专利名称：：阳极氧化与封孔间免水洗的封孔工艺技术的制作方法阳极氧化与封孔间免水洗的封孔工艺技术
技术领域：
是铝表面处理技术中，革除了铝工件阳极氧化与封孔两个工艺环节间水洗过程的氧化膜封孔工艺技术。技术背景自从铝的阳极氧化技术诞生以来，铝工件在硫酸电解液中完成了阳极氧化工艺后，必须立即进行充分地水洗后，才能移入封孔工艺池内，对工件表面生成的多微孔氧化膜进行孔隙的封闭作业。目前行业内流行的几种封孔工艺溶液的工作PH值，尚圈定在一个微酸或中等碱性的比较狭窄范围内。刚刚从阳极氧化工艺池中移出来的工件，若不经过水洗过程就直接进入封孔工艺池中时，会沾带前工艺中过多的硫酸进入封孔溶液中。当被工件带入的硫酸累计数量达到一定程度时，能使传统封孔药液因酸度过高而失去了封孔能力。长期以来，阳极氧化和封孔两个工艺环节间的水洗过程的存在，势必在过多地消耗着宝贵的水资源。
发明内容本发明是革除了铝工件在阳极氧化和氧化膜封孔两个工艺环节之间必须水洗的封孔工艺技术。发明成功地解决了铝工件阳极氧化后，若不进行水洗就移入封孔工艺池中时，因裹挟而入的硫酸能使原封孔药液很快地丧失封孔功能的问题。发明巧妙地利用工件由前工艺中挟带来的少量硫酸，与新封孔工艺中所采用的封孔药剂共同参与铝氧化膜中孔隙的封孔作业，为取消氧化与封孔两个工艺环节间的水洗过程而添砖加瓦。新工艺的另外优势是，对氧化膜能完成的封孔率比老工艺提高30%;经过了新工艺封孔后的氧化膜而耐磨性，比老工艺增强了70%;抗碱腐蚀性也提高35%,使这种封孔模式尤其适宜作印刷PS版、CTP版生产线的配套工艺。新封孔工艺还使老封孔作业所需要总的历时从原来的6575秒钟，下降到新工艺仅需要的30秒钟左右。因为新工艺技术删除了繁缛的水洗过程和縮短了封孔工艺时间，从而使相应的生产线电化学段的工作长度因此也縮短了40%,工艺成本也同时下降了3540%。上述各种优势突出地展现和造就了这一新工艺技术，使之一举成为节水、节能、节约生产线建造长度和减少运行投资的快速封孔工艺。下面结合"阳极氧化与封孔间免水洗的封孔工艺技术"附图，详细阐述发明的工艺流程。1.附图的实线画出部，是铝工件阳极氧化与封孔环节间免水洗的封孔工艺技术实施的示意。2.附图的虚线画出部表示改进工艺前的，已被革除了的旧工艺环节。3.旧的封孔工艺包括封孔工艺前分三个道次共15秒钟的水洗，封孔过程的3545秒钟，封孔后分三个道次共15秒钟的水洗，总环节工艺历时是6575秒钟。4.新封孔工艺革除了封孔前的水洗过程，仅剩下封孔工艺中所需要的历时1520秒钟和封孔后分三个道次共15秒钟的水洗，总的新工艺历时是3035秒钟，新工艺比老工减少工艺历时的时间过半。具体实施方式一封孔溶液配方及配方原理铝工件阳极氧化与封孔环节间免水洗的封孔工艺药液配方，分为基础封孔液配方和封孔补充液配方两个部分。1.工艺配方A.基础封孔液配方磷酸二氢钠NaH2P042H2050g/l硫酸铝Al2(S04)318H20lg/1氟化钾KF2H200.8g/l配液后，溶液自然形成的PH值大约为6，药液呈轻度的混浊状态。这时，必须再用34N的硫酸H2S04将溶液的pH值调降到2后，药液将变得十分清沏。再用68N的氢氧化钠NaOH溶液，将药液的pH值调升到4时，使药液又复现了轻度混蚀。当这种状况呈现时，就表示封孔基础药液的配制工作己经完成。若不采用硫酸铝组方时，先按缺额方剂配液后，再用铝离子A产含量为S12gA的废硫酸氧化工艺药液，将药液的PH值调降到2后，然后用68N的氢氧化钠溶液把药液的PH值调升到4时，当药液出现了轻微的混浊状况时，意味着配液工作的完成。需要强调的是，后一种调液方式虽然具有废物利用和封孔效果甚佳的两大优势。但是，由于废硫酸氧化液中铝离子含量变化大，不容易准确地控制配伍剂量。