鋁及其合金在空氣中,會在其表面自然生成一層極薄的氧化膜。(厚度達(dá)0.01~0.05μ)這層自然氧化膜是無晶形的,因此使制作表面市區(qū)原有光澤。自然氧化膜雖然可以阻止鋁及其合金繼續(xù)腐蝕,然而由于表面各部分所受腐蝕因素的作用不一致,其氧化膜是疏松多孔不均勻、抗蝕能力不強(qiáng),容易沾染污跡。所以說,自然氧化膜是不能可靠地防止鋁及其合金的腐蝕。
從用人工的方法在鋁及其合金表面形成一層具有保護(hù)作用的氧化膜,這種人工氧化膜經(jīng)過適當(dāng)處理(封閉)后,無晶形成氧化膜轉(zhuǎn)變成晶形氧化膜,孔隙也被消除,膜層硬度高,耐磨、抗腐蝕性也提高、光澤度好、能經(jīng)久不變。經(jīng)過適當(dāng)染色處理后可得到令人滿意的外觀。
鋁是比較活潑的金屬,標(biāo)準(zhǔn)電位—1.706伏、在大氣中是比較耐蝕的、其原因是鋁經(jīng)氧化后生成氧化鋁薄膜(Al2O3),雖然氧化膜比較薄而疏松,但比其他金屬的氧化膜(如氧化鐵)要致密的多。早一班大氣條件下,有較高的抗蝕能力。尤其是純鋁(99.99%),主要是其雜質(zhì)少,電化學(xué)性質(zhì)均勻,因而不易產(chǎn)生為電池腐蝕。在工業(yè)生產(chǎn)中,純鋁使用較少,(純鋁的延展性、光亮度,抗腐蝕性甚佳,尤其耐腐蝕能力比工業(yè)鋁,<98.5%>大30倍左右),由于強(qiáng)度太低,純鋁不能廣泛應(yīng)用。當(dāng)加入合金元素形成鋁合金后,就解決了強(qiáng)度低的缺陷。強(qiáng)度問題解決了,新的問題又出現(xiàn),鋁合金的抗蝕性下降了。因為使用的合金元素一般為銅、鎂、錳、硅、鋅等他們中的大多數(shù)元素和鋁構(gòu)成微電池是陰極,鋁是陽極。這樣在外界腐蝕介質(zhì)的作用下,鋁的腐蝕加速,為解決上述問題,保證鋁合金既有足夠的強(qiáng)度又有較高的抗腐蝕性,鋁合金必須經(jīng)過氧化處理。
鋁及其合金氧化處理分為化學(xué)氧化和電化學(xué)氧化(表1)
表 1 鋁采用不同氧化處理所得膜層厚度
氧化處理方法 | 氧化膜種類 | 氧化膜厚度(μ) |
化學(xué)氧化法 | 化學(xué)氧化膜層 | 2.5~5 |
電化學(xué)氧化法
| 普通硫酸或草酸陽極氧化膜層 普通鉻酸陽極氧化膜層 硬質(zhì)陽極氧化膜層 | 5~15 2.5~5 2.5~250 |
在電化學(xué)氧化中,把鋁及其合金作為陽極,所以叫做陽極氧化。化學(xué)氧化是不用外來電流而僅把制件置入適當(dāng)溶液中,使表面生成一層人工氧化膜。也可以按照工藝要求采用交流電來進(jìn)行電化學(xué)氧化處理。
鋁及其合金除了上述特點外,還具有如下性能(表2)
鋁是比較年輕的經(jīng)書有:二十世紀(jì)的金屬“之稱,在工業(yè)上用鋁做原材料還不過是近世紀(jì)的事,它的年產(chǎn)量僅次于鋼鐵,排列在世界金屬總產(chǎn)量第二位,由此可見隨著鋁的廣泛應(yīng)用,作為鋁表面防護(hù)性裝飾性氧化工藝應(yīng)得到不斷的發(fā)展和廣泛的應(yīng)用。鋁及其合金的氧化新工藝,新技術(shù)目前正在不斷出現(xiàn),如禮花法、轉(zhuǎn)移印花法、滲透法、冰花圖案法等等,使鋁表面出現(xiàn)色彩繽紛、艷麗奪目、繁花似錦、令人賞心悅目。近年來應(yīng)用范圍更加廣泛,特別在建筑行業(yè)方面用于門、窗、柱、框架等制作上,既實用牢固、又美化環(huán)境。展望未來、各種新產(chǎn)品將對鋁及其合金的彩色氧化工藝提出更高的要求。
