CN107740167B

CN107740167B - 一种常温稳定高效铝及铝合金环保封闭剂

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Publication number: CN107740167B
Application number: CN201710792119.0A
Authority: CN
Inventors: 王振兴; 郑建; 陈春雷
Original assignee: JIANGSU FEITUO INTERFACE ENGINEERING TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: JIANGSU FEITUO INTERFACE ENGINEERING TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date: 2017-09-05
Filing date: 2017-09-05
Publication date: 2019-06-18
Anticipated expiration: 2037-09-05
Also published as: CN107740167A

Abstract

一种常温稳定高效铝及铝合金环保封闭剂，按重量百分比其配方为：乙酸钠3～15%，乙酸锂0‑2%，苯甲酸钠0.2～5%，尿素0～2%，稳定剂5～30%，分散剂0.5～10%，络合剂0～15%，pH缓冲剂0.5～10%，缓蚀剂0～10%，去离子水余量。本发明所制备的常温封闭剂，溶液体系稳定。封孔膜致密。封孔剂消耗量小、使用寿命长。封孔后工件表面平整光亮，不变色，不起粉，可有效防止手印，抗油污。解决了目前工业生产中使用的封孔剂封孔完成以后的铝制品表面光亮度不够，颜色较暗，清洗完干燥以后，水性较重，容易产生水渍，同时，很多产品还会产生白灰的问题。提高了工件的强度、硬度和耐腐蚀性。

Description

一种常温稳定高效铝及铝合金环保封闭剂

技术领域

本发明属于金属表面腐蚀防护技术领域，尤其涉及一种常温稳定高效铝及铝合金环保封闭剂。

背景技术

铝合金具有质量轻、耐蚀性强、导热导电良好等优点，在航空、航天、汽车、机械制造、民用工业中广泛应用。铝合金制品有个缺点——容易被腐蚀，为避免铝型材的腐蚀，表面处理一般以阳极氧化为主，可显著地改善铝及合金的耐蚀性能，提高铝及其合金表面的硬度、耐磨和耐蚀性能。但氧化膜层多孔且具有较强的化学活性。铝材氧化膜由大量空隙的无定型氧化铝组成，孔通常延伸至氧化物与金属的交界面附近，一个孔周围的区域组成一个晶胞。在阳极化过程中阻挡层的形成和溶解同时发生，并保持一定厚度不变，随着氧化过程的进行，孔的深度增加，需进行封孔表面处理。

为了解决目前封孔过程中镍污染的问题，目前国内进行了多方面的无镍封孔剂的研究，国内现有技术公开了一些铝阳极氧化无镍封孔技术的研究，CN103614757A介绍了铝合金表面多孔膜稀土的一种封闭方法，将硝酸稀土盐和锂盐作为主盐进行封孔，封孔温度最高需要达到120℃，封孔时间最长需要3h。CN101864589A介绍了一种铝合金阳极氧化实用型无镍封孔剂，选用有机化合物进行封孔，不含金属盐，封孔温度最低为80℃，封孔时间为20min左右。CN101323965A介绍了铝合金阳极氧化膜碱金属盐、碱土金属盐封闭方法，在75～90℃的条件下，用碱金属盐、碱土金属盐作位主盐的封闭剂，封孔时间为20～30min以上。这些专利的封孔剂的封孔条件都较为苛刻，能耗较高，槽液也不太稳定，封孔效果很难达到工业生产的要求。

随着工业化大生产的发展，铝及铝合金氧化膜技术的发展，对封孔质量也提出了更高的要求。目前，据工业生产过程中的调研显示，目前工业生产中的无镍封孔技术中存在封孔膜失光、保光性差；封孔后铝材工件表面不平整，易发白、起粉；封孔速度慢、检测封孔失重高；节能效果较差，槽液寿命短等问题。

发明内容

为解决上述阳极氧化膜封孔剂技术缺陷的问题，本发明提供一种无毒环保、光亮平整、封孔效果好的绿色铝材封闭剂。

本发明是通过下述技术方案实现的：

一种常温稳定高效铝及铝合金环保封闭剂，其特征在于：该环保封闭剂按重量百分比其配方为：乙酸钠3～15%，乙酸锂0-2%，苯甲酸钠0.2～5%，尿素0～2%，稳定剂5～30%，分散剂0.5～10%，络合剂0～15%，pH缓冲剂0.5～10%，缓蚀剂0～10%，去离子水余量。

作为本发明的一种改进，稳定剂为壬基酚聚氧乙烯醚、γ-巯丙基三甲氧基硅烷、十六烷基磺基苯氧基苯磺酸二钠、氨丙基三甲氧基硅烷、聚乙烯基吡咯烷酮、脂肪醇聚氧乙烯醚、十二烷基二苯醚二磺酸钠、十六烷基苯磺酸钠中的一种或多种。

