铝合金阳极氧化膜的封闭及常见问题5页

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1、铝合金阳极氧化膜的封闭及常见问题1.前言阳极氧化作为铝及铝合金表面应用最为广泛的一种处理技术，可以显著地改善铝及其合金的耐蚀性能，提高铝及其合金表面硬度和耐磨性．封闭是阳极氧化的一种后处理方法，是提高阳极氧化膜腐蚀性的必需工艺，同时它还可以防止染料褪色，提高染色膜的耐光性。本文简要介绍了常用封闭方法及封闭中常见问题。 2．封闭工艺分类阳极氧化的封闭工艺常按不同方式分类：根据封闭液的成分，封闭温度以及封闭机理。（1）按成分分类按封闭液组成，有传统的封闭工艺，包括热水（沸水）封闭，蒸汽封闭，重铬酸钠或钾盐封闭，硅酸盐封闭，醋酸盐封闭及氟化镍封闭。新的封闭工艺有：醋酸钴封闭，三价铬

2、盐（硫酸铬或醋酸铬），醋酸铈封闭，醋酸锆封闭，三乙醇胺基封闭，锂或镁盐封闭，高锰酸钾封闭，聚合物封闭，氧化型缓蚀剂封闭（钼酸盐，钒酸盐，钨酸盐，过硼酸盐等）（2）按操作温度分类根据操作温度封闭一般分四类：高温封闭，中温封闭,低温封闭，常温封闭。蒸汽封闭，热水封闭和重铬酸盐封闭均在高温范围进行，其它的大多在中温范围，如硅酸盐封闭，二价或三价醋酸盐，三乙醇胺基封闭，氧化型缓蚀剂封闭。采用特殊配方，一些以金属的醋酸盐为基楚的封闭剂可以在低温下进行。由于节能及可以减少封闭灰，常温封闭正日益得到普及。最典型的为氟化镍盐封闭，通常在30度左右进行。（3）按机理分类按封闭机理可分为：热封闭

3、，物理或化学浸渍，电化学封闭，缓蚀型封闭。热封闭是在高于80度下将氧化铝转化成波姆铝。蒸汽封闭，热水封闭以及在中温下进行的金属醋酸盐型封闭都属此类。重铬酸盐，硅酸盐，氟化镍冷封，聚合物封闭及其它有机封闭都属于化学或物理浸渍，阳极氧化膜的微孔通常被这些封闭成分填塞。在电化学封闭过程中，有机成分通过电化学反应沉积到微孔中，或在电场作用下，缓蚀性的阴离子迁移到微孔中。电泳封闭是这类的一个典型例子。缓蚀性封闭是指缓蚀剂通过热运动或扩散吸附到阳极氧化膜的微孔中，许多有机缓蚀剂和无机钝化剂可以帮助提高对外部环境的耐蚀性。 3.常用封闭方法商业上应用的封闭剂一般由多种成分组成，它们起不同的

4、作用，并且对封闭过程及耐蚀能力有协同作用。在封闭过程中膜孔内同时发生不同的反应。对复配的封闭剂来说，封闭机理是相当复杂的。因此对商业上应用的复配封闭剂来说，从机理上很难明确地进行分类。下面重点介绍工业上目前应用最广的2种封闭方法。 3.1醋酸镍封闭醋酸镍盐封闭是为克服热水封闭的一些限制而发展起来的。镍醋酸封闭在北美尤其受到欢迎,这是由于它的高质量。盐雾试验和酸溶解测试显示醋酸镍盐封闭可提供优良的耐腐性。锻铝阳极氧化后用醋酸镍盐封闭至少可通过2000小时盐雾测试在酸溶解试验中失重小于10毫克/平方分米。醋酸镍盐封闭还能防止染料褪色，并通过与染料形成共价键提高耐光性。醋酸镍盐封闭

5、对水中杂质的容忍度胜于热水封闭。同时,醋酸镍盐封闭的温度仅为80-90°，这是由于它的封闭的效率比热水封闭(大于95°C)的封闭速度高很多。当然醋酸镍盐封闭也有一些缺陷。当添加剂失去平衡，pH太高,和/或封闭时间太长时在膜的表面有时会形成白垩或白色的粉状污渍。在pH值太低和/或氯化物含量太高及对含铜高的铝合金，醋酸镍盐封闭后可能产生点蚀（针孔）。由于勃姆铝的有效形成，醋酸镍盐封闭工艺会降低阳极膜的耐磨性。表1,表2为珠海奥美伦公司生产的醋酸镍盐型封闭剂SF-558的使用工艺及性能指标。表1.      SF-558使用工艺SF-558浓度5-7g/LPH5.3-5.8温度70

6、－90°C时间5－20min 表2   SF-558的主要性能失重（ISO3210磷铬酸法）8.6mg/dm2染色斑点试验（GB8753-88）染色强度小于2级硝酸(68%)1:1水溶液浸泡（25°C）10分钟无褪色 图1-4为不同工艺条件对失重的影响   3.2常温氟化镍封闭出于节能，操作简单，及消除热封中常见的干燥印迹，在开发常温封闭方面人们做了大量工作，其中一个成功的工艺就是氟化镍盐封闭。它已成功商业化二十多年。通常氟化镍封闭是在大约30°C进行的.加入一些特殊添加剂,促进在阳极氧化膜毛孔里面的沉积。典型的冷封闭工艺列于表4.Ni2+浓度1.5-2.0g/LF-450-

7、650ppm有机添加剂2-5%pH5.5-6.5温度25-35°C时间5-15min如上面提到的,勃姆铝只有在80°以上才能形成.因此在冷封闭中更多的是形成氢氧化铝。如果在封闭的表面存在大量氢氧化铝，就会在表面观察到灰。此外,在冷封闭过程中有时还会出现绿色或彩虹色的颜色,以及白色和微黄色的封闭灰 4．封闭工艺的选择没有一种封闭工艺是适合所有要求的。每种封闭工艺都有自已的优点和缺点，用于特定的条件。选择合适的封闭工艺涉及到许多参数，包括具体的应用，生产成本，设备，质量控制，环境问题等。醋酸镍封闭在提高耐蚀