铝合金阳极氧化与表面处理技术（第三版）

1.本书首版荣获中国石油和化学工业科技进步奖三等奖、科技图书奖一等奖

2.朱祖芳先生几年的工作经验，倾情奉献

3.铝材开发生产技术人员、表面技术开发研究人员***工具书

 

 

《铝合金阳极氧化与表面处理技术》（第三版）主要介绍铝合金阳极氧化与表面处理技术。书中阐述了阳极氧化膜的形成机理和性能，介绍了阳极氧化、硬质阳极氧化、微弧氧化工艺，讨论了阳极氧化膜着色、染色、封孔和检测技术等，还涉及了铝表面处理生产的环境管理方面的内容。

本书在第二版基础上修改、增补、扩容而成，内容较前两版更加丰富，紧跟国内外生产技术发展、变化，密切结合生产实践和现代化技术应用。

本书可供铝合金材料生产和应用技术人员、表面处理技术人员学习和参考。

 

第1章引论1

1.1铝的耐腐蚀性能2

1.2铝的腐蚀形态8

1.3铝合金14

1.3.1变形铝合金系15

1.3.2铸态铝合金系18

1.4铝合金表面技术概述19

1.5铝的阳极氧化技术21

1.5.1铝阳极氧化膜的特性21

1.5.2铝合金的阳极氧化工艺适应性22

1.5.3铝阳极氧化膜的应用24

1.6铝的其他表面处理技术24

1.6.1铝的化学转化技术25

1.6.2铝的涂装技术25

1.6.3铝的电镀和化学镀26

1.6.4铝的珐琅和搪瓷涂层技术27

1.7我国铝表面处理的工艺现状和创新前景27

1.7.1我国当前铝材表面处理的环境效应的评价28

1.7.2从环境友好出发对铝表面处理工艺创新31

参考文献34

第2章铝的表面机械预处理36

2.1磨光36

2.1.1磨光轮37

2.1.2磨料的选用37

2.1.3磨轮与磨料的黏结38

2.1.4磨光操作要求38

2.2抛光39

2.2.1抛光机理39

2.2.2抛光剂的类型41

2.2.3抛光剂的选择42

2.2.4抛光轮的种类、制作和功用42

2.3抛光机械及操作44

2.3.1抛光机械的主要部件、类型和功用45

2.3.2抛光操作48

2.4磨光、抛光常见问题及解决办法49

2.5其他机械处理方法50

2.5.1喷砂（丸）50

2.5.2刷光50

2.5.3滚光51

2.5.4磨痕装饰机械处理51

参考文献51

第3章铝的化学预处理52

3.1概述52

3.2脱脂53

3.2.1酸性脱脂54

3.2.2碱性脱脂54

3.2.3有机溶剂脱脂55

3.3碱洗56

3.3.1碱洗原理56

3.3.2碱洗工艺57

3.3.3槽液回收及循环利用58

3.3.4长寿命添加剂碱洗工艺60

3.3.5碱洗缺陷及对策62

3.4除灰64

3.4.1硝酸除灰64

3.4.2硫酸除灰65

3.5氟化物砂面处理67

3.5.1典型工艺条件67

3.5.2槽液沉淀物处理方法68

3.5.3缺陷及对策69

参考文献69

第4章铝的化学抛光和电化学抛光70

4.1概论70

4.2化学和电化学抛光历程与机理73

4.2.1化学抛光74

4.2.2电化学抛光75

4.3以磷酸为基的化学抛光工艺76

4.3.1磷酸-硫酸化学抛光76

4.3.2磷酸-硝酸化学抛光78

4.3.3磷酸-硫酸-硝酸化学抛光79

4.3.4磷酸-乙酸-硝酸化学抛光80

4.3.5磷酸为基的化学抛光生产设备81

4.3.6含硝酸的磷酸基化学抛光液的工艺因素81

4.4硝酸-氟化物化学抛光工艺83

4.4.1硝酸-氢氟酸-阿拉伯胶化学抛光83

4.4.2硝酸-氢氟酸-芳香胺化学抛光85

4.5典型的电化学抛光工艺86

4.5.1碳酸钠-磷酸三钠碱性电化学抛光86

4.5.2磷酸-铬酸-硫酸电化学抛光88

4.5.3氟硼酸电化学抛光91

4.5.4硫酸-铬酸电化学抛光92

4.5.5无铬酸电化学抛光93

4.6抛光缺陷及对策94

4.6.1化学抛光缺陷及对策94

4.6.2电化学抛光缺陷及对策95

参考文献96

第5章铝的化学转化处理98

5.1化学转化处理的技术进展98

5.2化学氧化100

5.2.1化学氧化膜的用途100

5.2.2化学氧化膜的性能100

5.2.3化学氧化膜的生长102

5.2.4化学氧化膜的成分102

5.3铬酸盐处理102

5.3.1铬酸盐处理溶液103

5.3.2铬酸盐处理反应104

5.3.3铬化膜的性状104

5.4磷铬酸盐处理105

5.4.1磷铬酸盐处理溶液106

5.4.2磷铬化膜的生成106

5.4.3磷铬化膜的性状107

5.5磷酸盐处理108

5.6无铬化学转化处理108

5.6.1无铬化学转化处理109

5.6.2无铬化学转化膜的性状111

5.7无铬化学转化技术的研究动态112

5.7.1有机硅烷处理112

5.7.2稀土盐转化处理113

5.7.3有机酸转化处理114

5.7.4SAM处理114

5.8化学转化膜的鉴别114

5.8.1外观检验115

5.8.2膜厚检验115

5.8.3附着性检验115

5.8.4腐蚀试验115

参考文献115

第6章铝阳极氧化与阳极氧化膜117

