《铝表面转化膜》一书以铝喷涂前转化膜处理技术的研究为中心，对各种转化膜优缺点以及相应的检测实验数据进行了综合论述，不局限于变形铝合金，对压铸铝合金也进行了实验对比和探讨。本书所介绍的技术方法、实验方法和检测方法较新颖。书中还全面介绍了欧洲及美国的相关情况，尤其在环境保护方面给予了详细阐述。

本书适合于铝材加工企业技术人员、铝合金表面处理的科研和教学培训人员阅读参考。

史宏伟，天津新艾隆科技有限公司总经理，高级工程师，于天津大学电化学工艺业。铝表面处理家，担任多个行业协会家委员，在中和日本 QUASCAP 认证机构中均有任职。承担了多标准编写工作，著有多篇技术性论文。

李伟萍，1980年生，江西赣州人，于华南师范大学，现任广东伟业铝厂集团有

限公司总经理。

曹伟，1981年生，江西九江人，于南昌大学，中级工程师，现任栋梁铝业有限

公司副总经理

第1章 概述001

1.1　铝冶炼001

1.1.1　铝的发现001

1.1.2　铝冶炼方法003

1.1.3　铝冶炼用原材料和单位能耗004

1.2　铝的物理性质005

1.2.1　铝元素005

1.2.2　结晶性质005

1.2.3　热力学性质006

1.2.4　电性质006

1.2.5　物理性质006

1.3　铝的化学性质007

1.3.1　氧气007

1.3.2　水分007

1.3.3　水溶液007

1.3.4　铝的氧化物和氢氧化物009

第2章 铝合金及其表面012

2.1　铝合金分类012

2.2　铝合金种类013

2.2.1　变形用合金014

2.2.2　铸造用合金015

2.2.3　铝合金电极电位017

2.3　铝表面018

2.3.1　引言018

2.3.2　表面氧化膜019

2.3.3　由金属内部向表层移动019

2.3.4　环境对表面的污染021

第3章 铝合金表面前处理024

3.1　引言024

3.2　处理方法025

3.2.1　物理方法025

3.2.2　电化学方法025

3.2.3　化学方法025

3.3　碱性洗净025

3.3.1　碱性洗净剂025

3.3.2　碱性洗净剂管理027

3.3.3　碱性洗净剂药品的特点028

3.4　中性洗净029

3.5　溶剂洗净029

3.6　酸性洗净030

3.6.1　硫酸-氟系031

3.6.2　硫酸-磷酸系031

3.6.3　硫酸系031

3.6.4　硫酸-有机酸系（草酸） 031

3.6.5　硝酸系031

3.7　洗净方法031

3.8　表面活性剂032

3.9　挂灰的生成和去除033

3.10　洗净过程中氧化膜层的生成036

第4章 转化处理038

4.1　概述038

4.1.1　转化膜位置038

4.1.2　转化膜处理038

4.2　铬酸盐系转化膜处理040

4.2.1　常用铬酸盐转化膜处理040

4.2.2　各种铬系转化处理液组成043

4.2.3　转化膜组成044

4.3　无铬系转化处理048

4.3.1　磷酸锌系膜048

4.3.2　磷酸锆系膜051

4.3.3　改良的磷酸锆系膜053

4.3.4　氟化铝系膜054

4.3.5　锂盐系膜056

4.3.6　锰系膜058

4.3.7　铈盐系膜060

4.3.8　钼系膜062

4.3.9　镁盐系膜063

4.3.10　钙盐系膜063

4.3.11　镀锌064

4.3.12　氢氧化铝系膜064

4.3.13　有机硅烷系膜065

4.3.14　有机磷盐系膜066

4.3.15　有机-无机复合转化膜067

4.3.16　原有技术068

4.3.17　3 价铬溶液转化膜处理068

4.4　喷涂型膜069

4.4.1　引言069

4.4.2　主要特征069

4.4.3　喷涂型膜的种类071

4.5　腐蚀抑制剂072

4.6　转化处理的历史、现状及未来动向073

4.6.1　历史073

4.6.2　现状074

4.6.3　未来动向075

第5章 转化膜的性能077

5.1　一般性能077

5.2　耐腐蚀性077

5.3　溶出铬量078

5.4　加热的影响079

5.4.1　重铬酸盐膜079

5.4.2　磷酸铬酸盐膜082

5.5　铬酸盐膜自我修复性083

5.6　膜的电阻值083

5.7　膜随时间的变化084

第6章 表面处理与环境保护086

6.1　铬的限制使用086

6.1.1　汽车行业087

6.1.2　电气/电子设备行业090

6.2　PRTR（污染物废弃和转移登记） 098

6.2.1　概要098

