CN104342736A - 一种铝合金氧化膜无镍常温封闭工艺及封闭剂 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种能够获得同于或超越含镍氧化膜封闭性和耐腐蚀性的常温封闭剂，并且容易使用，不含重金属，废水处理简单不会对环境造成污染。所述铝合金氧化膜无镍常温封闭剂含有水溶性钛化合物或水溶性锆化合物的至少一种化合物A，以及作为稳定剂的具有多个官能团的有机化合物B，化合物A的含量在0.1mmol/L—50mmol/L。有机化合物B的含量是化合物A的2.5—10倍。所述本发明还包括促进剂0.1—5.0g/L、PH缓冲剂1.0—20.0g/L。

Description

一种铝合金氧化膜无镍常温封闭工艺及封闭剂
技术领域
本发明属于铝合金添加剂技术领域，更具体是涉及一种铝合金氧化膜无镍常温封闭工艺及封闭剂。
背景技术
铝合金阳极氧化处理的氧化膜有大量的纳米小孔，他们有很强吸附能力，暴露在环境中氧化膜的抗腐蚀能力较弱。
目前我国主要大量使用的低温或中温氧化膜封闭剂中含有大量的重金属镍，由于长时间和人体接触轻者会皮肤发炎，重者可能有致癌的危险，所以国际上很多国家已经限制各种含镍铝制品的使用。目前我国从2008年以来加大对环境污染的整治力度，对于现在环境污染严重地区废水中总镍的要求为不大于0.1mg/L。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术存在的不足，提供一种铝合金氧化膜无镍常温封闭工艺。
本发明的另一目的在于提供一种封闭性和耐腐蚀性良好的常温封闭剂，并且可以大规模的应用于工业化生产。
为达到上述目的，本发明采取了如下的技术方案：
一种铝合金氧化膜无镍常温封闭工艺，包括如下技术步骤：
一、前处理
A.将铝合金制品浸入到含130—180g/L硫酸溶液中浸泡1-5分钟，去除表面油污及各种无机污染物，自来水水洗二次；
B.将经A处理得铝合金制品置于含有添加剂的50—80g/L的氢氧化钠溶液中，在50—70℃温度下反应2-5分钟，去除表面自然氧化膜，自来水水洗二次；
C.将经B处理的铝部件置于质量分数为15％硫酸和5％硝酸的水溶液中，常温除灰处理3～5分钟，自来水水洗二次后再用去离子水洗一次；
二、阳极氧化
将经经过前处理的铝合金制品放入含量为160—180g/L硫酸溶液中，在20±2℃温度下定直流阳极氧化30—60分钟，电流密度为1.3A/dm2，膜厚为10-20um。断电取出铝合金制品后自来水水洗二次，纯水水洗一次；
三、电解着色或染色
A.电解着色：将经经过阳极氧化后的铝合金制品放入含SnSO43—10g/L，硫酸镍15—25g/L，硫酸15—25g/L，稳定剂5—10g/L的溶液中，在20—25℃温度下用交流电压16V，电解着色2—10分钟。断电取出铝合金制品后自来水水洗二次，纯水水洗一次，待封闭；
B.染色：将经经过阳极氧化后的铝合金制品放入含1g/L茜素红S染料的溶液中，在50—70℃温度下浸泡2—5分钟，取出铝合金制品后自来水水洗二次，纯水水洗一次，待封闭；
四、封闭
本发明铝合金氧化膜无镍常温封闭剂工艺参数如下：
溶液温度：15-35℃，最佳：25±3℃
封闭速度：0.5-3.0um/min
PH值：3.5-6.5
五、铝合金阳极氧化膜封闭质量的评定
本发明根据GB/T 8753.2-2005铝及铝合金阳极氧化氧化膜封孔质量的评定方法第2部分-硝酸预浸的磷铬酸法检测阳极氧化膜的封闭质量；
