镀和化学镀

9.1 概述

9.2 铝的镀前预处理

9.2.1 常规化学预处理

9.2.2 特殊化学预处理

9.3 铝的电镀工艺

9.3.1 铝的镀锌层上电镀工艺

9.3.2 铝的阳极氧化膜上电镀工艺

9.3.3 铝上“直接”电镀工艺

9.4 铝的化学镀工艺

9.4.1 铝化学镀镍的工艺路线

9.4.2 化学镀镍工艺

9.4.3 铝化学镀镍层的加热后处理

参考文献

第10章铝的化学转化处理

10.1 概述

10.1.1 化学转化处理的发展

10.1.2 化学转化的处理方法

10.2 水合氧化法

10.2.1 水合氧化膜的性能

10.2.2 水合氧化膜的反应历程

10.2.3 水合氧化膜的用途

10.3 铬酸盐转化法

10.3.1 铬酸盐转化膜的性能

10.3.2 铬酸盐转化膜的处理工艺

10.3.3 铬酸盐转化膜的反应历程

10.4 磷铬酸盐转化法

10.4.1 磷铬酸盐转化膜的性能

10.4.2 磷铬酸盐转化膜的处理工艺

10.4.3 磷铬酸盐转化膜的反应历程

10.5 无铬转化法

10.5.1 锆/钛盐类转化膜

10.5.2 稀土盐类转化膜

10.5.3 硅烷处理

10.5.4 溶胶-凝胶处理

10.5.5 有机酸转化处理

10.6 铝化学转化膜的检验

10.6.1 外观检验

10.6.2 膜厚检验

10.6.3 附着性检验

10.6.4 耐腐蚀性试验

参考文献

第11章铝阳极氧化膜的电泳涂漆

11.1 电泳涂料及涂装简介

11.1.1 电泳涂料的组成

11.1.2 铝材电泳涂料简介

11.1.3 铝材电泳涂漆特点

11.2 电泳涂装原理

11.3 铝材电泳涂装工艺

11.4 影响铝材电泳涂漆的主要因素

11.5 铝材电泳涂漆主要设备

11.6 铝材电泳涂漆产品的品质要求

11.7 铝材电泳涂漆产品常见缺陷及防治措施

11.8 铝材氧化、电泳工艺失误造成的缺陷

11.9 铝材彩色及消光电泳涂漆工艺

11.9.1 彩色及消光电泳

11.9.2 铝材彩色电泳涂漆原理

11.9.3 铝材彩色消光电泳涂漆工艺

11.9.4 铝材彩色消光电泳的特点

11.9.5 铝材彩色消光电泳工艺的优越性

参考文献

第12章铝材的静电喷涂

12.1 静电喷涂原理

12.1.1 粉末静电喷涂原理

12.1.2 液相静电喷涂原理

12.2 粉末静电喷涂

12.2.1 粉末涂料概述

12.2.2 粉末静电喷涂涂装工艺流程

12.2.3 粉末静电喷涂涂装主要设备

12.2.4 影响粉末静电喷涂涂装的主要因素

12.2.5 铝材粉末静电涂装产品质量要求

12.2.6 粉末静电喷涂产品常见缺陷及防治措施

12.3 粉末静电涂装图纹处理技术及其应用

12.3.1 热转印用粉末涂料的组成

12.3.2 热转印图纹底粉喷涂的品质要求

12.3.3 热转印图纹生产工艺流程

12.3.4 热转印图纹铝材常见品质缺陷及预防措施

12.4 液相静电喷涂

12.4.1 液相涂料

12.4.2 液相静电喷涂主要设备

12.4.3 影响液相静电涂装的主要因素

12.4.4 液相涂装的工艺控制要点

12.4.5 涂膜厚度与工艺参数的关系

12.4.6 氟碳涂层的相关指标和品质标准

12.4.7 液相喷涂产品常见缺陷及预防措施

12.4.8 液相喷涂涂膜综合性能的控制方法

参考文献

第13章铝卷材的辊涂

13.1 概述

13.1.1 辊涂目的

13.1.2 辊涂原理

13.1.3 辊涂常用涂料

13.1.4 铝卷材辊涂的发展方向

13.2 铝卷材辊涂工艺

13.2.1 开卷

13.2.2 预处理

13.2.3 辊涂

13.2.4 烘烤固化和冷却

13.2.5 收卷

13.3 影响铝卷材辊涂品质的主要因素

13.3.1 铝基材品质

13.3.2 涂料施工性能

13.3.3 涂料粘度变化的影响

13.3.4 涂料中颜料粒度的影响

13.3.5 不同材质的涂装辊及涂装辊品质的影响

13.4 铝卷材辊涂的品质要求

13.4.1 性能指标

13.4.2 外观品质

