淺談車用鋁合金的表面處理技術
鋁合金材料,在汽車行業(yè)的應用越來越廣泛,不僅順應了當前汽車電動化、輕量化、節(jié)能化的潮流,而且具有成型溫度低、加工性能好、可鍛性和可塑性優(yōu)良等優(yōu)點,同時易于回收再利用,具有較高的環(huán)保優(yōu)勢和成本效益。為了使鋁合金材料與汽車涂裝工藝更好地融合、保障產(chǎn)品質(zhì)量與駕乘安全,掌握好車用鋁合金的表面處理技術尤為重要。其常見的表面處理技術有鈍化、陽極氧化、有機涂層等。
鋁合金鈍化是通過將基材浸入鈍化液中發(fā)生化學反應,在表面形成一層致密、連續(xù)、牢固、均勻的氧化膜,提高基材的抗腐蝕性能。常用的鈍化工藝主要包含除油、超聲波清洗、活化、鈍化等幾個步驟。鈍化處理無需外部電源和特殊夾具,不受尺寸限制,生產(chǎn)率高,處理成本低,對于需要處理大量復雜結構和零部件的造車行業(yè)而言是理想的選擇。
影響鈍化性能的主要影響因素有:①鈍化劑的成分。目前用于鋁合金鈍化的鈍化劑主要分為鉻酸鹽鈍化和無鉻鈍化,防腐性能通常為:六價鉻鈍化>三價鉻鈍化>無鉻鈍化。通常情況下,氧化鉻的濃度越高,鈍化層的厚度越大,防腐性能和耐磨性能越好。雖然六價鉻鈍化的質(zhì)量最好,但是因環(huán)保要求,現(xiàn)在主要采用三價鉻鈍化和無鉻鈍化。無鉻鈍化則包括鋯鈦處理、硅烷處理、鈷鹽鈍化、高錳酸鹽鈍化、稀土鈍化等,其防腐性能也比鉻酸鹽鈍化遜色很多。雖然出于環(huán)保,很多地區(qū)要求使用無鉻鈍化,但目前無鉻鈍化還不能完全代替鉻酸鹽鈍化,這需要在實際設計生產(chǎn)中進行考慮。②鈍化工藝。溫度、pH值等工藝參數(shù)以及活化工序、除灰工序、二次鈍化等,對產(chǎn)品的防腐性能均有影響。③鋁合金的成分。合金元素(尤其是銅、硅元素)含量不同,鈍化過程中形成鈍化膜的厚度和致密度也不同,防腐性能也有很大差異,通常純度越高鈍化效果越好。
3. 有機涂層
有機涂層也是汽車鋁合金廣泛使用的表面處理方式之一,常用的有電泳和噴涂。
電泳是在直流電場作用下,帶電荷的涂料離子移動到陰極并與陰極表面所產(chǎn)生的堿性作用形成不溶解物,沉積于鋁合金表面,形成連續(xù)致密的涂裝保護膜。電泳可以改善鋁合金表面的光澤度、顏色以及防腐性能,廣泛應用于車身結構件和覆蓋件以及汽車零件上,如全鋁車身、一體壓鑄等。而汽車車身防腐涂層主要采用電泳工藝,車身材料一般比較復雜,有各種牌號的鋼板、熱成型鋼板、鍍鋅鋼板、鋁合金等,因此對于整車廠,車身電泳的工藝要適用于各種材料。在電泳之前,需要把金屬零件表面所附著的各種異物(如油污、灰塵等)去除,提供適合于電泳要求的良好基底,增強電泳附著力。電泳之前的預處理工藝因此就顯得非常重要,預處理一般包括脫脂、表調(diào)、磷化、鈍化等工藝。因此車身電泳前處理要根據(jù)鋁合金材料使用比例適當?shù)恼{(diào)整。
噴涂是將粉末或液態(tài)漆等涂料均勻地噴涂在鋁合金表面,形成一層保護膜。汽車鋁合金噴涂工藝主要用于防腐要求和外觀要求比較高的零件上,應用最多的是鋁車輪。
影響鋁合金電泳和噴涂工藝的主要因素包括:①預處理;②電泳或噴涂工藝參數(shù);③鋁合金成分和表面狀態(tài)。
除了鈍化、陽極氧化和有機涂層外,車用鋁合金常用的表面處理工藝還有噴砂、拋光、拉絲等。
拋光是將鋁合金浸入拋光液中發(fā)生化學反應,氧化膜的不斷生成、溶解使零件表面被整平,達到高度光滑和光澤的外觀。拋光除了能得到物理、化學清潔度的表面,達到理想的外觀要求外,還能除去鋁合金表面的機械損傷層和應力層,得到機械清潔度的表面,有利于防止零件的局部腐蝕,提高機械強度、延長零件使用壽命。拋光和鈍化都是鋁合金常用的表面處理技術,但作用和目的不同。拋光可以提高表面的光滑度和減少粗糙度,通常用于改善外觀或減少摩擦;鈍化可以提高零件的防腐性能,通過在金屬表面形成保護層來延遲金屬的腐蝕。
拉絲工藝主要汽車裝飾條上,通過拉伸鋁及鋁合金材料使其表面形成細小的絲狀物。拉絲紋路可以根據(jù)造型設計變化,一般可以做到每根細紋的紋路都清晰可見,以達到改變外觀的目的,提高汽車飾件的質(zhì)感和高檔感。
來源:涂料工業(yè)