作为本发明的二种改进，分散剂为聚醚多元醇、5-(2-氨乙基氨)-1-萘磺酸钠、亚甲基双萘磺酸二钠盐、聚萘甲醛磺酸钠盐、羟基烷基酚聚氧乙烯醚和聚乙二醇中的一种或多种。

作为本发明的三种改进，络合剂为乙二胺四甲叉磷酸钠、二乙烯三胺五甲叉膦酸钠、乙二胺四乙酸二钠、柠檬酸钠、酒石酸钾钠、氨基三乙酸钠、8-羟基喹啉中的一种或多种。

作为本发明的又一种改进，pH缓冲剂包括乙酸、柠檬酸、酒石酸、丙酸氨、氨水、磷酸氢钠、磷酸二氢钠和磷酸中的一种或多种。

作为本发明的再次改进，缓蚀剂包括三聚磷酸钠、六偏磷酸钠、硼酸、钨酸钠、十一碳二元酸、癸二酸、二乙醇胺和三乙醇胺中的一种或多种。

本发明所制备的常温封闭剂，溶液体系稳定。封孔渗透效果好，封孔膜致密，完全封闭工件表面的孔隙。封孔剂消耗量小、使用寿命长。封孔后工件表面平整光亮，不变色，不起粉，可有效防止手印，抗油污。解决了目前工业生产中使用的封孔剂封孔完成以后的铝制品表面光亮度不够，颜色较暗，清洗完干燥以后，水性较重，容易产生水渍，同时，很多产品还会产生白灰的问题。提高了工件的强度、硬度和耐腐蚀性。封闭剂中不含镍、氟和铬等元素，所选用的碱金属和碱土金属原材料易得，对生物的毒性很小，安全环保，对操作环境无污染，不会损害人体的健康，其工业废水的处理也比较简单和便宜。封闭剂价格低廉，适用于工业化大生产。

具体实施方式

下面的实施例可以使本专业技术人员更全面地理解本发明，但不以任何方式限制本发明。

实施例1

一种常温稳定高效铝及铝合金环保封闭剂，其特征在于：该环保封闭剂按重量百分比其成分构成为：乙酸钠3%，苯甲酸钠0.5%，尿素0.5%，壬基酚聚氧乙烯醚10%，脂肪醇聚氧乙烯醚5%，乙二胺四甲叉磷酸钠5%，氨基三乙酸钠5%，亚甲基双萘磺酸二钠盐2%，乙酸2%，三聚磷酸钠2%，去离子水65%。

将铝制品工件进行阳极氧化，制备得10-15μm厚的氧化膜层，后将铝制品工件浸渍于上述30℃、pH值调节为6的封闭剂中10分钟，取出铝制品工件清洗、风干。

封孔后铝制品工件表面光亮、平整，无水渍、黄斑及粉霜。

通过对铝制品工件表面进行电镜扫描，氧化膜表面的微空隙几乎完全封闭，且表面平整。

按国家标准（GB/T8753.2-2005 硝酸预浸的磷铬酸法）对已封孔的铝制品工件进行检测，封孔失重为10.4mg/dm²。按国家标准（GB/T8753.4-2005 酸处理后的染色斑点法）对铝制品工件进行染色，染色等级为0级，抗染色吸附能力强，说明封闭质量合格，抗污染能力强。

实施例2

一种常温稳定高效铝及铝合金环保封闭剂，其特征在于：该环保封闭剂按重量百分比其成分构成为：乙酸钠6.5%，乙酸锂0.5%，苯甲酸钠2%，十六烷基磺基苯氧基苯磺酸二钠15%，乙二胺四甲叉磷酸钠10%，二乙烯三胺五甲叉膦酸钠5%，酒石酸钾钠5%，羟基烷基酚聚氧乙烯醚4%，促进剂2%，酒石酸5%，磷酸1%，三聚磷酸钠2%，去离子水42%。

将铝制品工件进行阳极氧化，制备得10-15μm厚的氧化膜层，后将铝制品工件浸渍于上述30℃、pH值调节为5.9的封闭剂中10分钟，取出铝制品工件清洗、风干。

封孔后铝制品工件表面光亮、平整，无水渍、黄斑及粉霜。

按国家标准（GB/T8753.2-2005 硝酸预浸的磷铬酸法）对已封孔的铝制品工件进行检测，封孔失重为9.5mg/dm²。按国家标准（GB/T8753.4-2005 酸处理后的染色斑点法）对铝制品工件进行染色，染色等级为0级，抗染色吸附能力强，说明封闭质量合格，抗污染能力强。

