铝或铝合金阳极氧化膜封孔处理方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种铝或铝合金阳极氧化膜封孔处理方法。
【背景技术】
[0002] 对铝或铝合金阳极氧化膜传统的封孔处理主要是氟化镍体系的冷封或醋酸镍体 系的热封。氟化镍体系的冷封剂可与阳极氧化膜层反应并形成AlOOH、Ni (OH) 2和AlF 3，快 速填充阳极氧化膜层；醋酸镍体系的热封剂可与阳极氧化膜层反应并形成A100H、Ni (OH)2, 快速填充阳极氧化膜层。传统冷封或热封处理的阳极氧化膜具有一定的常规环境适应性， 但当将传统冷封或热封的铝或铝合金用于汽车零件时，由于汽车零件所处环境的特殊性， 比如清洗汽车时的强碱环境、发动机附近的高温环境等，传统处理方法往往无法满足汽车 工业制定的要求。中国发明专利CN103469276A通过氟化镍盐溶液常温封闭、钛锆盐溶液常 温封闭、最后的硅酸盐溶液高温封闭三个步骤处理铝阳极氧化膜，处理后在20°C测试发现 铝阳极氧化膜的耐酸、耐碱性能有明显提高。本发明人重现专利CN103469276A方法处理铝 阳极氧化膜，分别对处理后工件的抗盐雾能力、耐高温能力及20°C、25°C及30°C温度下的 耐酸碱性能进行测试。发现工件的抗盐雾能力性能及耐高温能力较差，且当温度升高时，即 在25°C及30°C时，工件的抗碱腐蚀性能下降严重；耐高温测试中当温度超过95°C时开始发 生严重裂纹，无法通过汽车行业要求的l〇〇°C Ih ;连续耐酸耐碱性能（IOmin pH = l+10min pH = 13. 5)重现性很差。
【发明内容】
[0003] 本发明的目的在于至少部分的克服现有技术对铝或铝合金阳极氧化膜冷封及热 封方法的不足，全面提高工件的各项性能，包括耐酸、耐碱、耐盐雾和耐高温等性能，以满足 汽车行业对铝或铝合金零件的性能要求。
[0004] 为实现上述目的，本发明提供一种铝或铝合金阳极氧化膜封孔方法，其包括以下 步骤：
[0005] (1)铝或铝合金工件经除油、水洗、碱蚀、水洗、化学抛光、水洗、除灰后置于浓度 190±10g/L的硫酸溶液中进行阳极氧化，通电30min，电流密度为lA/dm 2,阳极氧化后的工 件经洗净后使用常规氟化镍体系进行冷封，冷封完成后用水洗涤工件；
[0006] (2)洗净后工件经硅酸盐体系封孔液的热封，热封温度为60~100°C，热封时间 10~30min，所述硅酸盐体系封孔液由药水A和药水B加纯水配制而成，配制完成的封孔液 中药水A的含量为60~80g/L，药水B的含量为25~35g/L，封孔液的pH值小于11，热封 完成后用水洗绦工件；
[0007] (3)在耐高温高压密闭容器中使用超纯水对上述工件进行热压再封孔处理，缓慢 升高所述密闭容器内的温度至某一特定温度T，150 < T < 200°C，且保持该特定温度T的时 间为t，t多60min，自然冷却至室温，达到所述特定温度T时压力表测得所述容器内的压力 值为P，476. 10彡P彡1561. 35kPa，所述超纯水的电导率为K，K彡30 μ s/cm。
[0008] 其中，所述药水A包含有硅酸盐50~100g、氢氧化钠20~50g、硅烷0. 5~lg、氟 错酸钠1~3g、氟错酸钾1~3g、阴离子表面活性剂1~5g，由纯水定容到IL制得；所述 药水B包含有冰醋酸10~50g、硅烷0. 1~lg、阴离子表面活性剂0. 1~lg，由纯水定容到 IL制得。