6.1铝阳极氧化的过程118

6.1.1铝阳极氧化按照电解溶液性质的分类118

6.1.2铝阳极氧化的反应过程120

6.1.3阳极氧化过程中铝合金合金化成分的影响122

6.2阳极氧化膜的结构与形貌123

6.2.1阳极氧化膜的多孔型结构与形貌的直接观测123

6.2.2阳极氧化膜的结构模型和结构参数125

6.2.3多孔型阳极氧化膜的微孔形成127

6.3多孔型阳极氧化膜的厚度、结构和成分128

6.3.1阻挡层的厚度128

6.3.2多孔层的厚度和结构129

6.3.3阻挡层的成分131

6.3.4多孔层的成分132

6.4结晶性阳极氧化膜的生长134

6.5阳极氧化膜的生成机理136

6.5.1壁垒型阳极氧化膜136

6.5.2多孔型阳极氧化膜138

参考文献139

第7章装饰与保护用铝的阳极氧化141

7.1概述142

7.2铝合金基体是阳极氧化膜性能的基础146

7.2.1变形铝合金的阳极氧化适应性147

7.2.2铸造铝合金的阳极氧化适应性148

7.2.36×××系铝合金主要合金化元素及杂质的影响150

7.3第2相析出物对铝阳极氧化的影响152

7.3.1第2相影响缘由152

7.3.2第2相影响阳极氧化的分析155

7.4铸造铝合金阳极氧化158

7.4.1铸造铝阳极氧化工艺159

7.4.2外加电源波形对铸造铝阳极氧化的影响161

7.4.3工艺参数对铸造铝阳极氧化的影响163

参考文献164

第8章阳极氧化工艺166

8.1硫酸阳极氧化工艺166

8.1.1硫酸阳极氧化工艺规范167

8.1.2阳极氧化工艺参数的影响168

8.1.3硫酸溶液中铝离子和杂质的影响177

8.1.4膜厚及其均匀性的控制179

8.1.5阳极氧化膜的缺陷及其防止方法180

8.1.6硫酸交流阳极氧化182

8.2其他酸阳极氧化工艺182

8.2.1铬酸阳极氧化工艺182

8.2.2草酸阳极氧化工艺184

8.2.3磷酸阳极氧化工艺185

参考文献187

第9章铝的硬质阳极氧化189

9.1概述189

9.2硬质阳极氧化与铝合金材料的关系190

9.3硫酸溶液的硬质阳极氧化192

9.4硫酸硬质阳极氧化工艺参数的影响194

9.5非硫酸溶液或非单一硫酸溶液的硬质阳极氧化196

9.5.1草酸溶液的硬质阳极氧化196

9.5.2以硫酸为基础的混合酸硬质阳极氧化197

9.5.3其他混合有机酸硬质阳极氧化198

9.5.4硬质阳极氧化复合技术199

9.6硬质阳极氧化电源波形的改进和脉冲阳极氧化200

9.6.1直流脉冲硬质阳极氧化201

9.6.2交直流叠加硬质阳极氧化202

9.6.3电流反向法硬质阳极氧化203

9.6.4脉冲硬质阳极氧化膜的性能204

9.7铸造铝合金硬质阳极氧化205

9.8硬质阳极氧化膜的性能及检验206

参考文献211

第10章铝及铝合金的微弧氧化213

10.1概述213

10.2微弧氧化现象及其特点214

10.3微弧氧化的基本设备218

10.4微弧氧化工艺220

10.4.1微弧氧化槽液成分220

10.4.2微弧氧化工艺221

10.5微弧氧化膜的主要性能222

10.6微弧氧化技术的应用226

参考文献230

第11章铝阳极氧化膜的电解着色231

11.1概述231

11.2电解着色机理233

11.2.1电解着色阳极氧化膜233

11.2.2电解着色时金属离子和氢离子的放电234

11.2.3阻挡层及其散裂脱落235

11.2.4直流电解着色特点236

11.2.5电解着色的电源波形236

11.2.6电解着色的发色原理236

11.3锡盐电解着色237

11.3.1锡盐着色溶液的稳定方法238

11.3.2添加剂的开发现状238

11.3.3典型的锡盐电解着色工艺242

11.3.4锡盐电解着色工艺参数的影响243

11.4镍盐电解着色246

11.4.1镍盐电解着色的优缺点246

11.4.2交流镍盐电解着色247

11.4.3直流镍盐电解着色249

11.4.4镍盐电解着色的电化学研究250

11.5其他金属盐电解着色252

11.5.1锰酸盐电解着色254

11.5.2硒酸盐电解着色254

11.6干涉光效应着色的工业应用255

11.6.1多色化工艺的特点和发展256

11.6.2利用扩孔处理显色256

11.6.3利用调整阻挡层与孔底的显色258

11.6.4典型的多色化着色生产工艺259

参考文献260

第12章铝阳极氧化膜的染色261

12.1染色对氧化膜的要求261

12.2染料染色机理262

12.2.1有机染料染色机理262

12.2.2无机染料染色机理263

12.3有机染料的选择263

12.3.1几种有机染料的特性264

12.3.2适用有机染料的色系分类266

12.4色彩的组合与调配266

12.5有机染料染色工艺267

12.5.1工艺流程267

12.5.2染色液的配制方法267

12.5.3有机染料染色工艺规范268

