鋁合金及其表面處理工藝簡介

鋁及其合金是工業中應用最廣泛的一類有色金屬結構材料，在航空、航天、汽車、機械製造、船舶及化學工業中已大量應用。目前鋁合金是應用最多的合金，隨著人類對鋁合金認識的逐步深入，鋁合金的應用範圍及加工工藝也必然得以拓展和提高。

1。

鋁合金理化性質

1。

物質特性

鋁合金密度低，但強度比較高，接近或超過優質鋼，塑性好，可加工成各種型材，具有優良的導電性、導熱性和抗蝕性，工業上廣泛使用，使用量僅次於鋼。一些鋁合金可以採用熱處理獲得良好的機械效能、物理效能和抗腐蝕效能。

物質結構

純鋁的密度小，大約是鐵的 1/3，熔點低（660℃），鋁是面心立方結構，故具有很高的塑性，易於加工，可製成各種型材、板材，抗腐蝕效能好。但是純鋁的強度很低，故不宜作結構材料。透過長期的生產實踐和科學實驗，人們逐漸以加入合金元素及運用熱處理等方法來強化鋁，這就得到了一系列的鋁合金。

新增一定元素形成的合金在保持純鋁質輕等優點的同時還能具有較高的強度。這樣使得其“比強度”勝過很多合金鋼，成為理想的結構材料，廣泛用於機械製造、運輸機械、動力機械及航空工業等方面，飛機的機身、蒙皮、壓氣機等常以鋁合金製造，以減輕自重。採用鋁合金代替鋼板材料的焊接，結構重量可減輕50%以上。

3.鋁合金分類

純鋁分冶煉品和壓力加工品兩類，前者以化學成份Al表示，後者用漢語拼音LV（鋁、工業用的）表示。鋁合金按加工方法可以分為形變鋁合金和鑄造鋁合金兩大類：

1）

形變鋁合金

形變鋁合金能承受壓力加工。可加工成各種形態、規格的鋁合金材。主要用於製造航空器材、建築用門窗等。 形變鋁合金又分為不可熱處理強化型鋁合金和可熱處理強化型鋁合金。不可熱處理強化型不能透過熱處理來提高機械效能，只能透過冷加工變形來實現強化，它主要包括高純鋁、工業高純鋁、工業純鋁以及防鏽鋁等。可熱處理強化型鋁合金可以透過淬火和時效等熱處理手段來提高機械效能，它可分為硬鋁、鍛鋁、超硬鋁和特殊鋁合金等。

2）

鑄造鋁合金

鑄造鋁合金按化學成分可分為鋁矽合金，鋁銅合金，鋁鎂合金，鋁鋅合金和鋁稀土合金，其中鋁矽合金又有過共晶矽鋁合金，共晶矽鋁合金，單共晶矽鋁合金，鑄造鋁合金在鑄態下使用。

二.鋁合金表面處理工藝

鋁型材表面處理主要分為：噴砂（形成啞光珍珠銀面）、拋光（形成鏡面）、拉絲（形成類似緞面效果）、陽極氧化（覆蓋一層氧化膜）、高光切削等。

1。

噴沙（噴丸）

利用高速砂流的衝擊作用清理和粗化金屬表面的過程。這種方法的鋁件表面處理能夠使工件的表面獲得一定的清潔度和不同的粗糙度，使工件表面的機械效能得到改善，因此提高了工件的抗疲勞性，增加了它和塗層之間的附著力，延長了塗膜的耐久性，也有利於塗料的流平和裝飾。噴砂的目的是用來克服和掩蓋鋁合金在機械加工過程中產生的一些缺陷以及滿足客戶對產品外觀的一些特殊要求。有玻璃砂、鎢砂等，呈現不同感覺。類似毛玻璃的粗燥質感，細的砂型同樣可以表現出高檔的產品。

2.拋光

利用機械、化學或電化學的方法，使工件表面粗糙度降低，以獲得光亮、平整表面的加工方法。拋光工藝主要分為：機械拋光、化學拋光、電解拋光。鋁件採用機械拋光+電解拋光後能接近不鏽鋼鏡面效果，給人以高檔簡約、時尚未來的感覺。

1）

機械拋光

機械拋光是依靠非常細小的拋光粉的磨削、滾壓作用，除去試樣磨面上的極薄一層金屬。如果拋光前磨面上留有較深的磨痕，僅採用機械拋光是難以去除的。因為若將磨痕拋掉，勢必要加濃拋光液，加長時間或加重拋光時所施加的壓力，導致磨面表層金屬流動和擾亂，試樣磨面變形層加厚，使一些合金中的晶相脫落。

2）

化學拋光

化學拋光是靠化學試劑的化學浸蝕作用對樣品表面凹凸不平區域的選擇性溶解作用消除磨痕、浸蝕整平的一種方法。化學拋光裝置簡單，能夠處理細管、帶有深孔及形狀複雜的零件，生產效率高。化學拋光可作為電鍍預處理工序，也可在拋光後輔助以必要的防護措施直接使用。化學拋光是在不供電情況下產生拋光效果，其拋光原理與利用電流作用的電解拋光在本質上沒有太大差別。

3.拉絲

金屬拉絲是反覆用砂紙將鋁板刮出線條的製造過程。拉絲可分為直紋拉絲、亂紋拉絲、旋紋拉絲、螺紋拉絲。金屬拉絲工藝 ，可以清晰顯現每一根細微絲痕，從而使金屬啞光中泛出細密的髮絲光澤，產品兼備時尚和科技感。

