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　　本书内容编排以被处理金属材料为线索，系统地介绍了各种金属材料的脱脂、除锈、抛光等预处理技术和化学氧化、阳极氧化、钝化、磷化、着色等化学转化膜技术。主要内容包括：化学转化膜概述，化学转化膜通用预处理，钢铁的化学转化膜，铝及铝合金的化学转化膜，镁及镁合金的化学转化膜，锌、镉及其合金的化学转化膜、铜及铜合金的化学转化膜、钛及钛合金的化学转化膜、其他材料的化学转化膜。

内容简介

　　本书系统地介绍了各种金属材料的脱脂、除锈、抛光等预处理技术和化学氧化、阳极氧化、钝化、磷化、着色等化学转化膜技术。书中介绍的被处理金属材料包括钢铁、铝及铝合金、镁及镁合金、锌及锌合金、镉及镉合金、铜及铜合金、钛及钛合金、其他金属等，几乎涵盖了所有工业应用的金属材料，特别是作为结构材料的金属材料。本书理论部分深入浅出，简明扼要，篇幅较少；大量的篇幅是介绍实用的技术和配方，配方新颖、实用。本书重点介绍了相关标准中规定的或者正在工业上大规模应用的、传统的化学转化膜技术，也简单介绍了这一领域的一些前瞻的、替代性的技术。