检测液组成为：
A、预浸溶液:移650ml硝酸(p＝1.4g/ml)1000ml容量瓶中，用水稀释至刻度；
温度：19±1℃
浸泡时间：10min
B、磷—铬酸溶液:溶解20g三氧化铬(Cr03)，35ml磷酸(p＝1.7g/ml)于500ml水中，移入1000ml容量瓶，以水稀释至刻度，混匀。
温度：38±1℃。
浸泡时间：15min。
称量经过A、B溶液浸泡前后封闭膜的腐蚀失重，失重不大于30mg/dm2为合格。
本发明封闭的阳极氧化膜的表面质量采用目测法检查。风干后用50倍放大镜从45度观察，封闭阳极氧化膜表面无明显的白灰、黄斑、水渍等即为合格。
一种铝合金氧化膜无镍常温封闭，其组成为：含有水溶性钛化合物或水溶性锆化合物的至少一种化合物A，化合物A的含量在0.1mmol/L—50mmol/L，以及作为稳定剂的具有多个官能团的有机化合物B，有机化合物B的含量是化合物A的2.5—10倍，所述本发明还包括促进剂0.1—5.0g/L、PH缓冲剂1.0—20.0g/L。
所述铝合金氧化膜无镍常温封闭剂中的稳定剂有机物化合物B是1分子中含有1—3个羟基、羧基、氨基和膦酸基的至少有一种官能团的有机物；这样的有机物为甘醇酸、苹果酸、草酸、乳酸、谷氨酸、甘油、HEDP及其盐等中的至少一种。
所述铝合金氧化膜无镍常温封闭剂中的水溶性钛化合物或水溶性锆化合物为它的硫酸盐、氟化盐、有机盐，具体为硫酸钛、硫酸钛铵、乙酰丙酮钛、草酸钛钾、氟钛酸钾、氟钛酸钠、氟钛酸铵、硫酸锆、硫酸钛铵、乙酸锆、乳酸锆、氟锆酸钾、氟锆酸钠、氟锆酸铵等中的至少一种。
所述铝合金氧化膜无镍常温封闭剂中的促进剂是氟化物，具体为氢氟酸、氟化钠、氟化钾、氟化铵、氟化氢铵、氟硅酸钠、氟硅酸铵、氟硼酸、氟硼酸钠、氟硼酸铵等中的至少一种。
所述铝合金氧化膜无镍常温封闭剂中的PH缓冲剂是磷酸及其盐、硅酸盐、乙酸及其盐、硼酸及其盐、苯二甲酸氢盐、苯甲酸盐、硫代羰基化合物，具体为磷酸氢钠、磷酸二氢钠、乙酸、乙酸钠、双乙酸钠、硼酸、硼砂、邻苯二甲酸、邻苯二甲酸氢钾、苯甲酸、苯甲酸钠、硫脲、二甲基硫脲等中的至少一种。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
本发明为能够获得同于或超越含镍氧化膜封闭性和耐腐蚀性的常温封闭剂，并且容易使用，不含重金属，废水处理简单不会对环境造成污染；并且可以大规模的应用于工业化生产。
具体实施方式
以下结合具体实施例来对本发明作进一步的描述。
实施例1
铝合金氧化膜无镍常温封闭剂组成：
硫酸钛：0.5mmol/L，甘醇酸：1.5mmol/L，
氢氟酸：0.2g/L，氟硼酸：0.1g/L，
硼酸：1.0g/L，硫脲：1.0g/L，去离子水：余量。
工艺条件：PH(用醋酸或氨水调节)6.0，温度35℃。
按前处理、阳极氧化制的膜厚10um的铝制品，放入上述封闭液中10分钟。取出铝合金制品后自来水水洗二次，纯水水洗一次，风干。
检查试样表面无水渍和粉霜。根据根据GB/T 8753.2-2005磷-铬酸法失重21.8mg/dm2。
实施例2
铝合金氧化膜无镍常温封闭剂组成：
乙酸锆：5mmol/L，草酸：15mmol/L，
氟化钠：1.0g/L，氟硼酸钠：0.5g/L，
硅酸钠：0.5g/L，苯二甲酸氢钾：2.0g/L，去离子水：余量。
工艺条件：PH(用醋酸或氨水调节)5.5，温度30℃。
