CN110644032A - 一种铝合金阳极氧化膜无镍封孔剂及封孔工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种铝合金阳极氧化膜无镍封孔剂，包括以下浓度组分：2.0~4.4g/L的AlOH(Al2O3)，0.8~1.1g/L的硅烷偶联剂，0.6~6g/L的缓蚀剂，余量为去离子水；它还包括铝合金阳极氧化膜无镍封孔剂的封孔工艺，即包括以下步骤：S1、铝材前处理；S2、阳极氧化；S3、封孔前清洗：向封孔前水洗槽内加入醇胺类有机碱，醇胺类有机碱调整封孔前水洗槽内水的PH值，浸泡1~2min后将铝合金型材取出并将清洗掉其表面上的醇胺类有机碱；S4、阳极氧化膜的封孔。本发明的有益效果是：提高封孔质量、无污染、提高封孔效率、提高膜孔耐蚀性作用、不伤害氧化膜。

Description

一种铝合金阳极氧化膜无镍封孔剂及封孔工艺
技术领域
本发明涉及铝合金阳极氧化技术领域，特别是一种铝合金阳极氧化膜无镍封孔剂及封孔工艺。
背景技术
铝型材经阳极氧化制取的氧化膜要具有好的防护性能及优良的精饰效果，都必须进行封孔处理。目前国内外铝阳极氧化厂封孔工艺除沸水封孔外仍沿用镍盐封孔。虽然重金属镍是有害的物质，但没有更合适的达到国标要求的无镍工艺，特别 GB/T8753.1-2005规定的酸溶失重是非常困难的。因此铝阳极氧化生产线排放含镍废水问题是一个非常困难的环保问题，也是急待解决的问题。国内外研究人员都在研发无镍封孔工艺。对镁、钙、钡、锌、锆、钼、锂、钛[1,2,3,4]等一些环保型的元素进行了多次试验。但能确保封孔质量全部要求并达到相应标准的无镍封孔工艺非常少。要解决这一问题必须从封孔原理入手，寻求多种封孔方法联合作用，封孔的完成一般是三种作用的综合结果。①在膜孔中生成氢氧化物的沉淀，将膜孔堵塞，例如：Ni2+，Cr3+等金属离子的封孔。②形成铝的化学转化膜。③水化作用。
中国专利中公开号为CN 109913926 A中公开了铝合金阳极氧化膜封孔剂及其封孔方法，包括以下浓度的各组分：醋酸镍5～10g/L，PH稳定剂3～8g/L，缓蚀剂0 .5～5g/L，表面活性剂0 .1～5g/L，阻垢剂10～50mg/L，络合剂0 .2～0 .8g/L，余量为去离子水。封孔方法，包括以下步骤：在85～95℃下，将待封孔铝合金阳极氧化膜浸入封孔剂中进行封孔处理，然后清洗、烘干，即可。该方法虽然能够完成封孔作业，但是并没有公开具体如何提高封孔效率、提高膜孔耐蚀性作用、不伤害氧化膜的工艺步骤。因此亟需提高封孔质量、无污染、提高封孔效率、提高膜孔耐蚀性作用、不伤害氧化膜的铝合金阳极氧化膜无镍封孔剂及封孔工艺。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种提高封孔质量、无污染、提高封孔效率、提高膜孔耐蚀性作用、不伤害氧化膜的铝合金阳极氧化膜无镍封孔剂及封孔工艺。
本发明的目的通过以下技术方案来实现：一种铝合金阳极氧化膜无镍封孔剂，包括以下浓度组分：2.0~4.4g/L的AlOH(Al2O3)，0.8~1.1g/L的硅烷偶联剂，0.6~6g/L的缓蚀剂，余量为去离子水。
包括以下浓度组分：2.0g/L的AlOH(Al2O3)，0.8g/L的硅烷偶联剂，0.6g/L的缓蚀剂，余量为去离子水。
包括以下浓度组分：3.5g/L的AlOH(Al2O3)，1.0g/L的硅烷偶联剂，4.6g/L的缓蚀剂，余量为去离子水。
包括以下浓度组分：4.4g/L的AlOH(Al2O3)，1.1g/L的硅烷偶联剂，6g/L的缓蚀剂，余量为去离子水。
所述铝合金阳极氧化膜无镍封孔剂封孔的工艺，它包括以下步骤：
S1、铝材前处理，具体包括以下步骤：
S11、脱脂：将铝合金工件浸入含有硫酸质量分数5~15％、乳化剂2~5g/L的脱脂溶液中，浸泡时间4~6min，温度50~55℃；
S12、碱洗：脱脂后的铝合金型材浸入氢氧化钠浓度为50~150g/L、温度50~60℃的碱液中，时间为5~60s，可去除铝合金型材表面自然形成的氧化物和脏污；
