CN107805837A - 一种铝及铝合金环保常温封孔剂及其封孔工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种铝及铝合金环保常温封孔剂,以其总重量为基准,包括以下重量百分比的组分:乙酸镁3‑15%,乙酸钴0‑10%,三丙二醇甲醚5‑15%,表面活性剂5‑15%,抑灰剂0‑10%,促进剂0‑8%,pH缓冲剂0.5‑10%,缓蚀剂0‑10%,余量为去离子水。本发明的封孔剂稳定性和渗透效果好,封孔膜致密,能够完全封闭工件表面的空隙,封孔条件要求低,且封孔后工件表面平整光亮,不变色,不起粉,抗油污和手印,提高了工件的强度、硬度和耐腐蚀性;不含镍、氟和铬等元素,安全环保,对操作环境无污染,不会损害人体的健康;成本低,能耗小,适于工业化大规模的生产。
Description
技术领域
本发明属于金属表面腐蚀防护处理技术领域,具体涉及一种铝及铝合金环保常温封孔剂及其封孔工艺。
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,具有较强的化学活性。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,故而需要进行封孔表面处理。
目前国内进行了多方面的无镍封孔剂的研究,比如中国专利CN103614757A公开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;中国专利CN101864589A公开了一种铝合金阳极氧化实用型无镍封孔剂,其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;中国专利CN101323965A公开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液,封孔时间为20-30min以上。这些专利的封孔条件都较为苛刻,能耗较高,槽液不太稳定,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,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
本发明所要解决的技术问题是提供一种能有效封闭工件表面孔隙,且封孔后工件表面平整光亮、不变色、不起粉的铝及铝合金环保常温封孔剂及其封孔工艺。
为解决上述技术问题,本发明采用的技术方案是:
一种铝及铝合金环保常温封孔剂,以其总重量为基准,包括以下重量百分比的组分:乙酸镁3-15%,乙酸钴0-10%,三丙二醇甲醚5-15%,表面活性剂5-15%,抑灰剂0-10%,促进剂0-8%,pH缓冲剂0.5-10%,缓蚀剂0-10%,余量为去离子水。
作为优选的,上述表面活性剂为聚乙烯基吡咯烷酮、脂肪酸甲酯、脂肪醇聚氧乙烯醚、十六烷基磺基苯氧基苯磺酸二钠、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,能够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,在水溶液中的吸附能力满足促进封孔的要求。
作为优选的,上述抑灰剂为5-(2-氨乙基氨)-1-萘磺酸钠、亚甲基双萘磺酸钠、聚萘甲醛磺酸钠盐、硫脲、聚乙二醇、羟基烷基酚聚氧乙烯醚中的一种或多种,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。
作为优选的,上述促进剂为脂肪族衍生物,分子结构式为:
,
其中,R1、R2为氢原子、甲基、羟甲基或羟乙基,R3、R4和R5为羟基、氨基、甲基、羟甲基、羟乙基或羟丙基,n=1-3。
作为优选的,上述pH缓冲剂为乙酸、柠檬酸、柠檬酸钠、酒石酸、酒石酸钾钠、氨水、磷酸氢钠、磷酸二氢钠、磷酸中的一种或多种;所述缓蚀剂为三聚磷酸钠、六偏磷酸钠、硼酸、十一碳二元酸、癸二酸、二乙醇胺、三乙醇胺中的一种或多种,有效防止封孔后工件黑变、灰变、白毛、失光、失色的不良现象的产生,确保光泽度,使表面更加的致密、细腻。
上述铝及铝合金环保常温封孔剂的封孔工艺,包括以下步骤:
(1)将铝制品工件前处理后进行阳极氧化,形成10-15μm厚的氧化膜层;
(2)将带有氧化膜层的铝制品工件浸渍于封孔剂中,浸渍时间为5-15min,封孔剂的温度为20-35℃,pH值为5.5-6.5;
(3)取出铝制品工件,清洗后在55-65℃的水中浸泡15-20min,风干、包装。
作为优选的,上述封孔剂的温度为27-29℃。
作为优选的,上述步骤(2)中的浸渍时间为8-12min。