12.5.4染色液中杂质离子的影响及控制272

12.5.5操作注意事项272

12.5.6染色后的封孔处理273

12.5.7常用有机染料染色工艺实例274

12.5.8染色问题的产生原因及排除方法276

12.5.9不合格染色膜的褪色278

12.5.10染色废液的再生和处理278

12.6无机染料染色工艺279

12.6.1无机染色的化学反应279

12.6.2常用无机染色工艺规范280

12.7染色的特殊方法282

12.7.1双色染色工艺282

12.7.2渗透染色工艺282

12.7.3花样染色工艺283

12.7.4转移印花工艺283

12.7.5感光染色工艺284

12.7.6印染染色法284

参考文献284

第13章铝阳极氧化膜的封孔286

13.1封孔技术的发展及分类286

13.2封孔质量的品质要求287

13.3热封孔工艺288

13.3.1热封孔机理288

13.3.2沸水封孔参数对封孔质量的影响291

13.3.3水中杂质的影响293

13.3.4封孔灰的防止措施293

13.4冷封孔工艺294

13.4.1冷封孔机理294

13.4.2冷封孔的溶液因素295

13.4.3冷封孔的工艺参数296

13.4.4冷封孔的后处理297

13.4.5冷封孔工艺的控制299

13.5高温水蒸气封孔工艺300

13.6无机盐封孔工艺301

13.6.1铬酸盐封孔301

13.6.2硅酸盐封孔302

13.6.3乙酸镍封孔303

13.7新型中温封孔304

13.7.1无镍中温封孔304

13.7.2无重金属的中温封孔306

13.7.3“无金属”的中温封孔306

13.8有机物封孔技术307

13.8.1有机酸封孔307

13.8.2其他非水溶液的有机物封孔308

13.9封孔引起的阳极氧化膜缺陷308

参考文献310

第14章铝阳极氧化膜的电泳涂漆312

14.1电泳涂漆概述312

14.1.1电泳漆和电泳涂漆的主要术语312

14.1.2铝及铝合金电泳涂漆原理313

14.2电泳漆315

14.2.1有色及消光电泳317

14.2.2消光电泳原理317

14.2.3有色电泳319

14.2.4有光电泳和消光电泳的区别319

14.2.5铝及铝合金丙烯酸阳极电泳漆的主要成分及指标320

14.3铝及铝合金电泳涂漆工艺320

14.3.1前处理321

14.3.2电泳涂漆处理321

14.4铝及铝合金电泳涂漆的影响因素322

14.4.1阳极氧化工艺的影响322

14.4.2氧化后水洗的影响323

14.4.3电解着色的影响323

14.4.4电泳工艺的影响323

14.5电泳涂漆通用设备要求326

14.5.1槽体及循环系统326

14.5.2阴极327

14.5.3电源327

14.5.4精制（IR）系统328

14.5.5回收系统329

14.5.6加漆系统329

14.5.7固化炉330

14.5.8有光电泳和消光电泳的设备区别330

14.6工艺条件及槽液管理330

14.6.1工艺条件330

14.6.2槽液管理331

14.6.3消光电泳与有光电泳槽液管理差异333

14.7阳极氧化电泳涂漆复合膜常见缺陷的起因及防治333

14.8电泳涂漆产品的质量要求及执行标准336

参考文献337

第15章铝及铝合金粉末静电喷涂339

15.1粉末喷涂的概述339

15.1.1粉末喷涂的特点340

15.1.2粉末喷涂原理341

15.2粉末静电喷涂设备342

15.2.1高压静电喷枪342

15.2.2喷粉室343

15.2.3供粉系统344

15.2.4粉末回收系统344

15.2.5固化炉346

15.2.6喷涂设备的发展趋势347

15.3粉末涂料348

15.3.1粉末涂料的分类348

15.3.2粉末涂料的特性350

15.3.3粉末涂料的发展方向351

15.4铝合金粉末静电喷涂流程352

15.4.1粉末喷涂前处理工艺352

15.4.2粉末静电喷涂工艺357

15.4.3固化工艺358

15.4.4粉末喷涂的主要影响因素358

15.5铝合金粉末及喷涂产品的性能指标364

15.5.1铝合金建筑型材用粉末的性能指标及测试方法364

15.5.2铝合金建筑型材粉末涂层的性能指标及测试方法364

15.5.3铝合金电子产品粉末涂层的性能指标及测试方法366

15.5.4铝合金汽车外结构件粉末涂层的性能指标及测试方法366

15.6粉末喷涂中常见缺陷及解决方法368

15.6.1喷涂过程中的缺陷及解决方法368

15.6.2粉末喷涂涂层缺陷及解决方法369

15.7粉末喷涂的木纹纹理处理373

15.7.1粉末喷涂木纹产品的分类374

15.7.2粉末喷涂木纹产品的工艺374

15.7.3转印木纹纸的要求375

15.7.4木纹粉末的要求376

15.7.5喷粉木纹产品的性能指标376

15.7.6喷粉木纹产品的常见问题及解决办法377

参考文献378

