Fünf Methoden zur Oberflächenbehandlung von Aluminium
Die Entfernung von Verunreinigungen aus industriell reinem Aluminium zur Herstellung von raffiniertem oder hochreinem Aluminium ist ein Verfahren zur Gewinnung von Reinaluminium. Industriell reines Aluminium wird üblicherweise durch Elektrolyse mit Kryolith-Aluminiumoxid-Schmelzsalz gewonnen und ist auch als Primäraluminium bekannt. Es weist eine Reinheit von 99,5 % bis 99,8 % auf und ist ein Massenprodukt mit vielfältigen Anwendungen in verschiedenen Wirtschaftszweigen. In einigen speziellen Bereichen wird jedoch Aluminium mit höherer Reinheit benötigt, darunter raffiniertes Aluminium mit einer Reinheit von 99,99 % und hochreines Aluminium mit einer Reinheit von 99,999 % oder mehr. Raffiniertes Aluminium wird üblicherweise durch elektrolytische Raffination von Aluminium-Dreifachschmelze hergestellt; hochreines Aluminium wird üblicherweise durch gerichtete Erstarrung, Flächenschmelzen, Elektrolyse organischer Lösungen oder eine Kombination mehrerer Verfahren gewonnen.
Aluminium-Druckgussprodukte Sie werden hauptsächlich in der Elektronik-, Automobil-, Motoren-, Haushaltsgeräte- und teilweise auch in der Kommunikationsindustrie eingesetzt. Die Oberflächenbehandlung von Präzisions-Aluminium-Druckgussteilen erfolgt im Allgemeinen nach folgenden Verfahren.
1. Alkalisches elektrolytisches Polierverfahren für Aluminium
Es wurde ein alkalisches Polierlösungssystem untersucht, wobei Korrosionsinhibitoren, Viskositätserhöher und andere Faktoren hinsichtlich ihrer Auswirkungen auf die Polierwirkung verglichen wurden. Die Polierwirkung des alkalischen Lösungssystems konnte erfolgreich ermittelt werden. Gleichzeitig konnte die Polierwirkung durch Additive verbessert werden. Die experimentellen Ergebnisse zeigten, dass die Zugabe geeigneter Mengen an Additiven zur NaOH-Lösung eine gute Polierwirkung erzielt. Vorversuche ergaben zudem, dass die Oberflächenreflexion von industriellen Aluminiumprofilen nach Gleichstrompolieren mit einer Glucose-haltigen NaOH-Lösung unter bestimmten Bedingungen 90 % erreichen kann. Die Anwendbarkeit des Gleichstrom-Pulselektrolytpolierens zur Politur von Aluminium unter alkalischen Bedingungen wurde untersucht. Die Ergebnisse zeigen, dass die Nivellierungswirkung des Gleichstrom-Konstantspannungs-Elektrolytpolierens auch mit dem Pulselektrolytpolieren erzielt werden kann, jedoch mit geringerer Nivellierungsgeschwindigkeit.
2. Umweltfreundliche chemische Politur von Aluminium und Aluminiumlegierungen
Ziel ist die Entwicklung einer neuen, umweltfreundlichen chemischen Poliertechnologie auf Basis von Phosphorsäuremonosulfat, um NOx-Emissionen auf null zu reduzieren und die Qualitätsmängel bisheriger vergleichbarer Technologien zu überwinden. Der Schlüssel der neuen Technologie liegt in der Zugabe von Spezialverbindungen zur Basislösung, die die Salpetersäure ersetzen. Zu diesem Zweck wird zunächst der chemische Polierprozess von Aluminium mit drei Säuren analysiert, insbesondere die Rolle der Salpetersäure. Die Hauptfunktion der Salpetersäure beim chemischen Polieren von Aluminium besteht darin, Lochfraß zu verhindern und den Polierglanz zu verbessern. Versuche mit industriellen Aluminiumprofilen in einer Kombination aus reiner Phosphorsäure und Schwefelsäure in Kombination mit chemischem Polieren zeigen, dass die Zugabe von Spezialsubstanzen zu Phosphorsäure und Schwefelsäure Lochfraß verhindern, die Gesamtkorrosion verlangsamen und einen besseren Nivellierungs- und Glanzeffekt erzielen kann.
3. Elektrochemische Oberflächenhärtungsbehandlung von Aluminium und seinen Legierungen
Voruntersuchungen zu Aluminium und seinen Legierungen im neutralen System bei der anodischen Oxidationsabscheidung ähnlicher keramischer amorpher Kompositfilme hinsichtlich Prozess, Leistung, Morphologie, Zusammensetzung und Struktur. Die Ergebnisse der Prozessstudie zeigten, dass im neutralen Na₂WO₄-Mischsystem die Konzentration des Filmbildungsförderers auf 2,5–3,0 g/l, die Konzentration des Komplexbildners auf 1,5–3,0 g/l und die Konzentration von Na₂WO₄ auf 0,5–0,8 g/l eingestellt wurde. Die Spitzenstromdichte betrug 6–12 A/dm², und unter schwachem Rühren wurden graue, anorganisch-anorganische Filmschichten mit vollständiger Homogenität und gutem Glanz erhalten. Die nichtmetallische Filmschicht wies eine Dicke von 5–10 µm, eine Mikrohärte von 300–540 HV und eine ausgezeichnete Korrosionsbeständigkeit auf. Das neutrale System zeigte eine gute Anpassungsfähigkeit an Aluminiumlegierungund kann auf verschiedenen Aluminiumlegierungen wie rostfreiem Aluminium und Schmiedealuminium einen Film bilden.
4. Aluminiumphosphatierung
Die Auswirkungen von Beschleuniger, Fluorid, Mn²⁺, Ni²⁺, Zn²⁺, PO₄ und Fe²⁺ auf die Phosphatierung von Aluminium wurden mittels SEM, XRD, Potenzial-Zeit-Kurven und der Veränderung des Filmgewichts detailliert untersucht. Die Studie zeigt Folgendes: Guanidinnitrat zeichnet sich durch gute Wasserlöslichkeit, geringe Dosierung und schnelle Filmbildung aus und ist ein effektiver Beschleuniger der Aluminiumphosphatierung. Fluorid fördert die Filmbildung, erhöht das Filmgewicht und verfeinert das Korn. Mn²⁺ und Ni²⁺ verfeinern das Korn signifikant, wodurch die Gleichmäßigkeit und Dichte des Phosphatfilms verbessert und dessen Erscheinungsbild optimiert wird. Bei niedriger Zn²⁺-Konzentration bildet sich kein oder nur ein minderwertiger Film; mit steigender Zn²⁺-Konzentration nimmt das Filmgewicht zu. Der PO₄-Gehalt des Phosphatfilms hat einen signifikanten Einfluss auf den Phosphatierungsprozess von Aluminium.