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　　随着科技进步和工业的发展，铝以其密度小（纯铝的密度2.7g/cm3）、机械性能好和易于加工成型等优异性能，在航空、家电、仪表和建筑行业得到了日益广泛的应用，如家电中，海尔生产的电冰箱、展柜，海信生产的电视机均使用了铝制品。目前，全世界铝消耗量的12%~15%以上用于汽车工业，有些发达国家已超过18%，并且汽车的铝化程度有与日俱增之势，见表[1]1。铝材的应用比例已由1980年的4%提高到2000年的12.5%，预计在2010年可达到25%以上，将部分代替钢铁成为汽车制造的基础材料。欧美等国已开发出全铝汽车，预计在不久的将来会投放市场。

表1轿车用铝量（铝化率）的变化

　　铝合金因其独特的性能而被广泛应用，但其化学性质极其活泼，不稳定，容易被腐蚀，需要很好地进行表面处理，改善和提高其表面性能，提高耐蚀性，增强涂层附着力，进而扩大其应用领域。

　　传统的铝及铝合金的表面处理工艺较多，也比较成熟，主要包括阳极氧化、铬酸盐转化、铬酸盐—磷酸盐转化以及单宁酸盐转化等工艺。

　　1.铝及铝合金的电化学氧化

　　铝及铝合金的电化学氧化，是在电解液中，铝件作为阳极，在外加电流的作用下形成氧化膜，因而通常称为阳极氧化。

　　阳极氧化按溶液性质及膜层性质可分为硫酸、草酸、硬质及瓷质阳极氧化，氧化膜具有很好的吸附能力，易于染成各种颜色，加强装饰作用；与涂料的结合力强，适合于涂装打底用。

　　铝及铝合金的阳极氧化实质上就是水的电解[2]：

　　电解液通电后在电流的作用下发生水解，在阴极放出氢气

　　2H++2e=H2                                         (1)                                                            

　　带负电荷的阴离子向阳极移动，在阳极释放电子

　　4OH---4e=2H2O+O2                           (2)

　　一部分新生（原子）氧与阳极铝反应，生成无水氧化铝膜

　　2Al+3[O]=Al2O3                             (3)

　　现有的阳极氧化工艺大都采用酸性电解液。当然，采用不同种类的电解液，可以得到阻挡型氧化膜和多孔型氧化膜，如在硫酸、铬酸、磷酸及草酸的电解液中，可以得到多孔型氧化膜；在硼酸—硼酸钠溶液、酒石酸铵、柠檬酸、马来酸及乙二醇的电解液中，可以得到阻挡型的氧化膜。

     2.铝及铝合金的化学转化

　　2.1铬酸盐转化膜

　　该处理方法于1950年起源于美国，包括两种方法，即碱性铬酸盐膜及酸性铬酸盐膜。

　　2.1.1碱性铬酸盐膜

　　工艺流程如下：脱脂—水洗—水洗—碱蚀—水洗—水洗—出光—水洗—水洗—转化—水洗—封闭

　　碱性铬酸盐膜处理液的主要成分是2~3%碳酸钠和0.5%重铬酸钾溶液。在82~87℃时，浸渍时间10~20分钟，形成由铝氧化物和分散的铬酸盐—氧化物组成的灰色多孔薄膜，其厚度约1.0~2.5μm。

　　这是一种很古老的成膜工艺，一种组分与基体反应至某一极点，而另一种组分在反应的机体上形成氧化物膜。

　　在5%热的重铬酸钾溶液中封闭能达到最大的耐蚀性。所得的膜性能取决于处理液中碳酸盐与铬酸盐的正确比值。

　　随着技术的不断进步，此种方法因能耗大而逐步被酸性铬酸盐法取代。至今碱性铬酸盐法已很少使用。

　　2.1.2酸性铬酸盐膜[3，4]

　　采用该方法处理的铝及铝合金转化膜，呈黄色至彩虹色。影响转化膜颜色的主要是Cr6+，其在膜中的含量越高，膜的颜色越深。

　　工艺流程如下：脱脂—水洗—水洗—碱蚀—水洗—水洗—出光—水洗—水洗—转化—水洗—纯水洗—封闭

　　将表面洁净的铝及铝合金浸入到铬酐8—10g/L，氟化钠0.5g/L，PH=1.5—2.0的溶液中处理60—90秒或铬酐4g/L，氟化钠0.5g/L，亚铁氰化钾0.5g/L，缓蚀剂0.5g/L的溶液中处理5—10分钟，即可得到酸性铬酸盐转化膜。

　　简要成膜机理如下：

　　在含氟的铬酸盐溶液中，工件表面发生局部电化学反应：

　　阳极：2Al—6e=2Al3+                        (4)

　　阴极：6H++6e=6H                          (5)

　　氟离子促进铝表面腐蚀，加速Al3+的生成。

　　在金属溶液两相界面上，由于PH升高促使Cr2O72-转化成CrO42-，并在阴极上发生Cr6+被氢原子还原生成Cr（OH）3：

　　6H+H2Cr2O7=2Cr（OH）3+H2O              (6)

　　含有C6+及C3+的化合物：

　　2Cr（OH）3+CrO42-+2H+=Cr（OH）3Cr（OH）.CrO3+H2O    (7)

　　铝在成膜中的化学成分：

　　3Al3++6OH-=Al2O3+H2O                      (8)

　　其膜的主要成分是Al2O3.Cr（OH）3Cr（OH）.CrO3。

　　刚成的新鲜膜成胶态，易碰伤，老化处理后膜坚固，与基材附着良好。该膜具有憎水性，其外观为黄色至彩虹色，当膜受到外力作用遭到破坏时，表面上由于Cr6+的渗出会使其再钝化[5]。而以Cr6+、F-及亚铁氰化钾为主要成分的促进型处理液形成膜的成分为CrFe（CN）6.6Cr（OH）3H2CrO4.4Al2O3.8H2O。

　　虽然铝及铝合金的铬酸盐转化膜具有极高的耐蚀性，同时由于膜外观美丽而直接用于装饰，但其致命的弱点是含有有毒的六价铬，其对人体及环境的危害已经促使人们积极开展有效替代技术的研究。铬在美国环保局（EPA）最危险材料表中排名第17位的剧毒材料，一直被要求从工作场所中取消。动物试验研究表明，吸入的六价铬可导致动物肿瘤病的发生。因此EPA对使用六价铬有严格的空气排放要求和固体废弃物处置规定。美国职业健康安全委员会（OSHA）对工人所能暴露接触六假铬的量作出了规定，并建议六假铬允许暴露极限从50μg/m3减少到1μg/m3。欧盟车辆报废指令已经对2002年7月1日后进入欧洲的每辆车作出了最多只能使用2克六价铬的规定。另外，欧盟于2003年1月23日公布的《关于在电子电气设备中禁止使用某些有害物质的指令》（ROHS）已经于2006年7月1日正式实施了。根据ROHS指令的要求，投放于欧盟市场的电气和电子产品单机的六价铬含量不得高于1000PPm。