第16章铝及铝合金的液相静电喷涂380

16.1液相静电喷涂概述380

16.1.1液相喷涂特点380

16.1.2静电喷涂的原理及优缺点381

16.2液相静电喷涂的主要设备382

16.2.1喷涂机382

16.2.2喷漆室386

16.2.3涂料供给输送系统389

16.2.4换色阀390

16.3液相静电喷涂用涂料390

16.3.1溶剂型涂料390

16.3.2水性涂料393

16.4液相静电喷涂流程394

16.4.1前处理工艺395

16.4.2调漆工艺395

16.4.3喷涂工艺398

16.4.4固化工艺405

16.4.5液相静电喷涂主要影响因素405

16.5铝合金液相喷涂产品性能及指标407

16.5.1铝合金建筑型材氟碳喷漆涂层407

16.5.2铝合金建筑型材丙烯酸喷漆涂层408

16.5.3汽车用溶剂型喷漆涂层409

16.5.4水性丙烯酸喷漆涂层410

16.5.5汽车用水性喷漆涂层411

16.6液相喷涂过程及产品的常见缺陷和解决方法413

16.6.1液相喷涂过程的常见缺陷和解决方法413

16.6.2液相喷涂产品的常见缺陷和解决方法414

参考文献417

第17章铝及铝合金的辊涂419

17.1辊涂概述419

17.1.1辊涂原理419

17.1.2常用涂料420

17.2铝卷材辊涂工艺422

17.2.1引入部分422

17.2.2前处理部分423

17.2.3化学预处理的品质控制425

17.2.4涂装部分427

17.2.5铝卷材的烘烤和冷却428

17.2.6引出部分430

17.3铝板材辊涂工艺431

17.4铝卷材辊涂质量的主要影响因素432

17.4.1铝卷材坯料质量的影响432

17.4.2涂料施工性能及黏度变化的影响433

17.4.3涂料中颜料粒度的影响434

17.4.4涂装辊材质及涂装辊质量的影响434

17.5铝卷材辊涂的标准及质量要求435

17.5.1性能指标436

17.5.2外观质量436

17.5.3涂装过程的质量控制437

17.5.4成品常见缺陷产生原因及控制措施438

17.6铝材辊涂的发展方向439

参考文献440

第18章铝及铝合金的电镀442

18.1铝及其合金制件电镀的重要性442

18.2铝及其合金的化学物理特性443

18.3镀前预处理方法443

18.3.1预处理常规方法及工艺规范443

18.3.2预处理的特殊方法444

18.4预处理特殊方法的工艺规范及电镀实例444

18.4.1盐酸活化直接镀硬铬444

18.4.2直接镀锌或闪镀Zn-Fe合金预镀层445

18.4.3直接预镀镍后仿金镀446

18.4.4阳极氧化后电镀446

18.4.5表面条件化处理后电镀448

18.4.6浸锌处理后电镀448

18.5铝及其合金制件化学镀镍451

18.5.1一般概念451

18.5.2化学镀镍机理452

18.5.3化学镀前铝的预处理452

18.5.4化学镀Ni-P合金实例452

18.5.5Ni-P镀层的褪除455

18.6氟硼酸盐浸镍锌（Ni-Zn）合金层电镀455

18.6.1工艺流程455

18.6.2工艺规范456

18.6.3氟硼酸盐浸镍锌（Ni-Zn）合金机理456

18.6.4浸Ni-Zn后电镀工艺456

18.7铝及其合金制件化学镀金457

18.7.1工艺流程457

18.7.2工艺规范457

18.8镀层质量的检验458

18.8.1外观检查458

18.8.2电镀层厚度的测量458

18.8.3镀层孔隙率的测定458

18.8.4结合力试验458

18.8.5镀层显微硬度的测定458

18.8.6镀层耐腐蚀性试验459

18.8.7镀层钎焊性的测试459

18.8.8镀层耐磨性能测试459

参考文献460

第19章阳极氧化膜及高聚物涂层的性能与试验方法462

19.1概述462

19.2外观质量463

19.3颜色和色差464

19.3.1目视比色法464

19.3.2仪器检测法464

19.4阳极氧化膜及高聚物涂层厚度465

19.4.1显微镜测量横断面厚度465

19.4.2分光束显微镜测量透明膜厚度466

19.4.3质量损失法测量阳极氧化膜厚度466

19.4.4涡流法测量阳极氧化膜及高聚物涂层厚度467

19.5阳极氧化膜封孔质量467

19.5.1指印试验468

19.5.2酸处理后的染色斑点试验468

19.5.3酸浸蚀失重试验 469

19.5.4导纳试验470

19.6耐腐蚀性470

19.6.1盐雾腐蚀试验471

19.6.2含SO2潮湿大气腐蚀试验471

19.6.3马丘腐蚀试验472

19.6.4耐湿热腐蚀试验472

19.6.5耐碱腐蚀试验472

19.6.6丝状腐蚀试验473

19.7耐化学稳定性473

19.7.1耐酸试验473

19.7.2耐碱试验474

19.7.3耐砂浆试验474

19.7.4耐洗涤剂试验475

19.8耐候性475