　　本书可供表面工程技术人员、工人阅读使用，也可供相关专业在校师生及研究人员参考。

目录

前言

第1章化学转化膜概述1

1.1化学转化膜的定义1

1.2化学转化膜的分类与常用处理方法2

1.3化学转化膜的防护性能4

1.4化学转化膜的应用领域5

第2章化学转化膜通用预处理7

2.1机械预处理8

2.1.1砂轮研磨8

2.1.2机械抛光10

2.1.3喷砂与喷(抛)丸14

2.1.4其他机械预处理18

2.2化学或电化学脱脂21

2.2.1有机溶剂脱脂22

2.2.2碱性脱脂26

2.2.3酸性脱脂32

2.2.4表面活性剂脱脂35

2.2.5清洗剂脱脂39

2.2.6超声波脱脂42

2.2.7电解脱脂43

2.2.8金属脱脂质量检测方法45

第3章钢铁的化学转化膜46

3.1钢铁材料简介46

3.2钢铁的腐蚀46

3.2.1腐蚀的分类46

3.2.2大气腐蚀及锈蚀级别47

3.2.3表面主要污物的类型及影响49

3.3表面预处理50

3.3.1脱脂50

3.3.2除锈52

3.3.3电化学抛光和化学抛光61

3.4氧化处理64

3.4.1氧化处理机理65

3.4.2氧化膜的性质67

3.4.3氧化处理工艺68

3.4.4氧化处理各种因素的影响71

3.4.5氧化膜质量的检验73

3.4.6氧化处理常见的问题及对策73

3.5常温发黑74

3.5.1常温发黑的机理74

3.5.2常温发黑剂的组成76

3.5.3常温发黑工艺77

3.5.4常温发黑的工艺控制79

3.5.5常温发黑膜的质量检验80

3.6磷化处理81

3.6.1磷化的基本原理81

3.6.2磷化的基本分类82

3.6.3磷化在工业上的应用84

3.6.4常用磷化液的基本组成85

3.6.5磷化膜的特性95

3.6.6磷化处理工艺105

3.6.7磷化工艺实施装置128

3.6.8磷化处理常见的问题及对策140

3.6.9磷化检测方法141

3.6.1050种典型磷化工艺143

3.7钝化与着色159

3.7.1钝化159

3.7.2着色167

3.8不锈钢的化学转化膜171

3.8.1脱脂171

3.8.2酸蚀172

3.8.3化学抛光176

3.8.4电解抛光178

3.8.5钝化181

3.8.6着色185

第4章铝及铝合金的化学转化膜194

4.1铝及铝合金简介194

4.2铝及铝合金的分类与牌号195

4.3表面预处理199

4.3.1腐蚀200

4.3.2电解抛光209

4.3.3化学抛光220

4.3.4中和与出光234

4.3.5浸锌235

4.3.6水洗238

4.4铬酸盐转化膜239

4.4.1概述239

4.4.2铬酸盐转化膜的分类与耐蚀性241

4.4.3铬酸盐法242

4.4.4磷酸�哺跛嵫畏�245

4.5磷化249

4.5.1概述249

4.5.2磷化的预处理250

4.5.3磷化处理252

4.6无六价铬转化膜256

4.6.1概述256

4.6.2无六价铬转化膜的分类与耐蚀性257

4.6.3溶胶�材�胶成膜257

4.6.4三价铬转化膜259

4.6.5钴盐类转化膜260

4.6.6稀土盐类转化膜262

4.6.7其他类型无六价铬转化膜263

4.7阳极氧化267

4.7.1概述267

4.7.2阳极氧化机理267

4.7.3阳极氧化膜269

4.7.4硫酸阳极氧化283

4.7.5草酸阳极氧化302

4.7.6铬酸阳极氧化307

4.7.7硼酸�擦蛩嵫艏�氧化和薄膜硫酸阳极氧化311

4.7.8瓷质阳极氧化313

4.7.9硬质阳极氧化316

4.7.10其他阳极氧化工艺329

4.7.11阳极氧化电源332

4.7.12微弧氧化336

4.7.13阳极氧化处理的其他问题340

4.8阳极氧化膜的着色359

4.8.1概述359

4.8.2自然显色法361

4.8.3吸附着色法(化学着色法)369

4.8.4电解着色法383

4.9阳极氧化膜的封闭419

4.9.1概述419

4.9.2阳极氧化膜封闭的分类及质量要求420

4.9.3沸水封闭423

4.9.4蒸汽封闭426

4.9.5重铬酸盐封闭428

4.9.6硅酸盐封闭429

4.9.7醋酸镍封闭430

4.9.8双重和多重封闭432

4.9.9低温封闭433

4.9.10其他各种封闭方法437

4.9.11封闭“粉霜”的防止438

第5章镁及镁合金的化学转化膜442

5.1镁及镁合金简介442

5.2镁及镁合金的牌号442

5.3表面处理的分类和工艺流程444

5.4表面预处理446

5.4.1有机溶剂脱脂447

5.4.2机械清洗447

5.4.3碱性溶液清洗448

5.4.4化学及电化学抛光449

5.4.5酸性溶液腐蚀450

5.5铬酸腐蚀处理454

5.5.1铬酸腐蚀工艺及注意事项455

5.5.2铬酸腐蚀工艺的控制457

5.5.3铬酸腐蚀常见的问题及对策458

5.6重铬酸盐处理459

5.6.1重铬酸盐处理工艺459

5.6.2重铬酸盐处理工艺的控制461

5.6.3重铬酸盐处理常见的问题及对策461

5.7阳极氧化处理463