实施例3

一种常温稳定高效铝及铝合金环保封闭剂，其特征在于：该环保封闭剂按重量百分比其成分构成为：乙酸钠10%，乙酸锂1%，苯甲酸钠2%，尿素1%，聚乙烯基吡咯烷酮12%，氨丙基三甲氧基硅烷5%，亚甲基双萘磺酸二钠盐5%，柠檬酸钠3%，羟基烷基酚聚氧乙烯醚3%，柠檬酸3%，磷酸二氢钠2%，三聚磷酸钠2%，去离子水51%。

将铝制品工件进行阳极氧化，制备得10-15μm厚的氧化膜层，后将铝制品工件浸渍于上述28℃、pH值调节为6.2的封闭剂中12分钟，取出铝制品工件清洗、风干。

封孔后铝制品工件表面光亮、平整，无水渍、黄斑及粉霜。

按国家标准（GB/T8753.2-2005 硝酸预浸的磷铬酸法）对已封孔的铝制品工件进行检测，封孔失重为11.2mg/dm²。按国家标准（GB/T8753.4-2005 酸处理后的染色斑点法）对铝制品工件进行染色，染色等级为0级，抗染色吸附能力强，说明封闭质量合格，抗污染能力强。

实施例4

一种常温稳定高效铝及铝合金环保封闭剂，其特征在于：该环保封闭剂按重量百分比其成分构成为：乙酸钠9%，乙酸锂2%，苯甲酸钠2%，尿素2%，脂肪醇聚氧乙烯醚15%，5-(2-氨乙基氨)-1-萘磺酸钠5%，羟基烷基酚聚氧乙烯醚2%，乙二胺四乙酸二钠5%，柠檬酸2%，十一碳二元酸2%，三乙醇胺1.5%，去离子水52.5%。

将铝制品工件进行阳极氧化，制备得10-15μm厚的氧化膜层，后将铝制品工件浸渍于上述27℃、pH值调节为6的封闭剂中12分钟，取出铝制品工件清洗、风干。

封孔后铝制品工件表面光亮、平整，无水渍、黄斑及粉霜。

按国家标准（GB/T8753.2-2005 硝酸预浸的磷铬酸法）对已封孔的铝制品工件进行检测，封孔失重为14.8mg/dm²。按国家标准（GB/T8753.4-2005 酸处理后的染色斑点法）对铝制品工件进行染色，染色等级为0级，抗染色吸附能力强，说明封闭质量合格，抗污染能力强。

实施例5

一种常温稳定高效铝及铝合金环保封闭剂，其特征在于：该环保封闭剂按重量百分比其成分构成为：乙酸钠13%，乙酸锂1.5%，苯甲酸钠5%，尿素1%，乙二胺四甲叉磷酸钠10%，柠檬酸钠5%，氨丙基三甲氧基硅烷5%，聚萘甲醛磺酸钠盐3%，聚乙二醇5%，乙酸3%，氨水0.5%，去离子水48%。

将铝制品工件进行阳极氧化，制备得10-15μm厚的氧化膜层，后将铝制品工件浸渍于上述28℃、pH值调节为6的封闭剂中15分钟，取出铝制品工件清洗、风干。

封孔后铝制品工件表面光亮、平整，无水渍、黄斑及粉霜。

按国家标准（GB/T8753.2-2005 硝酸预浸的磷铬酸法）对已封孔的铝制品工件进行检测，封孔失重为16.9mg/dm²。按国家标准（GB/T8753.4-2005 酸处理后的染色斑点法）对铝制品工件进行染色，染色等级为1级，抗染色吸附能力强，说明封闭质量合格，抗污染能力强。

本发明所制备的常温封闭剂，溶液体系稳定。封孔渗透效果好，封孔膜致密，完全封闭工件表面的孔隙。封孔后工件表面平整光亮，不变色，不起粉，可有效防止手印，抗油污。提高了工件的强度、硬度和耐腐蚀性。封闭剂中不含镍、氟和铬等元素，安全环保，对操作环境无污染，原材料易得，不会损害人体的健康。封闭剂价格低廉，适用于工业化大生产。

以上对实施例进行了详细的阐述说明，列出的实施例的构成旨在说明本发明，并不能对本发明的范围构成限制，所附权利要求的范围内的任何形式的变动均属于本发明的保护范围。

用本发明的实施例和CN101864589A、CN101323965A实施例的封孔效果进行对比，其中，氧化前的清洗处理、阳极氧化及氧化后的清洗步骤都同时进行，封孔条件分别按照实施例中的条件进行，其封孔效果见表1。