S13、中和：碱洗后的铝合金型材表面有挂灰，将铝合金型材浸入浓度为10~15％的硝酸溶液中，常温下浸泡20~30s；
S2、阳极氧化：使用浓度为180~200g/L的硫酸溶液为电解液进行阳极氧化，以在铝合金型材表面上形成阳极氧化膜，温度18~20℃，电压14V，铝含量1~15g/L，氧化时间30~40min；
S3、封孔前清洗：向封孔前水洗槽内加入醇胺类有机碱，醇胺类有机碱调整封孔前水洗槽内水的PH值，浸泡1~2min后将铝合金型材取出并将清洗掉其表面上的醇胺类有机碱；
S4、阳极氧化膜的封孔：向封孔槽内加入由2.0~4.4g/LAlOH(Al2O3)，0.8~1.1g/L硅烷偶联剂，0.6~6g/L缓蚀剂，余量为去离子水组成的无镍封孔剂，将铝合金型材浸泡到封孔槽内，无镍封孔剂的温度为35~45℃，无镍封孔剂的PH为7.8~8.5，封孔时间为20~25min，陈化槽温度为68~70℃，陈化时间为8~10min后完成阳极氧化膜的封孔；
S5、封孔后取出产品，并进行水洗并烘干。
所述缓蚀剂选自甘油、硫脲及其衍生物、苯并三氮唑及其衍生物、三乙醇胺、二乙醇胺、烟酸、烟酰胺的一种或多种。
本发明具有以下优点：
1、本发明的AlOH(Al2O3)能加速水化反应，从而提高封孔效率。
2、本发明的偶联剂有两亲性质，分子一端可与膜反应，另一端有疏水的防护作用，从而提高膜孔耐蚀性作用。本发明的缓蚀剂提高了封孔质量，又不伤害氧化膜。
3、工艺步骤S3中向封孔前水洗槽内加入醇胺类有机碱，醇胺类有机碱调整封孔前水洗槽内水的PH值，浸泡1~2min后将铝合金型材取出并将清洗掉其表面上的醇胺类有机碱；经预先碱洗再封孔后，能够极大提高封孔质量。
附图说明
图1为封孔前水洗槽PH值对封孔的影响图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的描述，本发明的保护范围不局限于以下所述：
实施例一：一种铝合金阳极氧化膜无镍封孔剂，包括以下浓度组分：2.0~4.4g/L的AlOH(Al2O3)，0.8~1.1g/L的硅烷偶联剂，0.6~6g/L的缓蚀剂，余量为去离子水。该无镍封孔剂中不含有重金属镍，无需担心环境污染，避免了水资源污染。
所述铝合金阳极氧化膜无镍封孔剂封孔的工艺，它包括以下步骤：
S1、铝材前处理，具体包括以下步骤：
S11、脱脂：将铝合金工件浸入含有硫酸质量分数5~15％、乳化剂2~5g/L的脱脂溶液中，浸泡时间4~6min，温度50~55℃；
S12、碱洗：脱脂后的铝合金型材浸入氢氧化钠浓度为50~150g/L、温度50~60℃的碱液中，时间为5~60s，可去除铝合金型材表面自然形成的氧化物和脏污；
S13、中和：碱洗后的铝合金型材表面有挂灰，将铝合金型材浸入浓度为10~15％的硝酸溶液中，常温下浸泡20~30s；
S2、阳极氧化：使用浓度为180~200g/L的硫酸溶液为电解液进行阳极氧化，以在铝合金型材表面上形成阳极氧化膜，温度18~20℃，电压14V，铝含量1~15g/L，氧化时间30~40min；
S3、封孔前清洗：向封孔前水洗槽内加入醇胺类有机碱，醇胺类有机碱调整封孔前水洗槽内水的PH值，浸泡1~2min后将铝合金型材取出并将清洗掉其表面上的醇胺类有机碱；经预先碱洗再封孔后，能够极大提高封孔质量，如图1所示，随着PH的增大，失重越来越小。其主要原因为铝材氧化后膜孔中含有硫酸根及H+，如能水洗槽维持在弱碱性，对后期封孔速度和封孔质量都会有好处，特别水洗槽中加入醇胺类有机碱会明显提高封孔质量。
S4、阳极氧化膜的封孔：向封孔槽内加入由2.0~4.4g/LAlOH(Al2O3)，0.8~1.1g/L硅烷偶联剂，0.6~6g/L缓蚀剂，余量为去离子水组成的无镍封孔剂，将铝合金型材浸泡到封孔槽内，无镍封孔剂的温度为35~45℃，无镍封孔剂的PH为7.8~8.5，封孔时间为20~25min，陈化槽温度为68~70℃，陈化时间为8~10min后完成阳极氧化膜的封孔。常温下阳极氧化膜溶解下的铝离子会形成如下结构的水合物Al(H2O)6+3，Al(H2O)6+3能够完成对阳极氧化膜的封孔，然而该反应常温下很慢，它不稳定，又具有可逆性，而AlOH(Al2O3)能加速水化反应，从而提高封孔效率；而偶联剂有两亲性质，分子一端可与膜反应，另一端有疏水的防护作用，从而提高膜孔耐蚀性作用。
