专利名称：镍-氟系常温封孔液的pH值调整方法
技术领域：
本发明涉及有色金属表面处理技术领域，具体地指一种用于有色金属表面的 镍_氟系常温封孔液的PH值调整方法。
背景技术：
铝及铝合金阳极氧化后形成的氧化膜层为多孔膜，为了增加膜层的耐蚀、耐晒等 性能，必须对膜层进行封孔处理。现有比较经济适用的封孔方法主要是常温封孔法，常用的 比较稳定可靠的封孔液主要为Ni-F系的常温封闭液。其中包括专利申请号US4648911提 出的由硫酸镍、氟化钠、润湿剂及防腐剂配制的低温封孔液；专利申请号US4647347提出的 硫酸镍或醋酸镍、醋酸铵、氟化钾、粉霜抑制剂的常温封孔液；专利申请号CN92107862. 5提 出的碳酸镍、氟硼酸、醋酸镍、氢氧化钠的常温封闭液。这些M-F系的常温封孔液，除了溶 液中各主盐对膜层封孔质量的影响较大外，其PH值的影响也是一项非常重要的因素，甚至 是决定能否获得合格膜层的关键因素。目前，常用的PH值调整方法，包括上述专利申请中对于PH值的调整方法为当溶液的PH > 7时，采用硫酸溶液调整或通过加入溶液的中固有的酸液进行调 整，如专利CN92107862. 5氟硼酸进行调整。当溶液的PH < 5时，采用氢氧化钠溶液进行调整。采用上述方法虽然能够满足使用要求，但存在如下不足之处(1)由于溶液的PH值变化较快，需经常调整，但调整范围很窄，采用强酸或强碱溶 液时，不能量化调整，很难一步到位，导致其控制较难，效率较低。(2)采用氢氧化钠这种强碱性溶液调整PH值时，由于Ni-F系常温封孔液中含有 Ni2+，当加入的NaOH过量时，0H—就会消耗溶液中的Ni2+，与Ni2+反应，生成Ni (OH) 2沉淀。使 Ni2+含量的失衡，造成镍盐的浪费。因此，亟需一种改进的Ni-F系常温封孔液的PH值调整方法以克服前述缺陷。
发明内容
本发明的目的就是要提供一种镍_氟系常温封孔液的PH值调整方法，采用该PH 值调整方法可以量化调整常温封孔液的PH值，简单方便、效率高且调整后的封孔液封孔效 果好。为实现上述目的，本发明所设计的镍-氟系常温封孔液的PH值调整方法包括若 所述常温封孔液的PH值低于设定的PH值范围的下限，则加入醋酸钠将所述常温封孔液调 整至所述设定的PH值范围；若所述常温封孔液的PH值高于设定的PH值范围的上限，则加 入酸将所述常温封孔液调整至所述设定的PH值范围。本发明的优点在于所设计的镍-氟系常温封孔液的PH值调整方法中使用醋酸钠 调整PH值，醋酸钠在起到调整PH值的作用的同时，对封孔反应可起到促进作用，有效提高 封孔的反应速度。具体原理如下
Ni-F系常温封孔法的主要反应为Al2O3- 0. 2S03+2. 8H20 — 2Al3++5. 60F+0. 2S0:Al3++5. 60F ^ Al(OH)3 INi2++20!T — Ni (OH) 2 I3yF-+ (x+y) Α1203+Χ0Η>γΗ20 — 2A1X+Y (OH) 3xF3y J,本发明中的醋酸钠加入水溶液中后为弱碱性，可以促进水溶液自身电离出更多的 0H—，这样可促进上述反应中氢氧化铝、氢氧化镍，氟氧化铝在膜孔中的沉淀。这是氢氧化钠 无法做到的，而现有的技术采用氢氧化钠，由于0H—的直接加入，还会抑制溶液中水的电离， 对上述反应是不利的。此外，醋酸钠溶液呈弱碱性，可以在线量化调整，一步到位，有效将溶液PH值控制 在PH值的最佳范围，从而提高封孔反应速度。M-F系常温封孔液在不加入其他物质调整 PH值前，溶液本身的PH值一般为5 5. 5，呈弱酸性。而醋酸钠溶液，在1 3g/L时，溶液 的PH为7. 5 8. 5的弱碱性。因此，采用量化的醋酸钠溶液，可简单有效的将溶液的PH值 调整到5. 5-7的最佳范围。在这样的PH值下，氧化铝在溶液中的溶解度最小，最有利于封 孔反应的进行。而现有的技术采用氢氧化钠调整，由于碱性强，加入的量太少，很难量化到 g/Ι，一步调整到位。