19.8.1自然曝露耐候试验475

19.8.2人工加速耐候试验476

19.9硬度479

19.9.1压痕硬度试验479

19.9.2铅笔硬度试验480

19.9.3显微硬度试验480

19.10耐磨性481

19.10.1喷磨试验仪检测耐磨性481

19.10.2轮式磨损试验仪检测耐磨性481

19.10.3落砂试验仪检测耐磨性482

19.10.4砂纸擦拭检测耐磨性483

19.11附着性483

19.11.1附着性划格试验483

19.11.2附着性仪器试验 484

19.12耐冲击性 484

19.13抗杯突性 485

19.14抗弯曲性486

19.15涂层聚合性能486

19.16阳极氧化膜绝缘性487

19.17阳极氧化膜抗变形破裂性487

19.18阳极氧化膜抗热裂性 487

19.19薄阳极氧化膜连续性 488

19.20耐沸水性 488

19.21光反射性能 489

19.21.1镜面光泽度的测量489

19.21.2反射率测量489

19.22涂层加工性能490

参考文献491

第20章铝表面处理生产的环境管理492

20.1污染物排放限值的规定与环境管理492

20.1.1水污染物排放限值的规定与环境管理493

20.1.2大气污染物排放限值的规定与环境管理498

20.2铝表面处理生产对环境的影响502

20.2.1铝阳极氧化对环境的影响502

20.2.2电泳涂漆对环境的影响505

20.2.3粉末喷涂对环境的影响505

20.2.4液相喷涂对环境的影响507

20.2.5铝表面处理添加剂成分对环境的影响509

20.3铝表面处理水污染物的治理510

20.3.1水污染物的环境管理总则 511

20.3.2水污染物的治理方法511

20.3.3生产用水的循环利用520

20.4铝表面处理大气污染物的治理523

20.4.1粉尘和漆雾的治理方法523

20.4.2硫酸/磷酸雾、氢氧化钠雾、电泳VOCs的治理方法524

20.4.3氮氧化物的治理方法525

20.4.4有机废气的治理方法530

20.5铝表面处理固体物的环境管理533

20.5.1固体废物的定义及其意义534

20.5.2固体废物的管理法规535

20.5.3固体废物的管理体系535

20.5.4固体物的治理原则——有害固体污染物（危废）的管理与铝泥渣的资源化利用536

参考文献538

附录541

附录1我国主要变形铝及铝合金牌号以及主要合金化元素的成分541

附录2我国主要铸造铝合金的牌号及主要合金化元素成分543

附录3铝阳极氧化槽液的化学分析规程543

附录4有关铝阳极氧化膜及高聚物涂层的性能与试验方法的国家标准和国际标准一览表549

附录5铝表面处理的主要参考读物556

第三版前言

本书版在2003年完成并于2004年由化学工业出版社出版，距今已有十六七个年头了。第二版在2009年完成修改增补，于2010年出版，距今已有十余年。第二版初衷是为了适应当时建筑铝型材门窗的有机聚合物涂层工艺迅猛发展的形势，重点强化了有机聚合物涂层工艺的内容，请余泉和先生将版的“有机高聚物涂层工艺”一章扩充为四章，即电泳涂漆、静电粉末喷涂、静电液相喷涂及辊涂。同时对“铝的化学转化处理”“铝阳极氧化膜的电解着色”以及“铝阳极氧化膜及高聚物涂层的性能与试验方法”三章的内容进行了较大范围的增补修改。

第二版发行至今的十余年中，尽管在世界范围内并没有出现革命性的创新工艺，但是技术进步还是有目共睹的。尤其在我国，铝材表面处理的工艺多样性、原辅材料和技术装备的完善、产品品质的提升、国家标准的更新、环境管理的完善以及技术队伍的成长，都发展到一个全新的高度。我国铝材表面处理生产的工艺水平和产品质量，虽然目前还存在企业之间、行业和地区之间的不平衡，其中某些技术与国际先进水平比较可能还有一些差距，但是就工业生产总体而言，我国与国际先进水平已经较好接轨，甚至还有所超越，尤其在建筑铝型材方面已经稳居世界大国和强国的地位。非建筑用铝材的阳极氧化工艺迅猛发展，包括汽车内外装饰件、电子产品壳体等习惯称作“小氧化”以及铸态铝合金的阳极氧化等方面，但是亟待提高工艺水平、完善工艺规范和统一产品性能标准。本书第三版力图总结国内外铝合金表面处理技术的发展过程,重点介绍铝合金成分、结构、状态与阳极氧化膜性能之间的关系，在有机聚合物涂层中进一步融入我国的实际生产经验，并且强调和推进表面处理的环境管理。

2015年，化学工业出版社责任编辑鉴于本书前两版已经印刷十余次，印数已达两万多册，建议增补修改出版第三版，由于本人年近八旬，当时未敢动笔。2016年由于同行的友好支持、积极鼓励，并给予具体的帮助，本人收到从日本和欧洲新出版的技术书籍和杂志以及几次国际铝表面处理会议的论文，更由于本人身体状况有些改善，遂跃跃欲试开始动笔。2017年本人访问过我国几家非建筑铝合金表面处理企业，接触从事装饰铝合金材料或部件阳极氧化的技术人员和有关企业，在技术思路和信息方面稍有酝酿和铺垫，才决定动手组织，进行增补修订的准备。为了更好地与生产实际结合，邀请生产线的技术专家参与修改增补。