封孔效果评定方法为硝酸预浸的磷铬酸法和酸处理后的染色斑点法：

GBT 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。

GBT 87534 -2005 铝及铝合金阳极氧化、氧化膜封孔质量的评定方法，第4部分：酸处理后的染色斑点法。

表1 实施例的封孔效果对比

由前述实验结果可以看出，采用本发明的封孔剂，具有更加优异封孔效果。

对于封孔剂的添加剂而言，添加剂的性质在一定的程度上决定了封孔的效果。选择合适的添加剂，更加有助于提高封孔剂的封孔效果，对于添加剂的选择，要考察其综合性能。

1、本发明的封孔剂中加入了稳定剂，保证了溶液体系的稳定性，能够足够的降低体系的表面张力，提高润湿渗透性能，发挥优良的乳化性能，保证功能物质充分的和氧化层进行接触、深入氧化层微孔内部发挥封孔作用；稳定剂具有一定吸附性能，在水溶液中的吸附能力满足促进封孔的要求，能够更好的促进封孔效率、提高封孔效果，促进得到光亮、平整的封孔表面。

2、封孔剂中的分散剂要具有较好的分散性能，防止功能物质之间过度聚集，保持封孔液体系的稳定，有效的抑制粉霜、白灰的产生，同时，吸附在阳极氧化膜的表面而不进入微孔内部，不影响封孔盐的沉积，并有效减少封孔灰的产生，保持封孔溶液的稳定，延长了封孔液的使用时限，在不影响封孔效果的情况下，有效的抑制粉霜、白灰的的产生。

3、封孔液中因加入了络合剂，改变了封孔沉淀物的晶型，沉淀颗粒变细，有效的提高了封孔的效果与封孔质量，降低了封孔后铝材的表面活性，提高了封孔后的铝材耐环境性能。

本发明选择的络合剂，具有更好的络合稳定性，还具有一定的分散、悬浮力, 有阻垢、缓蚀、化垢功能，在一定程度上防止了封孔后铝材黑变、白灰、光泽度较差等，不良现象的产生。

4、本发明加入了缓蚀剂进入封孔液中，因缓蚀剂的加入，有效的防止了封孔后铝材黑变、灰变、白毛、失光、失色的不良现象的产生，保证了铝材封孔后的光泽度，使封孔后的铝材表面更加的致密、细腻。

Claims

1.一种常温稳定高效铝及铝合金环保封闭剂，其特征在于：该环保封闭剂按重量百分比其配方为：乙酸钠3～15%，乙酸锂0-2%，苯甲酸钠0.2～5%，尿素0～2%，稳定剂5～30%，分散剂0.5～10%，络合剂0～15%，pH缓冲剂0.5～10%，缓蚀剂0～10%，去离子水余量。

2.根据权利要求1所述的一种常温稳定高效铝及铝合金环保封闭剂，其特征在于：所述的稳定剂为壬基酚聚氧乙烯醚、γ-巯丙基三甲氧基硅烷、十六烷基磺基苯氧基苯磺酸二钠、氨丙基三甲氧基硅烷、聚乙烯基吡咯烷酮、脂肪醇聚氧乙烯醚、十二烷基二苯醚二磺酸钠、十六烷基苯磺酸钠中的一种或多种。

3.根据权利要求1所述的一种常温稳定高效铝及铝合金环保封闭剂，其特征在于：所述的分散剂为聚醚多元醇、5-(2-氨乙基氨)-1-萘磺酸钠、亚甲基双萘磺酸二钠盐、聚萘甲醛磺酸钠盐、羟基烷基酚聚氧乙烯醚和聚乙二醇中的一种或多种。

4.根据权利要求1所述的一种常温稳定高效铝及铝合金环保封闭剂，其特征在于：所述的络合剂为乙二胺四甲叉磷酸钠、二乙烯三胺五甲叉膦酸钠、乙二胺四乙酸二钠、柠檬酸钠、酒石酸钾钠、氨基三乙酸钠、8-羟基喹啉中的一种或多种。

5.根据权利要求1所述的一种常温稳定高效铝及铝合金环保封闭剂，其特征在于：所述的pH缓冲剂包括乙酸、柠檬酸、酒石酸、丙酸氨、氨水、磷酸氢钠、磷酸二氢钠和磷酸中的一种或多种。

6.根据权利要求1所述的一种常温稳定高效铝及铝合金环保封闭剂，其特征在于：所述的缓蚀剂包括三聚磷酸钠、六偏磷酸钠、硼酸、钨酸钠、十一碳二元酸、癸二酸、二乙醇胺和三乙醇胺中的一种或多种。