具体地，对于新配制的常温封孔液，按照下述比例加入醋酸钠加入的醋酸钠与所 述常温封孔液中的镍盐的摩尔比为1 1 1.5 1。在所述常温封孔液的使用过程中，按 下述情况添加醋酸钠在不新添加镍盐的情况下，当所述常温封孔液的PH值下降0. 5个点 时，按3g/l的量加入醋酸钠进行调整；在新添加镍盐的情况下，加入的醋酸钠与新添加的 镍盐的摩尔比为1 1 1. 5 1。较佳地，当所述常温封孔液的PH值高于设定的PH值范围时，还包括向所述常温封 孔液中加入丙二酸，且保证丙二酸和醋酸钠加入后，所述常温封孔液的PH值在设定的PH值 范围内。优选地，按照下述比例向所述常温封孔液中加入丙二酸加入的丙二酸与所述常温 封孔液中的镍盐的摩尔比为1 5 1 10。可选地，当所述常温封孔液的PH值高于设定 的PH值范围的时候，加入丙二酸将其PH值调整至设定的PH值范围内。丙二酸在调整PH 值的同时，可起到抑制粉霜的作用，提高封孔质量。具体地，丙二酸具有表面活性，能吸附在 氧化膜表面，抑制粉霜(水化产物勃姆石晶体的继续长大，从而提高封孔质量(膜层的光泽 度)。而现有技术中使用的硫酸和氟硼酸等是不可能有这种作用的，并且它们均为强酸，在 线调整时，容易出现加入过量的问题。
具体实施例方式以下结合具体实施例对本发明作进一步的详细描述。实施例1和比较例1:通过下述两种方法调整镍_氟系常温封孔液的PH值比较例1中的常温封孔液硫酸镍3g/L氟化钠0. 8g/L测得PH值为5. 3，然后采用50%的氢氧化钠溶液调整PH值至5. 5 7，优选6 7。实施例1中的常温封孔液硫酸镍3g/L氟化钠0. 8g/L测得PH值为5. 3，然后按照下述比例添加丙二酸和醋酸钠，将PH值调整至5. 5 7，优选6 7 封孔液中的镍盐加入的丙二酸的摩尔比=5 1 10 1酸；封孔液中的镍盐醋酸钠的摩尔比=1 1 1 1. 5。具体的，在本实施例中，先在溶液中加入0. 3g/L的丙二酸后，测得PH值为5. 1，然 后采用醋酸钠调整PH值至6 7。调整后，比较例1的组成为硫酸镍3g/L氟化钠0. 8g/L氢氧化钠< 0. lg/LPH 值6.5调整后，实施例1的组成为硫酸镍3g/L氟化钠0. 8g/L丙二酸0. 3g/L醋酸钠3g/LPH 值6.5然后把经脱脂、碱腐蚀、20%硫酸溶液阳极氧化后的铝合金样品(表面光洁度 0. 8)浸入两种封孔液中进行封孔，封孔后观察表面质量，并按国际标准IS03210的标准方 法检查封孔质量(失重小于30毫克/平方分米为合格)。比较例1和实施例1的封孔液配 方及测试结果见表一。表一 由表一中的结果可以对比出，采用丙二酸和醋酸钠调整溶液后，在相同PH值、相 同封闭温度的情况下，膜孔完全封闭的时间可有效缩短，且可提高封孔的外观质量。需要说明的是，在所述常温封孔液的使用过程中，可以按下述情况添加醋酸钠在 不新添加镍盐的情况下，当所述常温封孔液的PH值下降0. 5个点时，按3g/l的量加入醋酸 钠进行调整；在新添加镍盐的情况下，新添加的镍盐与加入的醋酸钠的摩尔比为1 1 1 1.5。而丙二酸的使用一般在初始溶液中，即新配制的常温封孔液中，按照上述摩尔比 添加，在日常使用过程中，可以根据P H值需求加入，也可在膜层出现严重粉霜时添加。实 验证明，以该比例调整后的常温封孔液可以达到前述相同的效果。容易知道，在日常使用过 程中，若PH值过高，也可以使用其它强酸弱酸来调整，并不仅限于丙二酸。实施例2和比较例2:比较例2中的常温封孔液硫酸镍3g/L氟化钠0. 8g/L测得PH值为5. 3，然后采用50%的氢氧化钠溶液调整PH值至5. 5 7，优选6 7。实施例2中的常温封孔液硫酸镍3g/L氟化钠0. 8g/L测得PH值为5. 3，然后加入3g/L的醋酸钠，将PH值调整至5. 5 7，优选6 7。具 体地，可以按照下述比例添加醋酸钠，封孔液中的镍盐加入的丙二酸的摩尔比=5 1 10 1。两种溶液使用1个月后，PH值变为7. 5，且封闭的膜层表面无光泽，有粉霜。通过下述两种方法调整常温封孔液的PH值在比较例2中将主盐的量调整至最初值后，然后加入硫酸调整溶液的PH值，调整 后，比较例2变为硫酸镍5g/L