第三版的修订构思是，本人对原第1章“引论”进行全面更新、修改和增容，根据国内外铝表面处理技术的发展，特别是我国的工业发展现状和动向，从环境友好和节能降耗的高度出发，提出我国铝表面处理工业发展的新思路和新观点。鉴于铝合金的腐蚀性能和腐蚀形态对于分析理解表面处理膜层的寿命和处理表面膜层缺陷的重要意义，第1章对铝合金的腐蚀形态和腐蚀机理增添了必要的内容，其中铝合金特征性的丝状腐蚀和层状腐蚀的更新增添内容较多。第三版还新增加第7章“装饰与保护用铝的阳极氧化”，是在基本未改动第2版第7章（现第8章）“阳极氧化工艺”的基础上，从技术发展的历史角度更为系统和全面撰写的。第二版原第7章主要是以建筑用铝型材阳极氧化为中心的工艺，由于非建筑的装饰用阳极氧化技术持续发展扩大，新版第7章从国外和我国铝阳极氧化的技术进步和生产发展出发，全面总结各种类型的铝阳极氧化技术，并提出阳极氧化工艺中必要的概念、术语及工艺参数，并从建筑用表面处理扩大推广到非建筑用的广阔领域。新版第7章还增加光亮阳极氧化和铸态铝合金阳极氧化两方面内容，也适当涉及相关的着色和封孔的新工艺和新思路。

根据出版社和读者的意见，希望铝合金有机聚合物涂装的内容更加结合实际操作，以更有效地指导生产实践，为此邀请有关企业生产线具有实际操作经验的技术骨干参与进行修改补充。原第13章电泳涂漆请三星铝业总工程师王争先生全面修改为新版第14章，原第14、15章的粉末喷涂和液相喷漆请坚美铝业的技术部部长陆文伟先生修改补充为新版第15、16章。他们在生产线都曾承担相应的技术工作，现在领导岗位上，百忙之中愿意承担修订补充职责，本人在此由衷表示感谢。原第18章试验方法联同附录4请原作者坚美铝业副总工程师戴悦星先生全面更新补充为新版第19章。表面处理的环境管理和生态保护极为重要，本书前两版几乎没有涉及，第三版增加第20章“铝表面处理生产的环境管理”，这是近年来我国特别重视和关注的，由此弥补本书原版的缺憾和不足。新版第20章请广东耐得实业公司总工程师魏东新先生执笔，他近年致力于自动化生产线的设计，积累了一定的环境管理的经验，将全面介绍国内外铝表面处理的有关标准、工艺现状、管理建议。本人在此再次衷心感谢魏东新、陆文伟、戴悦星和王争四位卓有成就的年轻专家，在百忙中对本书的提升和完整做出贡献。对于在版、第二版编写中作出卓越贡献的施瑞祥、余泉和、李捷、蔡锡昌和来永春诸位先生再次表示由衷感谢。

本人希望第三版的内容符合我国和国际的生产技术的发展和学术理论的动向，而且第三版的观点与论述是有的放矢和恰如其分的。希望能够继续得到广大读者的认可和支持，这样也不致辜负国内外专家和朋友对我们的支持和帮助。

尽管第三版新书增加了两章即第7章和第20章，并对第2版的第1、13、14、15、18章进行了大范围修改补充，但是其他章节均未作大规模的修改变动。根据国内外铝合金表面处理技术发展的主要线索，虽在第三版第1章中简要叙述这方面的技术进步，但难免有不完善之处，祈请广大读者指正。本人年已八十有四，在年轻同行的投入和鼓励以及化学工业出版社编辑的支持下，经过两年多时间终于完成第三版。或许这是我后的图书作品，就此告别我钟爱的从1962年开始在北京有色金属研究总院的技术研究，告别1985年从日本永山政一教授实验室开始的铝阳极氧化的事业。谢谢大家！

朱祖芳于北京家中

2021年1月

版前言

铝合金的阳极氧化处理和表面涂覆技术是铝合金扩大应用范围、延长使用期限的关键，表面技术一直受到我国铝合金材料工业的特别关注,并且已经取得巨大的技术进步和工业发展。以建筑铝型材为例，20年来建筑铝型材的生产从无到有，2003年产量已经达到150万吨左右，成为世界铝型材年产量的国家。随着建筑铝型材的生产发展，在熔铸、挤压、模具和表面处理等工序中，技术进步快的当数表面处理。不论是表面处理的工艺多样性、技术水平和产品质量，还是装备水平都发展到一个崭新的阶段，目前与国际先进水平的差距并不很大。

我国自20世纪80年代中期，铝型材表面处理工业从当时技术比较发达的日本和意大利等国引进开始，在引进、消化、吸收和发展的过程中，积累了丰富的工艺经验，已经形成了庞大的工业体系。时至今日不仅掌握了建筑铝型材各种表面技术的工艺，而且成套化学品和大部分设备都可以立足国内生产。我国的建筑铝型材目前已经发展成以广东南海、苏南浙北、辽鲁环渤海三个地区为中心的铝型材生产基地，占全国产量6成以上，新工艺和新设备也基本上是从这三个地区发展起来的。从生产技术的发展水平来看，我国基本上已经拥有世界上所有建筑铝型材表面处理的先进工艺和设备。铝合金板材的生产以及表面处理也发展极快，建筑用铝合金板材的喷涂和辊涂已经有了相当的规模，而且正在迅速发展之中。