S5、封孔后取出产品，并进行水洗并烘干。
所述缓蚀剂选自甘油、硫脲及其衍生物、苯并三氮唑及其衍生物、三乙醇胺、二乙醇胺、烟酸、烟酰胺的一种或多种。所述缓蚀剂提高了封孔质量，又不伤害氧化膜。
实施例二：一种铝合金阳极氧化膜无镍封孔剂，包括以下浓度组分：3.5g/L的AlOH(Al2O3)，1.0g/L的硅烷偶联剂，4.6g/L的缓蚀剂，余量为去离子水。
实施例三：一种铝合金阳极氧化膜无镍封孔剂，包括以下浓度组分：4.4g/L的AlOH(Al2O3)，1.1g/L的硅烷偶联剂，6g/L的缓蚀剂，余量为去离子水。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于前述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是前述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何标记视为限制所涉及的权利要求。

Claims (6)

1.一种铝合金阳极氧化膜无镍封孔剂，其特征在于：包括以下浓度组分：2.0~4.4g/L的AlOH(Al2O3)，0.8~1.1g/L的硅烷偶联剂，0.6~6g/L的缓蚀剂，余量为去离子水。
2.根据权利要求1所述的一种铝合金阳极氧化膜无镍封孔剂，其特征在于：包括以下浓度组分：2.0g/L的AlOH(Al2O3)，0.8g/L的硅烷偶联剂，0.6g/L的缓蚀剂，余量为去离子水。
3.根据权利要求1所述的一种铝合金阳极氧化膜无镍封孔剂，其特征在于：包括以下浓度组分：3.5g/L的AlOH(Al2O3)，1.0g/L的硅烷偶联剂，4.6g/L的缓蚀剂，余量为去离子水。
4.根据权利要求1所述的一种铝合金阳极氧化膜无镍封孔剂，其特征在于：包括以下浓度组分：4.4g/L的AlOH(Al2O3)，1.1g/L的硅烷偶联剂，6g/L的缓蚀剂，余量为去离子水。
5.根据权利要求1~4中任意一项所述铝合金阳极氧化膜无镍封孔剂封孔的工艺，其特征在于：它包括以下步骤：
S1、铝材前处理，具体包括以下步骤：
S11、脱脂：将铝合金工件浸入含有硫酸质量分数5~15％、乳化剂2~5g/L的脱脂溶液中，浸泡时间4~6min，温度50~55℃；
S12、碱洗：脱脂后的铝合金型材浸入氢氧化钠浓度为50~150g/L、温度50~60℃的碱液中，时间为5~60s，可去除铝合金型材表面自然形成的氧化物和脏污；
S13、中和：碱洗后的铝合金型材表面有挂灰，将铝合金型材浸入浓度为10~15％的硝酸溶液中，常温下浸泡20~30s；
S2、阳极氧化：使用浓度为180~200g/L的硫酸溶液为电解液进行阳极氧化，以在铝合金型材表面上形成阳极氧化膜，温度18~20℃，电压14V，铝含量1~15g/L，氧化时间30~40min；
S3、封孔前清洗：向封孔前水洗槽内加入醇胺类有机碱，醇胺类有机碱调整封孔前水洗槽内水的PH值，浸泡1~2min后将铝合金型材取出并将清洗掉其表面上的醇胺类有机碱；
S4、阳极氧化膜的封孔：向封孔槽内加入由2.0~4.4g/LAlOH(Al2O3)，0.8~1.1g/L硅烷偶联剂，0.6~6g/L缓蚀剂，余量为去离子水组成的无镍封孔剂，将铝合金型材浸泡到封孔槽内，无镍封孔剂的温度为35~45℃，无镍封孔剂的PH为7.8~8.5，封孔时间为20~25min，陈化槽温度为68~70℃，陈化时间为8~10min后完成阳极氧化膜的封孔；
S5、封孔后取出产品，并进行水洗并烘干。
6.根据权利要求1所述的一种铝合金阳极氧化膜无镍封孔剂，其特征在于：所述缓蚀剂选自甘油、硫脲及其衍生物、苯并三氮唑及其衍生物、三乙醇胺、二乙醇胺、烟酸、烟酰胺的一种或多种。
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