1）分類

a.直紋拉絲

指在鋁板表面用機械磨擦的方法加工出直線紋路。具有刷除鋁板外表劃痕和裝飾鋁板表面的雙重作用。直紋拉絲有連續絲紋和斷續絲紋兩種。連續絲紋可用百潔布或不鏽鋼刷透過對鋁板外表進行連續水平直線磨擦獲取。改變不鏽鋼刷的鋼絲直徑，可獲得不同粗細的紋路。斷續絲紋一般在刷光機或擦紋機上加工製得。製取原理：採用兩組同向旋轉的差動輪，上組為快速旋轉的磨輥，下組為慢速轉動的膠輥，鋁或鋁合金板從兩組輥輪中經過，被刷出細膩的斷續直紋。

b.十字紋拉絲

一般在刷光機或擦紋機上加工製得。鋁或鋁合金板從兩組輥輪中經過，鋁板表面被壓出的十字紋路。

c.亂紋拉絲

高速運轉的銅絲刷下，使鋁板前後左右移動磨擦所獲得的一種無規則、無明顯紋路的亞光絲紋。這種加工，對鋁或鋁合金板的外表要求較高。

d.波紋拉絲

一般在刷光機或擦紋機上製取。利用上組磨輥的軸向運動，鋁或鋁合金板表面磨刷，得出波浪式紋路。

e.旋紋拉絲

也稱旋光，採用圓柱狀毛氈或研石尼龍輪裝在鑽床上，用煤油調和拋光油膏，對鋁或鋁合金板外表進行旋轉拋磨所獲取的一種絲紋。多用於圓形標牌和小型裝飾性錶盤的裝飾性加工。

f.螺紋拉絲

用一臺在軸上裝有圓形毛氈的小電機，將其固定在桌面上，與桌子邊沿成 60 度左右的角度，另外做一個裝有固定鋁板壓茶的拖板，拖板上貼一條邊沿齊直的聚酯薄膜用來限制螺紋競度。利用毛氈的旋轉與拖板的直線移動，鋁板表面旋擦出寬度一致的螺紋紋路。

2）工藝流程

拉絲鋁板是反覆用砂紙將鋁板刮出線條的製造過程，其工藝主要流程分為脫酯、沙磨機、水洗3個部分。在鋁板拉絲製程中，陽極處理之後的特殊的皮膜技術，可以使鋁板表面生成一種含有該金屬成分的皮膜層，清晰顯現每一根細微絲痕，從而使金屬啞光中泛出細密的髮絲光澤。越來越多的鋁板產品的金屬外殼都使用了金屬拉絲工藝，以起到美觀，抗侵蝕的作用。使產品兼備時尚和科技的元素。這也是該工藝備受歡迎的原因之一。

4.高光切削

1）高光切削原理

高光切削的原理是：金剛石刀具鋒利，硬度高，加工出的表面極為平整、光潔度高，而且排屑容易，切削時刀刃處無切屑積累，確保切削表面光亮。高光加工嚴格說不屬於預處理，而是後加工，高光加工的零件由於光澤度高，配以粗細刀紋，利用折光原理，可以大大增強裝飾效果。

2）高光切削介紹

高光切削是在CNC機床應用刀具進行快速切削使標牌及其他裝飾件產生出高光亮面的工藝。切削過程中由於發熱會使鋁表面產生一層氧化膜，保護加工面長期保持光亮。

3）高光切削的幾個特點：

a。高光切削的加工裝置：精雕機（小型CNC）。

b。高光切削的加工原理：將天然鑽石刀粒裝夾固定在高速旋轉（一般轉速為20000轉/分）的精雕機主軸上去切削零件，刀具是沿事先編好的程式固定運動的，最後在產品的表面產生區域性的高亮區。

c。高光切削適合加工的材料：鋁材，銅材，不鏽鋼。

d。加工不同材料的區別：

精雕機加工鋁材時，其光亮度是最光的，且對刀具的磨損是最少的；

精雕機加工銅材時，其光亮度是比較光的，且對刀具的磨損次之；

精雕機加工不鏽鋼時，其光亮度是呈灰色啞光的，且對刀具的磨損是最大的。

e。此外，精雕機除了做高光（倒C角）之外，還可以鑼高亮的字和走3D弧面的3D高光面。

f。加工的刀刃角度有 30°、45°、60°、75°、90°、130°、140°、 160°等。

5.陽極氧化

以鋁或鋁合金製品為陽極，置於電解質溶液中進行通電處理， 利用電解作用使其表面形成氧化鋁薄膜的過程， 稱為鋁及鋁合金的陽極氧化處理。經過陽極氧化處理，鋁表面能生成幾個微米———幾百個微米的氧化膜。比起鋁合金的天然氧化膜，其耐蝕性、耐磨性和裝飾性都有明顯的改善和提高。

為了克服鋁合金表面硬度、耐磨損性等方面的缺陷，擴大應用範圍，延長使用壽命，表面處理技術成為鋁合金使用中不可缺少的一環，而陽極氧化技術是目前應用最廣且最成功的。

陽極氧化後的鋁或其合金，提高了其硬度和耐磨性，可達250～500千克/平方毫米，良好的耐熱性 ，硬質陽極氧化膜熔點高達2320K ，優良的絕緣性 ，耐擊穿電壓高達2000V ，增強了抗腐蝕效能 ，在ω=0。03NaCl鹽霧中經幾千小時不腐蝕。氧化膜薄層中具有大量的微孔，可吸附各種潤滑劑，適合製造發動機氣缸或其他耐磨零件；膜微孔吸附能力強可著色成各種美觀豔麗的色彩。有色金屬或其合金（如鋁、鎂及其合金等）都可進行陽極氧化處理，這種方法廣泛用於機械零件，飛機汽車部件，精密儀器及無線電器材，日用品和建築裝飾等方面。