6
氟化钠0. 8g/L硫酸< 0. lg/LPH 值 6.5在实施例2中将主盐的量调整至最初值，然后加入丙二酸调整溶液的P H值，调整 后实施例2变为硫酸镍5g/L氟化钠0. 8g/L醋酸钠3g/L丙二酸< 0. 3g/LPH 值6.5然后把经脱脂、碱腐蚀、20%硫酸溶液阳极氧化后的铝合金样品(表面光洁度 0. 8)浸入两种封孔液中进行封孔，封孔后观察表面质量，并按国际标准IS03210的标准方 法检查封孔质量(失重小于30毫克/平方分米为合格)。比较例2和实施例2的封孔液配 方及测试结果见表二。表二 由表二中的结果可以对比出，采用其他酸(硫酸)和丙二酸调整PH后，在相同PH 值、相同封闭温度的情况下，丙二酸对解决膜层封孔粉霜的问题有很好的效果。需要说明的是，本发明实施例中的镍-氟系常温封孔液均由硫酸镍和氟化钠制 成，但并不限于此，任何镍_氟系常温封孔液均可采用本发明的PH值调整方法进行调整，如 专利申请号92107862. 5中的镍-氟系配方溶液，其主要成分为硫酸镍、氟硼酸、醋酸镍、氢 氧化钠。
权利要求
一种镍 氟系常温封孔液的PH值调整方法，其特征在于若所述常温封孔液的PH值低于设定的PH值范围的下限，则加入醋酸钠将所述常温封孔液调整至所述设定的PH值范围；若所述常温封孔液的PH值高于设定的PH值范围的上限，则加入酸将所述常温封孔液调整至所述设定的PH值范围。
2.根据权利要求1所述镍_氟系常温封孔液的PH值调整方法，其特征在于所述设定 的PH值范围为5. 5 7。
3.根据权利要求1所述镍_氟系常温封孔液的PH值调整方法，其特征在于对于新配制的常温封孔液，按照下述比例加入醋酸钠加入的醋酸钠与所述常温封孔 液中的镍盐的摩尔比为1 1 1. 5 1 ；在所述常温封孔液的使用过程中，按下述情况添加醋酸钠在不新添加镍盐的情况下， 当所述常温封孔液的PH值下降0. 5个点时，按3g/l的量加入醋酸钠进行调整；在新添加镍 盐的情况下，加入的醋酸钠与新添加的镍盐的摩尔比为1 1 1.5 1。
4.根据权利要求3所述镍-氟系常温封孔液的PH值调整方法，其特征在于所述设定 的PH值范围为5. 5 7。
5.根据权利要求1-4任一项所述镍-氟系常温封孔液的PH值调整方法，其特征在于 当所述常温封孔液的PH值低于设定的PH值范围的下限时，还包括向所述常温封孔液中加 入丙二酸，且保证丙二酸和醋酸钠加入后，所述常温封孔液的PH值在设定的PH值范围内。
6.根据权利要求5所述镍-氟系常温封孔液的PH值调整方法，其特征在于当所述常 温封孔液的PH值低于设定的PH值范围的下限时，按照下述比例向所述常温封孔液中加入 丙二酸加入的丙二酸与所述常温封孔液中的镍盐的摩尔比为1 5 1 10。
7.根据权利要求1-4任一项所述镍-氟系常温封孔液的PH值调整方法，其特征在于 当所述常温封孔液的PH值高于设定的PH值范围的上限时，加入弱酸将所述常温封孔液调 整至所述设定的PH值范围。
8.根据权利要求7所述镍-氟系常温封孔液的PH值调整方法，其特征在于所述弱酸 为丙二酸。
全文摘要
本发明公开了一种镍-氟系常温封孔液的pH值调整方法包括若所述常温封孔液的pH值低于设定的pH值范围的下限，则加入醋酸钠将所述常温封孔液调整至所述设定的pH值范围；若所述常温封孔液的pH值高于设定的pH值范围的上限，则加入酸将所述常温封孔液调整至所述设定的pH值范围。采用该pH值调整方法可以量化调整常温封孔液的pH值，简单方便、效率高且调整后的封孔液封孔效果好。
文档编号C25D11/18GK101892505SQ201010207430
公开日2010年11月24日 申请日期2010年6月18日 优先权日2010年6月18日
发明者裴妍娜, 贺春影 申请人:国营红阳机械厂