[0009] 药水A包含的硅酸盐优选硅酸钠、硅酸钾和硅酸锆等常见硅酸盐中的至少一种， 上述硅酸盐体系封孔液中硅酸盐的含量为1~l〇〇〇mg/L。药水A和药水B中包含的阴离子 表面活性剂优选为烷基苯磺酸盐、木质素磺酸盐中的至少一种，上述硅酸盐体系封孔液中 阴离子表面活性剂的含量为1~l〇〇mg/L。
[0010] 为了达到更好的热封效果，配制的硅酸盐体系封孔液中药水A和药水B的含量分 别为 70g/L 和 30g/L。
[0011] 冷封及热封处理后，均要使用纯水对工件进行洗涤，通常洗3次左右，洗涤完成后 工件表面应该是洁净的，较理想的情况为最后一次洗涤液的电导率不超过30 μ s/cm。
[0012] 进行上述第（3)步的热压再封孔处理时，选用的耐高温高压密闭容器可以是消解 罐、硫化罐或其他常见的耐高温高压槽罐。为了使封孔处理的铝或铝合金工件的各项性能 均满足汽车行业的要求，在进行上述第（3)步再封孔处理时，升温速度应是缓慢的，任一时 间段内升温速度均应小于6°C /min，且当温度升高至KKTC以上时，升温速度应逐渐减小， 最后升温速度降为零，维持某一特定温度T 一定时间t后，自然冷却、水冷或风冷至室温。
[0013] 综合考虑能耗和对工件性能要求，本发明最优的封孔方法的相应参数为T = 150°C ,P = 476. IOkPa0
[0014] 本发明的有益效果为：采用三个步骤处理铝或铝合金工件的阳极氧化膜，即首先 用常规氟化镍体系冷封，其次为硅酸盐体系封孔液热封，最后在耐高温高压容器中使用超 纯水的热压再封孔处理。得到的工件经测试发现其性能可以同时满足汽车行业对工件阳极 氧化膜的性能要求，测试项目为中性盐雾（NSS 480h)、铜加速乙酸盐雾试验（CASS 24h)、 高湿度环境（Huimidity480h)、染斑试验、碱性溶液（IOmin pH = 13. 5)、酸性溶液（IOmin pH = 1)、酸碱溶液（IOmin pH = l+10min pH = 13. 5)、高温环境（lh 100°C )，测试结果为 每项测试项目完成后工件表面均无明显变化。
【具体实施方式】
[0015] 以下结合具体实施例对发明提供的方法作进一步详细说明。
[0016] 铝或铝合金工件的表面经除油、水洗、碱蚀、水洗、化学抛光、水洗、除灰、置于浓 度190±10g/L的硫酸溶液中进行阳极氧化，通电30min，电流密度为lA/dm 2,阳极氧化后 的工件经洗净后使用常规氟化镍体系进行冷封，首先使用常规氟镍体系冷封剂对上述工件 在28 °C左右进行冷封处理，处理时间为10~30min，所述冷封剂中氟离子浓度为600~ lOOOppm，pH值为5. 5~6. 5,处理完成后用纯水洗绦上述工件，要求为最后一次洗绦后洗绦 液的电导率不大于30 μ s/cm。
[0017] 选定条件：冷封处理温度28°C，处理时间25min，氟离子浓度850ppm, pH值6· 1，处 理完毕后对上述洗涤后的工件进行性能检测，其结果如下表1所示：
[0018] 表1.氟镍体系冷封后工件性能测试及结果
[0019]
【主权项】