13.4.3 常见缺陷及其处理

参考文献

第14章铝表面处理膜的性能及检测

14.1 铝阳极氧化膜的性能及检测

14.1.1 外观, 颜色和色差

14.1.2 阳极氧化膜厚度

14.1.3 阳极氧化膜封孔品质

14.1.4 耐腐蚀性和耐候性

14.1.5 膜的硬度和耐磨性

14.1.6 其他性能

14.2 阳极氧化复合膜的性能及检测

14.2.1 外观、颜色、光泽、膜厚、硬度、耐磨性和附着性

14.2.2 耐腐蚀性

14.2.3 耐候性

14.2.4其他物理和化学性能

14.3 有机聚合物喷涂膜的性能及检测

14.3.1 外观(颜色、光泽)、膜厚和附着性

14.3.2 硬度和耐磨性及测定

14.3.3 耐腐蚀性

14.3.4 耐候性

14.3.5 耐冲击性、抗杯突性和抗弯曲性

14.3.6 耐溶剂性

参考文献

第15章铝阳极氧化膜的缺陷及防治

15.1 概述

15.2 铝合金冶金因素对于阳极氧化膜缺陷的影响

15.2.1 不同铝合金的阳极氧化适应性

15.2.2 铝合金合金化元素的影响

15.2.3 铝合金组织结构的影响

15.3 铝合金阳极氧化工艺因素对于缺陷的影响

15.3.1 表面预处理的影响

15.3.2 阳极氧化各工序的影响

15.4 阳极氧化工艺的注意事项

参考文献

第16章铝表面处理的卫生、安全和环保

16.1 铝表面处理安全与卫生

16.1.1 铝表面处理安全与卫生基础知识

16.1.2 铝材阳极氧化、电泳的安全与卫生

16.1.3 铝材粉末静电喷涂的安全与卫生

16.1.4 铝材液相静电喷涂的安全与卫生

16.2 废水排放标准

16.3 废水废液处理常用化学药品

16.3.1 中和剂

16.3.2 絮凝剂

16.4 阳极氧化工厂废水废液的处理

16.4.1 阳极氧化废水处理的原理与设备

16.4.2 阳极氧化废水处理工艺

16.5 电泳涂装废水的处理

16.6 喷涂前处理中铬酸盐废水废液的处理

16.7 铝材表面处理生产中的废气处理

16.8 废水废液处理的新技术思路

参考文献

附录

1.铝合金表面处理术语的中英文对照和释义

2.铝表面处理膜的性能和检测的国家标准

在金属结构材料中, 铝材仅次于钢铁材料居第二位。铝是有色金属中产量最多、运用最广的金属材料。2007年中国铝挤压材产量已经接近6 800 kt, 冷轧铝板带材产量达到4 200 kt。铝材的表面处理是扩大铝材使用范围、延长服役期限、提高装饰效果的关键工艺之一, 一直受到铝材行业的特别关注, 并且已经得到迅速的技术进步。以建筑铝型材表面处理为例, 20世纪80年代初期中国从日本和意大利引进铝型材阳极氧化技术和装备开始, 至今已经发展到铝型材的阳极氧化、电泳涂漆、粉末静电喷涂和液相静电喷涂等, 各门表面处理技术齐全, 装备基本立足于国内的庞大的表面处理生产体系。铝板带材的表面处理, 不仅建立了完善的辊涂生产线, 也开始建设连续阳极氧化薄板带的生产装置。从铝材表面处理的技术水平和工艺完整性的角度分析, 尤其在铝型材表面处理技术方面, 中国已接近国际水平。

本书各章的撰稿人和审核人涉及到7个单位10人, 编、审人员, 主要邀请北京有色金属研究总院、福建南平铝厂等有色金属系统内各单位中多年从事铝材表面处理工作的资深高级工程师撰稿, 第1、 2、 5、 6、 9、 14和15章由朱祖芳执笔编写的; 第3章由汪平执笔编写的; 第4章由蔡锡昌执笔编写的; 第7章由孙凤仙执笔编写的; 第8章由来永春执笔编写的; 第10章由纪红执笔编写的; 第11、 12、 13和16章由余泉和执笔编写的; 最终由主编朱祖芳统稿。有机聚合物涂层工艺即第11章、第12章和第13章, 分别邀请王争、戴悦星和张翼鹏先生担任初审, 全书由王祝堂先生审定。没有大家同心合力的辛勤工作, 本书是不可能完成的。主编对于下列各位接受邀请并努力完成编、审工作的同仁, 表示衷心的感谢。此外还特别要感谢有色金属系统外的企、事业单位的诸位先生的帮助, 他们是黄岩精细化学品公司蔡锡昌先生、北京师范大学物理系来永春先生, 中国铝塑板协会专家委员会张翼鹏先生。