为了总结20年来我国的技术发展和工艺经验，本书希望从我国生产线中总结引进的新技术和消化吸收的生产实践，同时为了反映和跟进我国近十余年中铝合金表面处理生产工艺方面的新发展和新变化，本书增加化学转化膜、有机高聚物涂装、硬质阳极氧化和微弧氧化、电镀、染色等内容，扩展与加强表面机械处理、化学清洗等方面的内容。为了今后在新的技术高度上有效地发展我国的铝材表面处理技术，本书希望尽量客观地介绍国外工业发展的现况和前景，力图收集国外的技术信息和发展方向，以避免重复落后工艺。为了便于我国技术界和学术界深入了解国内工业现况和发展的需要，本书尽可能突出国内的工业水平和研究成果，希望能够起到沟通和促进作用。

我国在20世纪80年代有过几本建筑铝型材阳极氧化和电解着色的专著，由于这个领域的技术发展和更新很快，20年来出现了许多新的内容和方向。本书尽量不重复已有的内容，避免已经过时的陈述。为此简化了阳极氧化和电解着色方法的介绍，增加了阳极氧化膜结构和生成机理的理论描述，着重于引进技术和生产经验的总结和评述。本书许多作者来自生产现场，注入本书以鲜活的内容，因此本书是我国近20年来该工业领域发展的工艺技术总结。

20世纪90年代以来，欧洲和日本的有关阳极氧化新的专著引进我国，布莱斯的《阳极氧化铝的工艺学》（The Technology of Anodizing Aluminium）第二版和第三版，维尔尼克的《铝及其合金的表面处理和精饰》(The Surface Treatment and Finishing of Aluminium and its Alloys)，日本轻金属制品协会的新版（1994）《铝表面处理的理论和实践》（アルミニウムのと），川合慧的《铝电解着色技术及其应用》（アルミニウムカラーとその）和佐藤敏彦等的《铝阳极氧化新理论》（アルマイト）等著作充实和补充了原有的技术信息和理论观点。同期有关铝表面处理的国际会议和国内外期刊都发表了不少文章，我国大批管理和技术人员走出国门实地考察，也提供了铝的阳极氧化及表面处理的信息，本书吸收了这方面的内容。我国“七五”重点科技攻关专题“建筑铝型材表面处理技术和阳极氧化工艺的研究”的部分研究成果及其在生产实践中形成的主要观点也已包括在本书之中。

本书共分14章，由朱祖芳安排全书的章节和内容，组织有关人员编写，在成文完稿之前与各章编撰人至少经过两个循环的研究讨论，完稿之后再由朱祖芳统一术语和审校内容。各章的主要内容以及执笔撰写人员如下。

第1章引论扼要介绍铝的特点及铝的腐蚀行为和腐蚀形态，铝合金系及其阳极氧化的适应性。概述铝合金的各种表面处理技术（阳极氧化、化学转化、涂装、电镀和珐琅等）以及相应的表面膜层的特点。本章由朱祖芳执笔。

第2章表面机械处理介绍铝合金的表面机械处理，包括抛光、磨光、喷砂、扫纹等各种表面机械处理和机械预处理的工艺特点和设备配置。本章由施瑞祥执笔。

第3章化学抛光和电化学抛光介绍各种化学抛光和电化学抛光槽液、工艺以及注意事项，本章内容以收集意大利等欧洲国家的技术并结合我国实践为主。本章由汪平执笔。

第4章化学清洗和浸蚀作为化学预处理是阳极氧化生产不可缺少的工艺环节，本章内容主要取材于欧洲的建筑铝型材阳极氧化生产的化学预处理工业技术现况，同时也注意结合我国的生产实践。本章由周军强执笔。

第5章化学转化处理介绍铝合金铬化、磷铬化以及无铬化学转化处理的工艺技术、工业现况和发展趋势，化学转化膜作为聚合物涂层的底层的技术要求，内容主要取材于欧洲的技术发展。本章由朱祖芳执笔。

第6章阳极氧化与阳极氧化膜介绍壁垒型和多孔型阳极氧化膜的阳极氧化规律和多孔膜的结构特点，理论性论述有助于对于工艺的认识与理解。本章由朱祖芳执笔。

第7章阳极氧化工艺以较多篇幅介绍建筑铝型材阳极氧化工艺技术的实际操作和注意事项，重点放在应用广泛的建筑铝型材硫酸阳极氧化工艺。本章由蔡锡昌执笔。

第8章硬质阳极氧化和微弧氧化是工程用的阳极氧化技术。本章叙述硬质阳极氧化的工艺发展、技术要求和现况，简单介绍近年发展的硬质表面膜形成新工艺——微弧氧化的特点、工艺和技术前景。本章由朱祖芳执笔。

第9章阳极氧化膜的电解着色作为建筑铝合金应用广泛的工业化着色技术，有大量专利申请，理论研究相对滞后。本章着重介绍工业化的锡盐、镍盐以及其他盐的电解着色的工艺特点和进展，对于直流与交流着色的技术发展和特点作了比较，尤其侧重于引进的电解着色工艺。本章由朱祖芳执笔。

第10章阳极氧化膜的染色具体介绍铝阳极氧化膜的染色工艺，较多收集和总结国内的槽液配方和工艺。本章由施瑞祥执笔。

第11章阳极氧化膜的封孔是保护与装饰用铝阳极氧化膜必不可少的重要措施。本章介绍国内外热封孔、冷封孔和新发展的中温封孔等封孔技术的发展、工艺、经验和理论，强调我国冷封孔的工业实践中的经验和规范。本章由朱祖芳执笔。