5.7.1阳极氧化处理工艺463

5.7.2阳极氧化工艺的控制464

5.8铬酸刷涂处理464

5.8.1铬酸刷涂处理工艺464

5.8.2铬酸刷涂的应用465

5.9氟化物阳极氧化处理465

5.9.1氟化物阳极氧化处理工艺466

5.9.2氟化物阳极氧化后处理467

5.9.3表面封闭处理468

5.9.4氟化物阳极氧化处理的挂具469

5.9.5氟化物阳极氧化处理工艺的控制469

5.9.6氟化物阳极氧化处理常见的问题及对策469

5.10铬酸盐处理470

5.10.1铬酸盐处理工艺471

5.10.2铬酸盐处理工艺的控制472

5.10.3铬酸盐处理常见的问题及对策472

5.11HAE和Dow No17阳极氧化处理473

5.11.1HAE和Dow No17阳极氧化的分类473

5.11.2HAE和Dow No17阳极氧化工艺474

5.11.3槽液的配制与补加477

5.11.4阳极氧化表面要求477

5.11.5阳极氧化的设备478

5.11.6阳极氧化的膜厚与膜重的测定480

5.11.7阳极氧化溶液的分析方法480

5.12氧化膜的质量检验487

5.13无铬转化膜处理工艺488

5.13.1磷化处理488

5.13.2锰酸盐(高锰酸盐)转化处理490

5.13.3MAGIC无铬转化处理490

5.14无铬阳极氧化工艺493

5.14.1锰酸盐�卜�化物阳极氧化工艺493

5.14.2微弧氧化495

第6章锌、镉及其合金的化学转化膜499

6.1锌、镉及其合金简介499

6.2铬酸盐转化膜的机理500

6.3铬酸盐转化膜的性能503

6.3.1铬酸盐转化膜的物理性能503

6.3.2铬酸盐转化膜的防护性能506

6.4表面预处理508

6.4.1铬酸盐转化膜处理工艺流程508

6.4.2锌合金压铸件的预处理510

6.4.3电镀件的预处理513

6.4.4化学抛光及电化学抛光513

6.5铬酸盐转化膜工艺515

6.5.1彩色及无色铬酸盐转化膜工艺515

6.5.2草绿色铬酸盐转化膜工艺519

6.5.3黑色铬酸盐转化膜工艺520

6.6铬酸盐转化膜的工艺参数对膜性能的影响521

6.6.1硫酸根和锌离子浓度的影响521

6.6.2处理时间的影响523

6.6.3三价铬含量的影响524

6.6.4三价铬与六价铬含量之比525

6.6.5六价铬与硫酸根含量之比525

6.6.6金属离子的影响527

6.6.7处理温度的影响527

6.6.8处理工件运动的影响528

6.7铬酸盐转化膜处理的维护与管理529

6.7.1工艺控制529

6.7.2后处理531

6.7.3常见问题及对策532

6.7.4溶液的分析与控制534

6.7.5处理溶液的再生536

6.7.6铬酸盐转化膜的退除536

6.8锌及锌合金的磷化处理537

6.9锌、镉及其合金的阳极氧化处理538

6.10锌、镉及其合金的无铬转化膜539

6.10.1三价铬转化膜539

6.10.2其他无铬转化膜541

第7章铜及铜合金的化学转化膜543

7.1铜及铜合金简介543

7.2表面预处理544

7.2.1化学脱脂544

7.2.2化学抛光和电解抛光545

7.2.3酸性浸蚀548

7.3钝化551

7.3.1钝化工艺流程552

7.3.2钝化膜的检验和退除553

7.3.3钝化工艺实例554

7.4氧化处理555

7.4.1过硫酸盐碱性溶液氧化处理555

7.4.2氨水溶液氧化处理556

7.4.3阳极电解氧化处理557

7.4.4氧化膜的检验和退除558

7.5着色558

7.5.1铜的着色559

7.5.2铜合金的着色564

第8章钛及钛合金的化学转化膜570

8.1钛及钛合金简介570

8.2表面清理和脱脂571

8.3化学抛光和电解抛光572

8.4腐蚀573

8.4.1化学腐蚀573

8.4.2电解腐蚀574

8.4.3脱脂腐蚀一步法工艺575

8.5磷化处理576

8.6阳极氧化576

8.6.1酸性阳极氧化577

8.6.2弱酸性阳极氧化578

8.6.3碱性阳极氧化581

8.6.4铬酸�卜�化物阳极氧化582

第9章其他材料的化学转化膜583

9.1银及银合金的化学转化膜583

9.1.1在银表面涂一层有机膜583

9.1.2铬酸盐化学钝化584

9.1.3铬酸盐电解钝化586

9.1.4银及银合金的着色587

9.2镍及镍合金的化学转化膜589

9.2.1镍和镀镍层的铬酸盐钝化589

9.2.2镍及镍合金的着色589

9.3铬和镀铬层的化学转化膜590

9.4锡及锡合金的化学转化膜591

9.5铍合金的化学转化膜591

9.6硅和锗的化学转化膜592

9.7钽和锆的化学转化膜593

参考文献594

前言/序言

　　在21世纪信息化产业革命的背景下，金属材料的应用呈爆炸性增长，钢铁已经不再是唯一的金属结构材料。铝合金、镁合金、钛合金等金属材料的应用越来越普及。它们和钢铁相比，密度低，具有比强度高，循环利用更简便的优点。但是它们也有明显的缺点，如化学性质更活泼，硬度较低，在使用环境中容易腐蚀和磨损，现实生活中几乎没有直接应用的例子。表面保护处理对于这些金属材料来说，是极其重要和不可或缺的。