1. 一种铝或铝合金的阳极氧化膜封孔方法，其特征在于，包括以下步骤： (1) 铝或铝合金工件经除油、水洗、碱蚀、水洗、化学抛光、水洗、除灰后置于浓度 190±10g/L的硫酸溶液中进行阳极氧化，通电30min，电流密度为lA/dm 2,阳极氧化后的工 件经洗净后使用氟化镍体系进行冷封，冷封完成后用水洗涤工件； (2) 再经硅酸盐体系封孔液的热封，热封温度为60~100°C，热封时间10~30min，所 述硅酸盐体系封孔液由药水A和药水B加纯水配制而成，配制完成的封孔液中药水A的含 量为60~80g/L，药水B的含量为25~35g/L，封孔液的pH值小于11，热封完成后用水洗 涤工件； 所述药水A包含有硅酸盐50~100g、氢氧化钠20~50g、硅烷0. 5~lg、氟锆酸钠 l-3g、氟错酸钾1~3g、阴离子表面活性剂1~5g，由纯水定容到IL制得； 所述药水B包含有冰醋酸10~50g、硅烷0. 1~lg、阴离子表面活性剂0. 1-lg，由纯水 定容到IL制得； (3) 在密闭容器中使用超纯水对上述工件进行热压再封孔处理，缓慢升高所述 密闭容器内的温度至某一特定温度T，150 < T < 200 °C，且保持该特定温度T的时 间为t，t多60min，达到所述特定温度T时压力表测得所述容器内的压力值为P， 476. IOSPS 1561. 35kPa，然后自然冷却至室温，所述容器内压力随温度下降而自然减小， 所述超纯水的电导率为K，K彡30 y s/cm。
2. 根据权利要求1所述的铝或铝合金阳极氧化膜封孔方法，其特征在于，所述硅酸盐 为硅酸纳、硅酸钾、硅酸锆中的至少一种，在所述硅酸盐体系封孔液中所述硅酸盐的浓度为 1 ~1000mg/L。
3. 根据权利要求1所述的铝或铝合金阳极氧化膜封孔方法，其特征在于，所述阴离子 表面活性剂为烷基苯磺酸盐、木质素磺酸盐中的至少一种，在所述硅酸盐体系封孔液中所 述阴离子表面活性剂的浓度为1~l〇〇mg/L。
4. 根据权利要求1所述的铝或铝合金阳极氧化膜封孔方法，其特征在于，所述硅酸盐 体系封孔液中药水A的含量为70g/L，药水B的含量为30g/L。
5. 根据权利要求1所述的铝或铝合金阳极氧化膜封孔方法，其特征在于，对阳极氧化、 冷封及热封完成后的工件的洗涤要求为洗涤完成后，洗涤液的电导率不超过30 y s/cm。
6. 根据权利要求1所述的铝或铝合金阳极氧化膜封孔方法，其特征在于，所述密闭 容器内温度的升高速度较缓慢，任一时间段的平均升温速度均小于6°C /min，且温度达到 100°C以上时，升温速度逐渐减小。
7. 根据权利要求1所述的铝或铝合金阳极氧化膜封孔方法，其特征在于，T = 150°C，P =476.IOkPa0
8. 根据权利要求1所述的铝或铝合金阳极氧化膜封孔方法，其特征在于，所述密闭容 器为消解罐、硫化罐或耐高温高压槽罐。
【专利摘要】本发明涉及一种铝或铝合金阳极氧化膜封孔方法，包括以下步骤：(1)对铝或铝合金工件的阳极氧化膜进行常规氟镍体系的冷封处理；(2)经硅酸盐体系的热封处理，热封温度60～100℃，热封时间10～30min，所述硅酸盐体系封孔液由药水A和药水B按一定比例加纯水配制而成；(3)在耐高温高压密闭容器中使用超纯水对上述工件进行热压再封孔处理，缓慢升高所述密闭容器内的温度至某一特定温度T，150≤T≤200℃，且保持该特定温度T的时间为t，t≥60min，所述超纯水的电导率为Κ，Κ≤30μs/cm。本发明的有益效果为：全面提高铝或铝合金阳极氧化膜的各项性能，包括耐酸、耐碱、耐盐雾和耐高温等性能，以满足汽车行业对铝或铝合金零件的性能要求。
【IPC分类】C25D11-18
【公开号】CN104862762
【申请号】CN201510206542
【发明人】陆烽烽, 王茂堂
【申请人】武汉菲尼克化学有限公司
【公开日】2015年8月26日
【申请日】2015年4月27日