表2 鋁及其合金的一般性能
特 性 | 性 能 | 用 途 |
重量輕 | 鋁的比重是2.702,于銅(比重8.9)或鐵(比重7.9)比較,約為它們的1/3,鋁制品重量輕,可節(jié)約搬運及加工費用。 | 用于制造汽車、飛機(jī)、鐵路車輛、船舶、高層建筑和重量輕的容器等。 |
強(qiáng)度好 | 鋁的機(jī)械性能不如鋼鐵,但它的強(qiáng)度高,制成的純鋁顯微硬度30公斤/毫米2,鋁合金400~600公斤/毫米2,特殊情況達(dá)1200~1500公斤/毫米2強(qiáng)度比普通鋼好,也可以喝特殊鋼媲美。 | 用于制造橋梁(特別是吊橋,可動橋)飛機(jī)、壓力容器、建筑結(jié)構(gòu)材料,小五金等。 |
加工容易 | 鋁的延展性優(yōu)良,易于擠出中控型材和拉伸加工。 | 框架,化妝用品、制筆另件、一般用品及各種容器,光學(xué)儀器等。 |
美觀 | 鋁及其合金表面有氧化膜,呈銀白色,經(jīng)過人工氧化處理后,有氧化膜加厚。可以染成各種美麗的顏色,也可用涂刷法制造出各種美觀動人的彩色圖案來。 | 建筑壁板、器具裝飾、無線電,標(biāo)牌,家用電器等。 |
耐蝕性,耐氣候性好 | 鋁及其合金表面生成硬而致密的氧化膜層,很多物質(zhì)對它不產(chǎn)生腐蝕作用,在工業(yè)地區(qū),沿海地區(qū)使用也會有很優(yōu)良的耐久性。 | 門板、車廂、船舶外部覆蓋材料,廚房器具、化學(xué)物品、裝置、屋頂瓦板、電動洗衣機(jī)等。 |
耐化學(xué)藥品 | 對硝酸、冰醋酸、過氧化氫等化學(xué)藥品,有非常好的耐藥性。 | 用于化學(xué)藥品裝置。 |
導(dǎo)熱、導(dǎo)電性好 | 導(dǎo)熱、導(dǎo)電率僅次于銅,約為銅鐵8~4倍。由于氧化膜不導(dǎo)電而且是一種良好的絕緣材料,因為純鋁氧化膜電阻系數(shù)為109,歐姆厘米2,可做鋁導(dǎo)線 | 電線、母線接頭、熱交換電、散熱器,電飯鍋等 |
對光、熱電波的反射性好 | 對光的反射率,拋光鋁為70%,高純度鋁經(jīng)機(jī)械拋光后為94%,比銀(92%)還好,鋁對熱輻射和電波也有很好的反射性能。 | 照明器材、反射鏡、屋頂瓦板、拋物面天線、冷藏庫、投光器、冷暖器的隔熱材料 |
沒有磁性 | 鋁是非磁性體 | 船上用的羅盤天線、操舵室的用具等。 |
無毒 | 鋁本身沒有毒性,它與大多數(shù)食品接觸時溶出量很微小。同時由于表面光滑容易清洗,故細(xì)菌不易停留繁殖。 | 食具、食具包裝、裝魚罐、魚倉、醫(yī)療機(jī)器,食品容器。 |
有吸音性 | 鋁對音響師非傳播性,有吸收聲波的性能,能降低噪音。 | 用于室內(nèi)天棚板 |
耐低溫 | 鋁在溫度低時,它的強(qiáng)度反而增加,因為它是理想的低溫裝置材料 | 業(yè)務(wù)性冷藏庫,冷凍庫,南極雪上車輛,氧及氫的生產(chǎn)裝置。 |
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