按前处理、阳极氧化制的膜厚15um的铝制品再电解着色为香槟色，放入上述封闭液中7分钟。取出铝合金制品后自来水水洗二次，纯水水洗一次，风干。
检查试样表面无水渍和粉霜。根据根据GB/T 8753.2-2005磷-铬酸法失重15.6mg/dm2。
实施例3
铝合金氧化膜无镍常温封闭剂组成：
草酸钛钾：15mmol/L，HEDP：40mmol/L，
氟化铵：2.5g/L，氟硼酸铵：0.5g/L，乙酸钠：1.0g/L，
二甲基硫脲：3.0g/L，去离子水：余量。
工艺条件：PH(用醋酸或氨水调节)4.5，温度20℃。
按前处理、阳极氧化制的膜厚10um的铝制品再染成红色，放入上述封闭液中5分钟。取出铝合金制品后自来水水洗二次，纯水水洗一次，风干。
检查试样表面无水渍和粉霜。根据根据GB/T 8753.2-2005磷-铬酸法失重11.2mg/dm2。
实施例4
铝合金氧化膜无镍常温封闭剂组成：
氟锆酸钾：30mmol/L，乳酸：100mmol/L，氟化钠：0.5g/L，
氟硅酸钠：0.5g/L，磷酸氢钠：1.0g/L，
硫脲：5.0g/L，去离子水：余量。
工艺条件：PH(用醋酸或氨水调节)4.0，温度20℃。
按前处理、阳极氧化制的膜厚20um的铝制品，放入上述封闭液中10分钟。取出铝合金制品后自来水水洗二次，纯水水洗一次，风干。
检查试样表面无水渍和粉霜。根据根据GB/T 8753.2-2005磷-铬酸法失重8.6mg/dm2。
实施例5
铝合金氧化膜无镍常温封闭剂组成：
氟钛酸铵：50mmol/L，谷氨酸：150mmol/L，
氟化氢铵：0.5g/L，氟硼酸铵：0.2g/L，
苯甲酸钠：2.0g/L，硫脲：10.0g/L，去离子水：余量。
工艺条件：PH(用醋酸或氨水调节)3.5，温度15℃。
按前处理、阳极氧化制的膜厚20um的铝制品电解着色为黑色，放入上述封闭液中7分钟。取出铝合金制品后自来水水洗二次，纯水水洗一次，风干。
检查试样表面无水渍和粉霜。根据根据GB/T 8753.2-2005磷-铬酸法失重7.5mg/dm2。
本发明并不仅限于在此所述的实施例，可以通过追加、变更、删除等改变方式发挥本发明的作用效果的，也包含在本发明的范围里。

Claims (10)

1.一种铝合金氧化膜无镍常温封闭工艺，其特征在于：包括如下技术步骤：
一、前处理
A.将铝合金制品浸入到含130—180g/L硫酸溶液中浸泡1-5分钟，去除表面油污及各种无机污染物，自来水水洗二次；
B.将经A处理得铝合金制品置于含有添加剂的50—80g/L的氢氧化钠溶液中，在50—70℃温度下反应2-5分钟，去除表面自然氧化膜，自来水水洗二次；
C.将经B处理的铝部件置于质量分数为15％硫酸和5％硝酸的水溶液中，常温除灰处理3～5分钟，自来水水洗二次后再用去离子水洗一次；
二、阳极氧化
将经经过前处理的铝合金制品放入含量为160—180g/L硫酸溶液中，在20±2℃温度下定直流阳极氧化30—60分钟，电流密度为1.3A/dm2，膜厚为10-20um。断电取出铝合金制品后自来水水洗二次，纯水水洗一次；
三、电解着色及染色
A.电解着色：将经经过阳极氧化后的铝合金制品放入含SnSO43—10g/L，硫酸镍15—25g/L，硫酸15—25g/L，稳定剂5—10g/L的溶液中，在20—25℃温度下用交流电压16V，电解着色2—10分钟；断电取出铝合金制品后自来水水洗二次，纯水水洗一次，待封闭；
B.染色：将经经过阳极氧化后的铝合金制品放入含1g/L茜素红S染料的溶液中，在50—70℃温度下浸泡2—5分钟，取出铝合金制品后自来水水洗二次，纯水水洗一次，待封闭；