所以，建议应该慎用这种调液方式。B.封孔补充液配方封孔补充液配方分为"i型封孔补充液"和"n型封孔补充液"两种配方。页两种方剂I型封孔补充液配方磷酸二氢钠NaH2P042H20300g/l硫酸铝Al2(S04)318H206g/l氟化钾KF2H204.8g/lI型封孔补充液配制完成后，自然形成的PH值等于5。每封孔lm2I件，可向基础封孔液中补入15mlI型封孔补充液，就可维持基础封孔药液的药力不变。I型补液方剂在使用过程中，如果发现氧化工艺后，带入基础封孔液中的硫酸数量太多，导致药液的封孔能力下降太快时，则可改用II型封孔补充液配方II型封孔补充液配方磷酸二氢钠NaH2P042H20300g/l硫酸铝Al2(S04)318H2012g/l氟化钾KF2H209.6g/l配液完成后，溶液自然形成的PH值大约在3.54间。每封孔lm2I件，可向基础封孔液中补入15mlII型封孔补充液，就可维持基础封孔液的药力恒定。上述两种基础封孔液补充配方，配液后溶液内会有微粒的氢氧化铝生成，使溶液呈现了一定程度的混浊。因为氢氧化铝微粒是本封孔工艺封孔反应中间环节的必需物质。所以，补液箱内应设置力度适宜的机械或气泡式的液体搅动装置，以保证氢氧化铝微粒在溶液中的均匀分布。2.配方原理A.封孔药液中的磷酸二氢钠NaH2P04与工件表面的氧化膜A1203接触后缓慢地产生反应，生成少量的磷酸铝AIP04、氢氧化钠NaOH和H20。这个化学反应在不外加促进因素的条件下，进展得十分微弱，反应后的次生成物很少，只能使组成氧化膜的综合物质膨胀0.3%左右，显示出了极小的初步封孔功能。Al203+2NaH2P04—2AIPO4I+2NaOH+H20B.氟化钾KF与铝离子A产在配液时，在溶液自然形成的PH值等于6的条件下，也只能产生极其微弱的化合反应，生成微量的氟铝酸钾(氟化铝钾)K3A1F6的微小颗粒物。6KF+A13+=K3A1F6{+3K+C.经过了上述反应后剩余钾离子K+与溶液中后来的硫酸根离子S042—结合，生成硫酸钾K2S04。6K++3S042—=3K2S04D.配液时，需要向基础封孔液中注入一定数量的硫酸H2S04或阳极氧化工艺的废液，使基础封孔液的PH值等于2后，在适度地搅动中，再缓缓地加入预配浓度为58%氢氧化钠NaOH溶液。当整体封孔工艺溶液的PH值大约升到3.84.6时，溶液内的铝离子A产立即大量水解，生成了氢氧化铝A1(OH)3极细微的颗粒物。这时溶液内因氢氧化铝的大量产生，将会不可避免地发生了轻度混浊现象。Al2(S04)3+6NaOH=2A1(OH):3I+3Na2S04E.化学反应进行到了这一步后，基础封孔液中就有了数量较多的氢氧化铝A1(OH)3微晶物。在pH"4的条件下，溶液中的氟化钾KF同时够充分地与这些氢氧化铝A1(OH)3发生反应，生成了数量颇丰的氟铝酸钾K3A1F6微晶粒物质。Al(OH)3+6KF=K3A1F6I+3KOHF.上述几步反应生成物氢氧化钠NaOH和氢氧化钾KOH，又能够大量消耗从封孔前工序带入封孔液中的硫酸H2S04，这个中和反应为取消封孔前水洗工艺，拓宽了广阔的可行之路。2NaOH+H2S04=Na2S04+2H202KOH+H2S04==K2S04+2H20由于氟铝酸钾K3A1F6微晶粒的大量生成，它在封孔液中热力学能量作用下，部分钻进氧化膜孔隙中。当工件移出封孔工艺池遇冷时，氧化膜的微孔隙就会将氟铝酸钾微粒紧紧的镶嵌，实现了初步的封孔。氟铝酸钾另外一个作用是能促进封孔液中主力药剂磷酸二氢钠NaH2P04,更快地与氧化膜A1203化生化学反应，生成封孔的另一个重要产物磷酸铝A1P04(反应式参看配方原理中的A项中的内容)。大量生成的磷酸铝又进一步将氧化膜孔隙填塞，实现了互补后所产生的更好封孔效果。