本发明的有益效果是:本发明的封孔剂稳定性和渗透效果好,封孔膜致密,能够完全封闭工件表面的空隙,封孔条件要求低,且封孔后工件表面平整光亮,不变色,不起粉,抗油污和手印,提高了工件的强度、硬度和耐腐蚀性;不含镍、氟和铬等元素,安全环保,对操作环境无污染,不会损害人体的健康;成本低,能耗小,适于工业化大规模的生产。
具体实施方式:
以下结合实施例对本发明做进一步详细说明,但这些实施例并不是对本发明的限定。
实施例1
一种铝及铝合金环保常温封孔剂,以其总重量为基准,包括以下重量百分比的组分:乙酸镁5%,乙酸钴0.5%,三丙二醇甲醚5%,聚乙烯基吡咯烷酮8%,脂肪酸甲酯3%,羟基烷基酚聚氧乙烯醚4%,促进剂1%,柠檬酸钠2%,硼酸2%,余量为去离子水。其中,促进剂为脂肪族衍生物,其分子结构式中的R1为羟乙基,R2为羟乙基,R3为氨基、R4为甲基,R5为甲基,n=1。
上述铝及铝合金环保常温封孔剂的封孔工艺,包括以下步骤:
(1)将铝制品工件前处理后进行阳极氧化,形成10μm厚的氧化膜层;
(2)将带有氧化膜层的铝制品工件浸渍于封孔剂中,浸渍时间为8min,封孔剂的温度为28℃,pH值为5.8;
(3)取出铝制品工件,清洗后在55℃的水中浸泡15min,风干、包装。
对铝制品工件表面进行目测检查,封孔后铝制品工件表面光亮,色泽好,无水渍、黄斑及粉霜;进行电镜扫描,氧化膜表面的微孔隙几乎完全封闭,且表面平整。
按国家标准(GB/T8753.2-2005硝酸预浸的磷铬酸法)对铝制品工件进行检测,封孔失重为13.1mg/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,表明封闭质量合格,抗污染能力强。
实施例2
一种铝及铝合金环保常温封孔剂,以其总重量为基准,包括以下重量百分比的组分:乙酸镁8%,乙酸钴1%,三丙二醇甲醚8%,脂肪醇聚氧乙烯醚10%,十二烷基二苯醚二磺酸钠3%,促进剂1%,酒石酸2%,三聚磷酸钠2%,余量为去离子水。其中,促进剂为脂肪族衍生物,其分子结构式中的R1为羟乙基,R2为羟乙基,R3为氨基、R4为甲基,R5为甲基,n=1。
上述铝及铝合金环保常温封孔剂的封孔工艺,包括以下步骤:
(1)将铝制品工件前处理后进行阳极氧化,形成10μm厚的氧化膜层;
(2)将带有氧化膜层的铝制品工件浸渍于封孔剂中,浸渍时间为10min,封孔剂的温度为27℃,pH值为6.3;
(3)取出铝制品工件,清洗后在60℃的水中浸泡16min,风干、包装。
对铝制品工件表面进行目测检查,封孔后铝制品工件表面光亮,色泽好,无水渍、黄斑及粉霜;进行电镜扫描,氧化膜表面的微孔隙几乎完全封闭,且表面平整。
按国家标准(GB/T8753.2-2005硝酸预浸的磷铬酸法)对铝制品工件进行检测,封孔失重为10.1mg/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,表明封闭质量合格,抗污染能力强。
实施例3
一种铝及铝合金环保常温封孔剂,以其总重量为基准,包括以下重量百分比的组分:乙酸镁10%,乙酸钴1.5%,三丙二醇甲醚8%,十六烷基苯磺酸钠5%,脂肪酸甲酯3%,羟基烷基酚聚氧乙烯醚7%,硫脲1%,聚乙二醇2%,乙酸2%,六偏磷酸钠2%,余量为去离子水。其中,促进剂为脂肪族衍生物,其分子结构式中的R1为氢原子,R2为甲基,R3为羟基,R4为甲基,R5为氨基,n=2。
上述铝及铝合金环保常温封孔剂的封孔工艺,包括以下步骤:
(1)将铝制品工件前处理后进行阳极氧化,形成12μm厚的氧化膜层;
(2)将带有氧化膜层的铝制品工件浸渍于封孔剂中,浸渍时间为10min,封孔剂的温度为28℃,pH值为6;
(3)取出铝制品工件,清洗后在60℃的水中浸泡15min,风干、包装。
对铝制品工件表面进行目测检查,封孔后铝制品工件表面光亮,色泽好,无水渍、黄斑及粉霜;进行电镜扫描,氧化膜表面的微孔隙几乎完全封闭,且表面平整。
按国家标准(GB/T8753.2-2005硝酸预浸的磷铬酸法)对铝制品工件进行检测,封孔失重为15.2mg/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1级,抗染色吸附能力较强,表明封闭质量合格,抗污染能力较强。
实施例4
一种铝及铝合金环保常温封孔剂,以其总重量为基准,包括以下重量百分比的组分:乙酸镁12%,三丙二醇甲醚8%,脂肪酸甲酯5%、脂肪醇聚氧乙烯醚4%,亚甲基双萘磺酸钠4%,促进剂3%,柠檬酸2%,十一碳二元酸2%,三乙醇胺1.5%,余量为去离子水。其中,促进剂为脂肪族衍生物,其分子结构式中的R1为羟乙基,R2为羟乙基,R3为羟甲基、R4为甲基,R5为羟基,n=2。
上述铝及铝合金环保常温封孔剂的封孔工艺,包括以下步骤:
(1)将铝制品工件前处理后进行阳极氧化,形成12μm厚的氧化膜层;
(2)将带有氧化膜层的铝制品工件浸渍于封孔剂中,浸渍时间为12min,封孔剂的温度为29℃,pH值为6;
(3)取出铝制品工件,清洗后在60℃的水中浸泡15min,风干、包装。
对铝制品工件表面进行目测检查,封孔后铝制品工件表面光亮,色泽好,无水渍、黄斑及粉霜;进行电镜扫描,氧化膜表面的微孔隙几乎完全封闭,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,表明封闭质量合格,抗污染能力强。
实施例5
一种铝及铝合金环保常温封孔剂,以其总重量为基准,包括以下重量百分比的组分:乙酸镁15%,乙酸钴3%,三丙二醇甲醚10%,聚乙烯基吡咯烷酮10%,5-(2-氨乙基氨)-1-萘磺酸钠6%,促进剂3%,酒石酸3%,氨水0.5%,十一碳二元酸2%,三乙醇胺1.5%,余量为去离子水。其中,促进剂为脂肪族衍生物,其分子结构式中的R1为羟乙基,R2为羟乙基,R3为羟甲基、R4为甲基,R5为羟基,n=3。
上述铝及铝合金环保常温封孔剂的封孔工艺,包括以下步骤:
(1)将铝制品工件前处理后进行阳极氧化,形成15μm厚的氧化膜层;
(2)将带有氧化膜层的铝制品工件浸渍于封孔剂中,浸渍时间为15min,封孔剂的温度为35℃,pH值为6.5;
(3)取出铝制品工件,清洗后在65℃的水中浸泡20min,风干、包装。
对铝制品工件表面进行目测检查,封孔后铝制品工件表面光亮,色泽好,无水渍、黄斑及粉霜;进行电镜扫描,氧化膜表面的微孔隙几乎完全封闭,且表面平整。
按国家标准(GB/T8753.2-2005硝酸预浸的磷铬酸法)对铝制品工件进行检测,封孔失重为16.7mg/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,抗染色吸附能力较强,表明封闭质量合格,抗污染能力较强。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已,并不用于限制本发明,尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明,对于本领域的技术人员来说,其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种铝及铝合金环保常温封孔剂,其特征在于,以其总重量为基准,包括以下重量百分比的组分:乙酸镁3-15%,乙酸钴0-10%,三丙二醇甲醚5-15%,表面活性剂5-15%,抑灰剂0-10%,促进剂0-8%,pH缓冲剂0.5-10%,缓蚀剂0-10%,余量为去离子水。
2.根据权利要求1所述的铝及铝合金环保常温封孔剂,其特征在于,所述表面活性剂为聚乙烯基吡咯烷酮、脂肪酸甲酯、脂肪醇聚氧乙烯醚、十六烷基磺基苯氧基苯磺酸二钠、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所述的铝及铝合金环保常温封孔剂,其特征在于,所述抑灰剂为5-(2-氨乙基氨)-1-萘磺酸钠、亚甲基双萘磺酸钠、聚萘甲醛磺酸钠盐、硫脲、聚乙二醇、羟基烷基酚聚氧乙烯醚中的一种或多种。
4.根据权利要求1所述的铝及铝合金环保常温封孔剂,其特征在于,所述促进剂为脂肪族衍生物,分子结构式为:
,
其中,R1、R2为氢原子、甲基、羟甲基或羟乙基,R3、R4和R5为羟基、氨基、甲基、羟甲基、羟乙基或羟丙基,n=1-3。
5.根据权利要求1所述的铝及铝合金环保常温封孔剂,其特征在于,所述pH缓冲剂为乙酸、柠檬酸、柠檬酸钠、酒石酸、酒石酸钾钠、氨水、磷酸氢钠、磷酸二氢钠、磷酸中的一种或多种;所述缓蚀剂为三聚磷酸钠、六偏磷酸钠、硼酸、十一碳二元酸、癸二酸、二乙醇胺、三乙醇胺中的一种或多种。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的铝及铝合金环保常温封孔剂的封孔工艺,其特征在于,包括以下步骤:
(1)将铝制品工件前处理后进行阳极氧化,形成10-15μm厚的氧化膜层;
(2)将带有氧化膜层的铝制品工件浸渍于封孔剂中,浸渍时间为5-15min,封孔剂的温度为20-35℃,pH值为5.5-6.5;
(3)取出铝制品工件,清洗后在55-65℃的水中浸泡15-20min,风干、包装。
7.根据权利要求6所述的封孔工艺,其特征在于,所述封孔剂的温度为27-29℃。
8.根据权利要求6所述的封孔工艺,其特征在于,所述步骤(2)中的浸渍时间为8-12min。
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