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鋁陽極氧化與染色技術:封孔處理

2010-04-26 15:46:49 來源: 世鋁網

  為了提高鋁件質量和染著色牢固,著色後必須將氧化膜層的微細孔隙予以封閉,經過封閉處理後表面變的均勻無孔,形成致密的氧化膜。染料沉積在氧化膜內再也擦不掉,且經封閉後的氧化膜不再具有吸附性,可避免吸附有害物質而被污染或早期腐蝕,從而提高了陽極氧化膜的防污染、抗蝕等性能。常用的著色後的封孔方法有水合封孔、無機鹽溶液封孔、透明有機涂層封孔。

  (一)水合封孔

  水合封孔包括沸水封孔和常壓、加壓蒸汽封孔。

  1、水合封孔的原理

  鋁的陽極氧化膜在水中有兩種形式的反應;一是,在80度以下,pH<4的水中,與水結合成拜耳體三水合氧化鋁,這種結合僅是物理結合,過程是可逆的。另一種是在80度以上的中性水中,氧化鋁與水化合成波米體型的一水合氧化鋁,這就是通常所指的水合封孔的反應過程,由於一水合氧化鋁的密度(3014kg/立方米)比氧化鋁(3420kg/立方米)的小,體積增大33%左右,堵塞了氧化膜的孔隙。

  2、影響沸水封孔的原因

  (1)時間、溫度:在其他條件相對一致的前提下,隨封孔時間的延長,膜層結合水量增加,抗蝕性提高;隨封孔溫度的升高,水化程度提高,抗蝕性增強。

  (2)pH值、水質:一般在pH值為5.5-6.5的封孔液中封孔,膜層不但有良好的抗蝕性而且耐磨性最好。對水中的雜質含量應加以控制:硫酸根離子<250mg/kg,氯離子<100mg/kg,硅酸根離子<10mg/kg,磷酸根離子<5mg/kg,氟離子<5mg/kg。最好用純水,其電阻率為5×10Ω·cm。

  (3)添加劑:在沸水中加入某些添加劑如無水碳酸鈉、氨、三乙醇胺等,可增強封孔效果,提高膜層的抗蝕性,甚至相當或超過蒸汽封孔。

  水合封孔的另一種方法是蒸汽封孔,其所處理的氧化膜抗蝕性、耐磨性與蒸汽壓力和封孔時間有關。一般隨壓力升高、時間延長、抗蝕性提高、耐磨性降低。

  3、沸水、蒸汽封孔工藝

  沸水封孔、蒸汽封孔工藝見表-12。蒸汽(常壓、加壓)封孔的效果比沸水封孔好,但需用高壓容器或專用蒸箱,因此蒸汽封孔特別是加壓蒸汽封孔只能用於小型制品的處理,不適合大型制品和流水線生產使用。

封孔方法

工藝條件

參數項目

參數值

加壓蒸汽

壓力/Pa

[(4-5)±0.5]×9.8×10的四次方

時間/min

20-30

常壓蒸汽

壓力/Pa

(0.5-1.5)×9.8×10的四次方

時間/min

15-30

沸純水

溫度/度

>95

pH值

6±0.5

時間/min

20-30

  (1)槽液pH值:一般情況下,在硫酸酸化的沸水堳吨捸A溶液的pH值總是向鹼性增加方向變化,控制辦法多採用添加緩衝劑,例如在封孔液中加入磷酸氫胺0.003-0.03g/L+硫酸0.006-0.015ml/L。

  (2)入槽封孔的制品必須清洗幹凈,為避免氧化膜產生裂紋,封孔前的清洗使用溫水。

  (3)封孔制品應與槽體金屬絕緣,為防止封孔液的大量蒸發,可用φ70mm的尼龍塑料球覆蓋液面。

  (二)金屬鹽溶液封孔

  在金屬鹽溶液中封孔,既發生氧化膜的水化反應,又存在著鹽類水解生成氫氧化物或是金屬離子與染料分子反應生成新的金屬絡合物在膜孔隙中沉淀析出的過程,它們共同作用使孔隙封閉。這種處理方法也稱為沉淀封孔。某些金屬鹽溶液的封孔工藝見表-13。某些鎳鹽溶液使用較為經常,它的封孔效果好。在封孔過程中,鎳鹽被膜吸引水解生成氫氧化物,由於鎳的氫氧化物量少,幾乎無色,所以不影響膜的本色,特別適用於著色膜的封孔。

封孔液組成

濃度/(g/L)

pH值

溫度/度

時間/min

特點

醋酸鎳

醋酸鈷

硼酸

5-5.8

1

8-8.4

5-6

70-90

15-20

適用於所有著色制品

醋酸鎳

硼酸

5

5

5-6

98-100

20-30

槽液煮沸6h使用

醋酸鉛

2.5-5

5.5-6

97-100

30

適用於鋁紅GLW、鋁棗紅RL膜

Zn、Cu、Cr的硫酸鹽

2.5-5

6.7

97-100

30

適用於特殊色膜。如Zn鹽用於綠色

(責任編輯:蘇蘇)
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