副产物氢氧化钠又继续消耗工件从氧化工艺沾带来的多余硫酸，更进一步夯实了氧化与封孔间免水洗的操作模式和工艺效果。二工艺须知1.本封孔工艺是铝工件在阳极氧化后和封孔环节前免于水洗的新型封孔工艺技术。要求每个工艺环节间必须安装性能可靠的挤水辊装置，减少前工艺残液沾带到后继工序中的数量。2.配液时所用的药剂尽量纯净，药量也应保证准确。尤其配伍的硫酸铝Al2(S04)3数量不可超标，否则溶液内因氢氧化铝的大颗粒会超量析出，导致药液的过分混浊。3.为了保证药液具备满意的原始封孔功能，建议采用去离子水或原始硬度小的自然软水配液。4.配液后必须按工艺要求的PH值调整顺序来调整溶液的酸碱度。倘若违反P"值调整顺序或PH值调整的误差较大时，能严重地降低药液的封孔效果，甚至会使基础封孔液出现了不可逆转地完全失效。5.为了保证基础封孔液的药力稳定，每封孔lr^工件，必须向基础封孔液内添加15mlI型或II型封孔补充液。6.封孔工艺温度低时，封孔反应迟缓，封孔效果差；封孔工艺温度偏高时，封孔反应速度快，封孔效果好。过高的工艺温度也能导致溶液中铝离子A产水解率大幅度提高。致使封孔药液中氢氧化铝A1(OH)3生成的数量过多，导致封孔溶液的过分混浊。所以本封孔工艺的作业温度应该控制在758(TC间。7.封孔工艺温度和工艺历时，具有反向搭配的规律。封孔反应速度和封孔质量十分敏感于工艺温度的变化。当工艺温度小于7(TC时，会导致封孔工艺时间的过分延长。若需要变动速封孔工艺的作业温度时，可参考下面表格中所列数据，相应地变动封孔作业的工艺历时。封孔工艺温度的工艺历时(以孔容封闭率>85%为标准)<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>注表格中所列均为实验数据。因工艺过程中的工件对热量的传导，封孔液在输送和喷淋过程中的降温，冬季封孔贮液加热箱的液温应比封孔所需工艺温提高89°C;夏天提高34°C。8.封孔工艺基础药液的pH值必须维持在3.9-4.2间。当药液的PH值下降到3.8时，应及时向药液内添加68N的氢氧化钠溶液。在添加过程中。对药液必须施以足够力度的搅动。为了保证封孔药力的丄艺稳定性，提倡设置工艺液PH值调整箱池，分期、分步地调整工艺药液的酸碱度。9.经过封孔工艺处理后的工件，必须立即进行具有足够力度的水洗和烘干。本发明属于铝表面处理技术中逻辑性比较强的一种封孔工艺技术模式。所以，操作人员必须一丝不苟地遵循工艺的要求进行作业，才能达到预期的工艺效果。权利要求1.铝工件阳极氧化后与氧化膜封孔工艺间的免除水洗环节的封孔工艺技术2.为了保证基础封孔液的药力稳定，根据封孔作业量大小定量补入的用I型封孔补充液配方调配的药液。3.当工件从阳极氧化工序沾带入封孔工艺环节中的硫酸数量偏多导致封孔工艺中药液的封孔能力下降太快时，而定量补入的用n型封孔补充液配方调配的药液。全文摘要发明名称“阳极氧化与封孔间免水洗的封孔工艺技术”。本发明充分地调动了新工艺模式中封孔药液的潜能，利用工件从前工艺环节沾带来的硫酸共同参与封孔反应。使新封孔配方的研发和使用更加逻辑化，从而革除了铝工件阳极氧化后和封孔工艺前的中间水洗环节。整个封孔作业总历时从原来的65～75秒钟，缩减到新工艺的30秒钟左右。新工艺还使封孔后氧化膜的封闭率上升长了30％，氧化膜的耐磨性提高了70％。抗碱腐蚀性增长了50％。并使生产线电化学段工艺长度缩短了40％，工艺成本也因之下降了35～40％。这些进步使之成为加盟印刷PS版、CTP版生产线中的良好的封孔工艺合作伙伴。文档编号C25D11/24GK101230478SQ20071016614公开日2008年7月30日申请日期2007年11月12日优先权日2007年11月12日发明者李文志申请人:李文志