尽管本书诸位作者竭尽全力地工作, 希望在促进铝材表面处理技术的提高方面尽微薄之力, 但是铝材表面处理的技术和工艺的发展很快, 同时表面处理涉及的知识面又很宽, 本书不尽之处在所难免, 敬请业内专家和读者不吝指正。尤其本书有关安全和环保的内容, 我国的技术起步比较晚, 表面处理的生产思路和工艺路线多种多样, 而有关技术法规还正在不断完善之中, 同时环境保护的技术指标和相关要求也在不断提高, 尽管本书作者及相关人士作了很大努力, 仍很难满足读者的期望。目前中国正在制定表面处理的安全和环保的技术标准, 待有关法规颁布之后, 本书的第16章应该随之修正和提高, 以便达到尽可能完善的水平。

朱祖芳敬识

2008-12-03

有色金属是重要的基础原材料, 广泛应用于电力、交通、建筑、机械、电子信息、航空航天和国防军工等领域, 在保障国民经济建设和社会发展等方面发挥了不可或缺的作用。

改革开放以来, 特别是新世纪以来, 我国有色金属工业持续快速发展, 已成为世界最大的有色金属生产国和消费国, 产业整体实力显著增强, 在国际同行业中的影响力日益提高。主要表现在: 总产量和消费量持续快速增长, 2008年, 十种有色金属总产量2 520万吨, 连续七年居世界第一, 其中铜产量和消费量分别占世界的20%和24%; 电解铝、铅、锌产量和消费量均占世界总量的30%以上。经济效益大幅提高, 2008年, 规模以上企业实现销售收入预计2.1万亿以上, 实现利润预计800亿元以上。产业结构优化升级步伐加快, 2005年已全部淘汰了落后的自焙铝电解槽; 目前, 铜、铅、锌先进冶炼技术产能占总产能的85%以上; 铜、铝加工能力有较大改善。自主创新能力显著增强, 自主研发的具有自主知识产权的350 kA、 400 kA大型预焙电解槽技术处于世界铝工业先进水平, 并已输出到国外; 高精度内螺纹铜管、高档铝合金建筑型材及时速350 km高速列车用铝材不仅满足了国内需求, 已大量出口到发达国家和地区。国内矿山新一轮找矿和境外矿产资源开发取得了突破性进展, 现有9大矿区的边部和深部找矿成效显著, 一批有实力的大型企业集团在海外资源开发和收购重组境外矿山企业方面迈出了实质性步伐, 有效增强了矿产资源的保障能力。

2008年9月份以来, 我国有色金属工业受到了国际金融危机的严重冲击, 产品价格暴跌, 市场需求萎缩, 生产增幅大幅回落, 企业利润急剧下降, 部分行业已出现亏损。纵观整体形势, 我国有色金属工业仍处在重要机遇期, 挑战和机遇并存, 长期发展向好的趋势没有改变。今后一个时期, 我国有色金属工业发展以控制总量、淘汰落后、技术改造、企业重组、充分利用境内外两种资源, 提高资源保障能力为重点, 推动产业结构调整和优化升级, 促进有色金属工业可持续发展。

实现有色金属工业持续发展, 必须依靠科技进步, 关键在人才。为了全面提高劳动者素质, 培养一大批高水平的科技创新人才和高技能的技术工人, 由中国有色金属工业协会牵头, 组织中南大学出版社及有关企业、科研院校数百名有经验的专家学者、工程技术人员, 编写了《中国有色金属丛书》。《丛书》内容丰富, 专业齐全, 科学系统, 实用性强, 是一套好教材, 也可作为企业管理人员和相关专业大学生的参考书。经过编写、编辑、出版人员的艰辛努力, 《丛书》即将陆续与广大读者见面。相信它一定会为培养我国有色金属行业高素质人才, 提高科技水平, 实现产业振兴发挥积极作用。

康义

2009年3月