鋁合金型材的表面處理是提升其性能、外觀和耐用性的關(guān)鍵工序,不同處理方法對應(yīng)不同的功能需求(如防腐、耐磨、裝飾性等)。
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一、化學(xué)轉(zhuǎn)化處理(基礎(chǔ)防護類)
這類處理通過化學(xué)反應(yīng)在型材表面形成一層薄而致密的轉(zhuǎn)化膜,主要作用是提高后續(xù)涂層的附著力,同時提供基礎(chǔ)防腐能力,通常作為預(yù)處理工序使用。
1. 鉻酸鹽轉(zhuǎn)化處理(傳統(tǒng)工藝,逐步受限)
原理:將型材浸入含鉻酸鹽的溶液中,鋁與溶液發(fā)生化學(xué)反應(yīng),在表面生成以鉻酸鋁為主的鈍化膜(厚度約 0.5-2μm)。
特點:膜層具有良好的耐蝕性和涂漆附著力,但因六價鉻具有毒性,目前已被歐盟 RoHS 等環(huán)保法規(guī)限制,僅在部分特殊工業(yè)場景(如軍工、高耐蝕需求)有限使用,民用領(lǐng)域逐步被無鉻工藝替代。
應(yīng)用:傳統(tǒng)汽車零部件、軍工產(chǎn)品的預(yù)處理。
2. 無鉻轉(zhuǎn)化處理(環(huán)保替代工藝)
原理:采用鋯、鈦、硅烷等環(huán)保型化學(xué)劑,通過吸附或化學(xué)反應(yīng)在型材表面形成無鉻鈍化膜(厚度約 0.1-1μm),性能接近鉻酸鹽膜,且符合環(huán)保要求。
特點:無毒性、污染小,附著力和耐蝕性滿足大部分民用需求,是當(dāng)前主流的預(yù)處理方案。
應(yīng)用:建筑型材、家用電器、電子設(shè)備外殼的涂漆前預(yù)處理。
二、陽極氧化處理(高耐蝕 + 裝飾類)
陽極氧化是鋁合金型材最常用的表面處理方法之一,通過電解反應(yīng)在型材表面生成氧化膜(Al?O?),膜層可自主調(diào)控厚度和顏色,兼具防護與裝飾功能。
1. 普通陽極氧化(本色 / 著色)
原理:以鋁合金為陽極,放入硫酸、草酸等電解液中,通電后陽極發(fā)生氧化反應(yīng),生成多孔的氧化膜(厚度通常 5-20μm);若需著色,可在氧化后將型材浸入有機染料或無機顏料溶液,色素分子填入氧化膜的微孔中,再通過封孔(熱水、蒸汽或鎳鹽封閉)堵塞微孔,提升耐蝕性。
特點:
耐蝕性強:氧化膜不溶于水,能隔絕空氣和水分對基材的侵蝕;
裝飾性好:可染成黑色、香檳色、銀白色等多種顏色,膜層均勻有光澤;
耐磨性優(yōu):氧化膜硬度高于基材(HV 300-500),能抵抗輕微刮擦。
應(yīng)用:建筑門窗型材、家具框架、散熱器、戶外欄桿等。
2. 硬質(zhì)陽極氧化(工業(yè)耐磨類)
原理:采用低溫度(0-10℃)、高濃度硫酸電解液,通過調(diào)整電流和電壓,生成厚且致密的氧化膜(厚度 20-150μm,最高可達 300μm),膜層硬度更高(HV 400-1200)。
特點:突出的耐磨性、耐高溫性(可承受 200℃以上高溫)和絕緣性,顏色多為灰色或黑色(因膜層厚,染色效果有限),且膜層具有一定的韌性,不易開裂。
應(yīng)用:工業(yè)機械零件(如氣缸、活塞、導(dǎo)軌)、醫(yī)療器械(手術(shù)器械)、航空航天零部件(輕量化且耐磨需求)。
三、涂層處理(高裝飾 + 多樣化功能類)
通過在型材表面噴涂或包覆一層有機 / 無機涂層,實現(xiàn)更豐富的外觀效果和特定功能(如耐候、抗污、隔熱),主流工藝包括粉末噴涂、氟碳噴涂、電泳涂漆等。
1. 粉末噴涂(民用主流,高性價比)
原理:將干燥的粉末涂料(主要成分為環(huán)氧樹脂、聚酯樹脂)通過靜電噴槍吸附在型材表面(利用靜電吸附原理,涂層均勻),然后送入高溫烤箱(180-220℃)固化,形成連續(xù)的涂層(厚度 50-120μm)。
特點:
顏色豐富:可定制啞光、高光、金屬色、紋理色(如木紋、石紋),滿足多樣化裝飾需求;
環(huán)保無溶劑:粉末涂料不含揮發(fā)性有機物(VOC),無環(huán)境污染;
耐候性好:戶外使用可抵抗紫外線、雨水侵蝕,使用壽命可達 15 年以上。
應(yīng)用:建筑外墻型材、陽光房框架、家用衣柜邊框、戶外家具。
2. 氟碳噴涂(高端耐候類)
原理:采用含氟樹脂(如聚偏氟乙烯 PVDF)的涂料,通過噴涂(通常為 “三涂兩烤” 或 “兩涂一烤” 工藝)在型材表面形成涂層(總厚度 40-80μm),氟樹脂分子結(jié)構(gòu)穩(wěn)定,具有極強的耐候性。
特點:
超耐候性:可在 - 50℃至 150℃環(huán)境下長期使用,抗紫外線老化能力極強,戶外使用壽命可達 25 年以上,顏色不易褪色;
抗污性優(yōu):表面張力低,灰塵、雨水易滑落,易清潔;
成本較高:因氟樹脂原料昂貴,工藝復(fù)雜,價格遠高于粉末噴涂。
應(yīng)用:高層建筑外墻型材、機場 / 高鐵站等公共建筑幕墻、沿海地區(qū)戶外設(shè)施(抗海風(fēng)腐蝕)。
3. 電泳涂漆(高精度 + 高附著力類)
原理:將鋁合金型材作為陰極,放入含水溶性樹脂(如環(huán)氧樹脂)的電泳槽中,通電后樹脂分子在陰極(型材表面)沉積,形成均勻的漆膜(厚度 10-30μm),再經(jīng)高溫固化。
特點:
涂層均勻性極佳:可滲透到型材的縫隙、小孔中,無漏涂死角,適合復(fù)雜結(jié)構(gòu)型材;
附著力強:漆膜與基材結(jié)合緊密,不易脫落,耐沖擊性好;
裝飾性細(xì)膩:多為黑色、灰色等低調(diào)顏色,表面光滑有質(zhì)感,常用于室內(nèi)高精度部件。
應(yīng)用:汽車門窗框架、電子設(shè)備外殼(如筆記本電腦邊框)、室內(nèi)精密儀器支架。