鋁及鋁合金是僅次于鋼鐵材料、 運用面廣泛的金屬結(jié)構(gòu)材料。與鋼鐵材料相比, 鋁的主要優(yōu)點是質(zhì)輕和耐腐蝕等。雖然鋁不是“永不生銹”的, 但是在通常大氣環(huán)境中其耐腐蝕性或耐候性比鋼鐵的確實好得多。由于鋁是一個鈍化型金屬, 表面總是存在一層附著性好的鈍態(tài)氧化膜, 從而保護(hù)了金屬鋁不容易被腐蝕。換句話說, 表面沒有氧化膜的裸露金屬鋁, 腐蝕是非常容易發(fā)生的。此外鋁的密度只有鋼鐵的1/3左右。鋁及鋁合金作為工程材料還有許多明顯的優(yōu)點, 比如傳熱性和導(dǎo)電性好、 沖擊吸收性和光反射性強等。鋁及鋁合金還有極好的加工成形性與可焊性, 因此可以方便地加工成各種形狀和尺寸的管材、 板材、 箔材、 棒材和型材等, 已廣泛運用于許多工業(yè)領(lǐng)域與民用領(lǐng)域[1]。

一切事物總是具有兩面性的, 遺憾的是鋁材的缺點也很明顯。鋁材的主要缺點是硬度低、 耐磨性比較差, 在某些介質(zhì)條件中耐腐蝕性還不盡如人意等。鋁的電極電位很負(fù), 因此與其他金屬接觸時, 鋁通常作為陽極容易發(fā)生嚴(yán)重的電偶腐蝕現(xiàn)象等。另外鋁的線膨脹系數(shù)大, 彈性模量只有鋼的1/3等。上述的大部分缺點都涉及到表面性能方面, 如硬度和耐磨性等, 但是通過表面處理可以得到改善或解決, 這就是鋁材必須強調(diào)表面處理的原因, 只有通過表面處理才可能進(jìn)一步擴(kuò)大鋁的應(yīng)用范圍和延長使用時間。

為了擴(kuò)大鋁的應(yīng)用范圍, 尤其作為裝飾材料使用時, 需要高光亮度表面或特殊紋理的表面, 因此機械拋光和掃紋、 化學(xué)拋光、 電化學(xué)拋光等表面處理是必不可少的。有機聚合物的表面涂飾在增加鋁材表面顏色多樣化, 延長在苛刻惡劣環(huán)境下服役期限等方面, 目前已經(jīng)得到愈來愈廣泛的運用。例如鋁材建筑門窗的粉末靜電噴涂和電泳涂漆處理, 由于其性能與外觀的優(yōu)勢, 已經(jīng)超過單一陽極氧化處理成為目前占優(yōu)勢的表面處理技術(shù)。

通過特殊的表面處理技術(shù), 賦予鋁合金零件的功能性表面是鋁材表面處理的新動向, 從而大大拓展了鋁材的應(yīng)用領(lǐng)域。例如鋁合金活塞通過微弧氧化處理, 表面硬度提高5~8倍, 耐磨性得到明顯提高, 從而大大提升使用壽命。利用鋁陽極氧化膜的多孔型結(jié)構(gòu)特征, 摻入功能性物質(zhì)得到鋁的功能型陽極氧化膜, 是具有廣闊前景鋁材表面處理新思路[2]。

鋁材的表面處理不僅可以改善與提高化學(xué)性能、 耐腐蝕性、 耐磨損性等, 從而延長使用壽命, 也可以獲得靚麗的多彩多色的外觀、 拓寬與提升裝飾性能, 而且可以賦予新的物理性能, 得到各種各樣新型的功能材料和器件。因此鋁的表面處理作為一項技術(shù)措施, 已經(jīng)不僅僅是錦上添花之舉, 而且是鋁合金從原材料引向各式各樣實際應(yīng)用的零件、 部件、 器件不可缺少的環(huán)節(jié)。