　　钢铁通常通过电镀惰性金属层获得最佳表面保护，而铝合金、镁合金等金属材料，在大气中表面往往有层氧化膜，电镀金属层在其表面附着力不佳，难以达到最好的保护效果。但是，其表面却很容易获得性能优异的化学转化膜。因此，在铝合金、镁合金等金属材料表面处理技术中，化学转化膜技术比电镀技术更具应用价值。

　　以前，关于化学转化膜的技术图书较少，有关化学转化膜方面的内容往往以章节的形式出现在有关的金属表面技术、电镀技术、金属加工技术的书籍中，内容分散并且不够全面，读者在查阅过程中，多有不便。2005年，作者编著出版了《化学转化膜技术与应用》一书。时隔10年，作者在《化学转化膜技术与应用》基础上，编写了这本《金属化学转化膜实用手册》。

　　编写本书的目的就是想给读者提供一本内容全面、实用性强的化学转化膜处理技术手册。内容全面体现在两个方面：一是在被处理金属材料方面，几乎涵盖所有工业应用的金属材料，特别是作为结构材料的金属材料；二是在对化学转化膜处理技术的介绍方面，内容比较全面，不仅介绍了正在工业上大规模应用的、传统的化学转化膜技术，也介绍了这一领域的一些前瞻的、替代性的技术。实用性强是指本书既没有长篇大论的叙述成膜的机理，也不是将各种处理工艺配方不知其所以然地堆积在一起，而是将这两者有机地结合在一起，以讲道理的方式，叙述转化膜的成膜机理，尽量简明扼要，避免引用较深的专业知识，力求深入浅出，讲清楚工艺配方中各主要成分的作用原理，便于读者学习使用。本书多讲工艺过程、工艺配方，少讲机理；多介绍内容公开的、容易实现的工艺配方，少介绍包含代号产品、专利产品、不容易实现的工艺配方。

　　本书可供金属表面处理专业厂、金属加工企业表面处理车间的工程技术人员、工人阅读使用，也可供金属表面处理专业的科研人员，在用到化学转化膜技术时参考，还可供高等院校金属加工专业、金属表面处理专业、金属热处理专业、电化学专业的在校师生参考。

　　本书章节的编排是以被处理金属材料为线索的，这与以处理工艺为线索编排的书籍有所不同，本书这样做的理由是：①化学转化膜处理涉及的被处理金属材料品种较多，不同金属材料的物理、化学性质有较大的差异。这样就导致了相同的处理工艺，对于不同种金属材料而言有着完全不同的内容。如果把这些不同的内容写在一起，读者容易发生混淆、出错。②许多金属加工厂只涉及一种或几种需要化学转化膜处理的金属材料，相关技术人员只要从本书的对应章中就能找出所需的全部内容，而不必在整本书中查找。尽管如此，作者还是建议读者在有空的时候浏览一下全书。

　　本书的作者都是武汉材料保护研究所从事化学转化膜技术研究的研究员，有长期进行化学转化膜新技术研究开发的工作经历，也有多年为化学转化膜生产一线提供技术服务、为相关技术人员提供技术指导的实际工作经验。书中介绍的许多配方都是作者亲自使用过的，实用性强。

　　本书的第1章、第2章、第3章、第6章由欧阳贵研究员编写，第4章由李鑫庆研究员编写，第5章、第7章、第8章、第9章由王菊荣研究员编写。全书由李鑫庆研究员统稿、审核。

　　由于作者的学识水平有限，编写时间仓促，遗漏、错误之处难免，恳请广大读者批评指正；同时，我们负责对书中所有内容进行技术咨询、答疑。

　　作者