第12章有机高聚物涂装工艺是建筑铝合金蓬勃发展的新兴表面处理技术。本章介绍装饰和保护用的有机高聚物涂装技术，主要包括电泳涂装、静电粉末喷涂、静电液相喷涂的装备、工艺以及有机高聚物涂层的性能要求。本章由魏东新执笔。

第13章铝及其合金的电镀详细介绍铝上的电镀槽液、工艺和操作经验，重点在电镀前的化学预处理方法的技术细节及其工艺比较。本章由施瑞祥执笔。

第14章阳极氧化膜及高聚物涂层的性能与试验方法分别介绍铝的阳极氧化膜和聚合物涂层的性能，有关性能检测方法以及相关检验方法的我国和国际标准。本章由戴悦星执笔。

本书后有4个附录，附录1和附录2分别是“我国主要变形铝及铝合金牌号以及主要合金化元素的成分”和“我国主要铸造铝合金的牌号及主要合金化元素成分”，由朱祖芳收集整理。附录3是“铝阳极氧化槽液的化学分析规程”,由臧慕文根据原有规程审核整理。附录4是“铝阳极氧化膜及高聚物涂层的性能与试验方法的国家标准和国际标准一览表”，由戴悦星整理编写。

本书系工艺技术性著作，尽量收集国内外新近发表的文献资料和引进的先进技术。本书各章作者都是在研究、开发和生产的线，其中一半以上章节是已经退休的资深科技人员编写的，他们根据自身经验、知识、观点和理论会对本领域的技术提出很多看法和评论，这些评论应该是有益的，但是不可避免可能会存在偏颇之处，不当之处请学者、专家和广大读者指正，如能引起读者的注意和批评，不仅对于本书作者有益处，对于铝的表面处理的技术发展，乃至于生产工艺的进步都是大有好处的。

借此机会感谢日本永山政一教授引导进入铝阳极氧化的研究领域，感谢在日本工作期间的教研室同仁田村纮基先生、高桥英明先生、金野英隆先生等的帮助。感谢中国有色金属总公司科技部对于科技攻关和技术推广期间给予的指导和支持。诚挚感谢本书所有编撰者的努力工作，并对编撰者所在单位的领导的支持和关怀表示衷心的谢意。

承蒙日本老一辈阳极氧化学者永山政一教授、技术专家川合慧先生和日本的高桥英明教授、金野英隆教授、田中義朗先生以及意大利的Dr.Strazzi等赠与资料或他们的论文和著作，这对于完成本书的写作帮助极大，在此表示诚挚的谢意。

朱祖芳

2003年11月

第二版前言

承蒙广大读者厚爱，《铝合金阳极氧化与表面处理技术》版自2004年出版以来，经4次印刷已逾万册，令人欣慰，在此对各位读者表示衷心感谢。鉴于版出版五年以来，国内外铝合金表面处理技术，尤其是我国铝材的表面处理工业发展和技术进步特别迅速，我们对本书进行了修订。

近几年来，在铝型材和铝板带表面处理的工业生产中，铝合金表面有机聚合物涂层工艺的发展显得很突出。为此，第二版首先将版的第12章有机高聚物涂装工艺增容扩充为四章，即第二版的第13章铝阳极氧化膜的电泳涂装、第14章铝及铝合金的粉末喷涂、第15章铝及铝合金的液相静电喷涂和第16章铝及铝合金的辊涂，邀请在生产线的具有丰富实践经验的专家负责撰写。

另外，为了进一步反映我国铝合金表面处理新的进展，第二版有4章在版的基础上重新编写，即第二版的第3章铝的化学预处理，第4章铝的化学抛光与电化学抛光、第8章铝的硬质阳极氧化和第9章铝及铝合金的微弧氧化。有3章对版内容做了比较大的增补，即第5章铝的化学转化处理、第10章铝阳极氧化膜的电解着色和第18章阳极氧化膜及高聚物涂层的性能与试验方法。其余各章根据读者意见进行了不同程度的修改，主体内容未作变动。

同版一样，本次修订尽力邀请具有实际研究和生产经验的线专家参与。第二版新增的撰写人有南平铝合金厂余泉和先生，北京师范大学物理系来永春先生，武汉材料保护研究所李捷先生和中国铝塑板专家委员会张翼鹏先生，王争和戴悦星分别对电泳涂装和静电喷涂的技术内容进行了校定。在修订进程中，各位编者与主编密切配合，全力支持和不厌其烦地反复修改提高，在这里对他们的支持、配合和不懈工作，同时也对他们所在单位的支持表示感谢。

虽然本书第二版所有的撰写人都作了很大努力，力图收集、归纳、总结、评价铝合金表面处理的国内外技术发展以及我国铝合金表面处理生产的实际经验，希望对我国铝材表面处理的技术进步有所帮助,虽然主编对第二版所有章节进行了勘误、核对和润饰，但是鉴于本人知识和经验的局限，铝表面处理的知识领域相当宽广，技术发展又非常迅速，新版的内容可能还有不能完全满足读者需要的地方,也可能还有不当之处，恳请专家、读者不吝指正。

主编  朱祖芳