6.2.2　对象行业098

6.3　金属元素的毒性099

6.4　铝和老年痴呆症099

第7章 废水处理101

7.1　酸碱系废水101

7.2　BOD（生物需氧量） 101

7.3　COD（化学需氧量） 102

7.4　铝102

7.5　硝酸102

7.6　磷酸102

7.7　金属离子103

7.8　6 价铬104

7.8.1　6 价铬还原法104

7.8.2　硫酸亚铁法104

7.8.3　亚硫酸气体法、电解还原法104

7.8.4　离子交换树脂法104

7.9　氟105

7.9.1　游离氟105

7.9.2　硅氟化物105

7.9.3　硼氟化物105

7.10　硼105

7.10.1　絮凝沉淀法105

7.10.2　吸附法106

7.10.3　萃取法106

7.10.4　其它方法106

7.11　氰基106

7.11.1　碱氯法106

7.11.2　吸附法107

7.12　氰基络合物107

7.12.1　藏青法107

7.12.2　吸附法107

7.13　闭环系统107

第8章 腐蚀109

8.1　抑制腐蚀110

8.2　腐蚀形态110

8.2.1　整体腐蚀110

8.2.2　局部腐蚀111

第9章 表面分析法113

第10章 成品和表面处理117

10.1　期望的功能117

10.2　预涂层板118

10.2.1　第1 次试验118

10.2.2　第2 次试验121

10.2.3　试验方法122

10.3　饮料罐122

10.3.1　制造工艺123

10.3.2　产品质量124

10.4　PS 版124

10.5　汽车车体126

10.6　热交换器128

10.6.1　汽车用涂层板129

10.6.2　家电用预涂板130

10.7　润滑铝板131

10.8　建筑材料131

10.8.1　压延/挤压材132

10.8.2　铸造材132

10.8.3　性能133

10.9　航空134

10.9.1　MIL 规格134

10.9.2　日本规格134

10.9.3　替代铬酸盐技术134

后记136

译者前言

现今，静电喷涂越来越多地走进了我们的生活。静电喷涂对基材要求并不严格，同时色彩形式多样，更换颜色样式也很容易，成材率高，越来越受到厂家的喜欢。但是喷涂前处理过程，因为受到环保的限制而不能用铬，许多问题凸显了出来。同时以前即使使用铬化，依然存在大量丝状腐蚀的问题。现在的无铬化工艺使丝状腐蚀现象更为严重，这也是德国建筑用铝材往往使用阳极氧化作为粉末喷涂前处理的主要原因。

本书对喷涂前处理的很多方法进行了论述和研究。从环保、性能等角度进行了分析，也提出了很多新的方法供读者讨论。虽然本书已经成书十余年，但是论述的方法、分析问题的思路并不过时，甚至很多对我们来讲，依然是新奇并有借鉴意义的。希望大家能从中得到于己有利的信息。

《铝表面转化膜》以铝转化膜处理技术为中心，对铝合金表面前处理、铬酸盐处理技术和磷酸锌系膜、磷酸锆系膜、氟化铝系膜、锂盐系膜、锰系膜、铈盐系膜、钼系膜、镁盐系膜、钙盐系膜、硅烷体系膜、有机磷盐系膜、有机-无机复合转化膜、三价铬溶液转化膜，以及涂装系膜等多种无六价铬化学转化处理技术的性能、开发现状与发展方向、废水处理等表面处理相关技术均有详细论述。书中讲述了各种方法的历史来源、配方改进、适用领域、性能特点等，对于铝合金的众多应用领域，如家电制造、建筑材料、航空航天、汽车、饮料罐、印刷版，以及轨道交通等均有涉及，这对从事铝材表面处理科研人员和广大一线技术人员具有很强的针对性和参考价值。

在本书翻译过程中，赵正平先生做了大量实际工作，在此表示衷心感谢。

史宏伟

2022年3月

原著前言

文明的发展伴随着金属技术的进步。1886 年，霍尔和埃鲁发明了铝冶炼技术，虽然至今只有一百多年的历史，但铝已经成为现代社会发展不可或缺的金属材料。

为提高铝产品附加值、保持功能性、延长使用寿命，必须对其进行表面处理。20 世纪20 年代开发了使用铬酸盐的阳极氧化膜处理及转化膜处理技术，历经改良形成了今天的使用硫酸阳极氧化处理及铬酸转化处理技术。但是，随着世界性环境保护意识的提高，使用铬酸盐受到了很多限制，无铬处理技术开发利用取得一定进展，但尚未成熟。另外，从产品全生命周期评估的角度出发，表面处理的未来引起了人们的关注。

本书以铝转化膜处理技术为中心，对铬酸盐处理技术和无铬酸盐处理技术的开发现状及表面处理相关技术研究进行详细论述。

本书关于无铬酸盐处理技术的研究， 如能对科研人员有所帮助将不胜荣幸。

2003年3月

金子秀昭