四、封闭
本发明铝合金氧化膜无镍常温封闭剂工艺参数如下：
溶液温度：15-35℃，最佳：25±3℃
封闭速度：0.5-3.0um/min
PH值：3.5-6.5
五、铝合金阳极氧化膜封闭质量的评定
本发明根据GB/T 8753.2-2005铝及铝合金阳极氧化氧化膜封孔质量的评定方法第2部分-硝酸预浸的磷铬酸法检测阳极氧化膜的封闭质量；
检测液组成为：
A、预浸溶液:移650ml硝酸(p＝1.4g/ml)1000ml容量瓶中，用水稀释至刻度；
温度：19±1℃
浸泡时间：10min
B、磷—铬酸溶液:溶解20g三氧化铬(Cr03)，35ml磷酸(p＝1.7g/ml)于500ml水中，移入1000ml容量瓶，以水稀释至刻度，混匀；
温度：38±1℃；
浸泡时间：15min；
称量经过A、B溶液浸泡前后封闭膜的腐蚀失重，失重不大于30mg/dm2为合格；
本发明封闭的阳极氧化膜的表面质量采用目测法检查；风干后用50倍放大镜从45度观察，封闭阳极氧化膜表面无明显的白灰、黄斑、水渍等即为合格。
2.一种铝合金氧化膜无镍常温封闭剂，其特征在于，其组成为：含有水溶性钛化合物或水溶性锆化合物的至少一种化合物A，化合物A的含量在0.1mmol/L—50mmol/L，以及作为稳定剂的具有多个官能团的有机化合物B，有机化合物B的含量是化合物A的2.5—10倍，还包括促进剂0.1—5.0g/L、PH缓冲剂1.0—20.0g/L。
3.根据权利要求2所述的一种铝合金氧化膜无镍常温封闭剂，其特征在于，所述铝合金氧化膜无镍常温封闭剂中的稳定剂有机物化合物B是1分子中含有1—3个羟基、羧基、氨基和膦酸基的至少有一种官能团的有机物。
4.根据权利要求3所述的一种铝合金氧化膜无镍常温封闭剂，其特征在于，所述的稳定剂有机物化合物B为甘醇酸、苹果酸、草酸、乳酸、谷氨酸、甘油、HEDP及其盐中的至少一种。
5.根据权利要求2所述的一种铝合金氧化膜无镍常温封闭剂，其特征在于，所述水溶性钛化合物或水溶性锆化合物为它的硫酸盐、氟化盐、或有机盐。
6.根据权利要求5所述的一种铝合金氧化膜无镍常温封闭剂，其特征在于，所述水溶性钛化合物或水溶性锆化合物为具体为硫酸钛、硫酸钛铵、乙酰丙酮钛、草酸钛钾、氟钛酸钾、氟钛酸钠、氟钛酸铵、硫酸锆、硫酸钛铵、乙酸锆、乳酸锆、氟锆酸钾、氟锆酸钠、或氟锆酸铵中的至少一种。
7.根据权利要求2所述的一种铝合金氧化膜无镍常温封闭剂，其特征在于，所述铝合金氧化膜无镍常温封闭剂中的促进剂是氟化物。
8.根据权利要求7所述的一种铝合金氧化膜无镍常温封闭剂，其特征在于，所述铝合金氧化膜无镍常温封闭剂中的促进剂具体为氢氟酸、氟化钠、氟化钾、氟化铵、氟化氢铵、氟硅酸钠、氟硅酸铵、氟硼酸、氟硼酸钠、或氟硼酸铵中的至少一种。
9.根据权利要求2所述的一种铝合金氧化膜无镍常温封闭剂，其特征在于，所述铝合金氧化膜无镍常温封闭剂中的PH缓冲剂是磷酸及其盐、硅酸盐、乙酸及其盐、硼酸及其盐、苯二甲酸氢盐、苯甲酸盐、或硫代羰基化合物。
10.根据权利要求9所述的一种铝合金氧化膜无镍常温封闭剂，其特征在于，所述铝合金氧化膜无镍常温封闭剂中的PH缓冲剂为磷酸氢钠、磷酸二氢钠、乙酸、乙酸钠、双乙酸钠、硼酸、硼砂、邻苯二甲酸、邻苯二甲酸氢钾、苯甲酸、苯甲酸钠、硫脲、或二甲基硫脲中的至少一种。
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