本发明涉及金属金表面处理技术领域，特别涉及一种铝合金阳极氧化膜无镍无氟低温封闭剂。
背景技术：
铝及铝合金经阳极氧化后生成氧化膜，表面分布着规则的微孔，孔隙率约为5％-30％。这些孔隙为环境中的一些污物进入膜机体提供了通道，同时刚氧化完的膜层的硬度、耐磨和耐蚀性较差。因此，氧化膜封孔是铝制品行业必不可少的工序。目前，封孔处理的方法很多，主要有：水和封闭法、水解盐封闭法、有机酸封闭法和镍氟体系低温封闭法等。水和封闭法中封孔的温度高，能耗大，耗时长且封孔的品质难以保证。水解盐封闭法的原理是金属盐水溶液进入阳极氧化膜微孔内发生水解，产生金属盐氢氧化物沉淀将微孔封闭，所用的金属盐主要是镍盐。有机酸封闭法，封闭后的工件表面附有一层白色的油膜，影响外观和使用，在后续工序除去油膜的同时易将封闭剂从阳极氧化膜中清洗掉。低温(常温)镍氟金属盐封闭法中处理速度快、能耗低、封孔效果好，但是氟离子浓度需频繁调整，给工艺稳定性带来极大的危害，由于镍、氟的使用，将会对环境造成较大的污染。
国内现有技术公开了一些关于铝及铝合金阳极氧化膜封闭剂的研究，专利CN101665970A公开了铝及铝合金阳极氧化膜常温封闭剂及封闭方法，以NiF2、三乙醇胺、六次甲基四胺、十二烷基磺酸钠、粉霜抑制剂为原料，制备得封闭剂，成本低、配置简单、操作容易，提高了氧化膜的抗污染能力、耐蚀性能且电绝缘性能好。
专利CN103952743A公开了一种中温铝氧化后处理剂，主要成分为醋酸盐、颜色改良剂、分散剂、表面润湿剂等，封孔剂的封孔速度快，封孔膜层无粉霜且具有优异的光亮性、平整性和抗腐蚀性等优点，但是其选用的醋酸盐为醋酸镍。
专利CN103590086A公开了一种铝合金无镍封孔剂及其封孔处理工艺，以氟钛酸、缓蚀剂和螯合剂为原料制得封孔剂，操作简单，不含镍离子，废水易处理，易于大规模生产。
上述专利的封闭液中均含有Ni2+或F-，Ni2+可造成严重的环境污染，危害人体健康，损害人体器官，而F-会损害呼吸系统，造成急性氟中毒，且对环境有污染，较多的氟化物使后续污水处理困难，不满足国家环保要求。
因此，开发一种既不含镍、氟等对人体和环境有害的元素，安全环保，又能快速渗透、性能稳定，且封孔后工件表面光亮性好、耐磨性和抗腐蚀性高的铝合金阳极氧化封闭剂显得尤为重要。
技术实现要素：
本发明要解决的技术问题是提供一种铝合金阳极氧化膜无镍无氟低温封闭剂，通过改变配方中的组分及配比，配方中不含镍、氟等对人体和环境有害的元素，使得制备得的封闭剂安全环保，又能快速渗透、性能稳定，且封孔后工件表面光亮性好、耐磨性和抗腐蚀性高。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案为：一种铝合金阳极氧化膜无镍无氟低温封闭剂，其创新点在于：所述封闭剂的原料以1L计为：金属盐，8-16g；稳定剂，0.5-3g；缓蚀剂，0.8-2.5g；氧化剂，0.3-1g；表面活性剂，0.2-4g；pH缓冲剂，3.5-16g；去离子水，添加量为其余原料混合后加去离子水定容至1L的量。
进一步地，所述的金属盐包括醋酸钛、硝酸钐、醋酸锌、硝酸镉、氯化钇和氯化铈中的至少一种。
进一步地，所述的稳定剂为羧酸盐衍生物的分子结构式为：
其中，R1、R4为氢原子、甲基和乙基中的一种，R2、R3为羟基、氨基、膦酸基、乙基和羟甲基中的一种。
进一步地，所述的缓蚀剂为有机羧酸，分子结构式为：
其中，R5为氢原子、甲基、羧基甲基、羟甲基、羟乙基和苄基中的一种，R6为氢原子、羟基、氨基、甲基、羟甲基和羟乙基中的一种。
进一步地，所述的氧化剂为高锰酸钾。
进一步地，所述的表面活性剂为AB型嵌段高分子表面活性剂，分子结构式为：
其中，R7为氢原子、羧基、异丙基和甲酯基中的一种，R8为羟基、苄基、对甲基苯基和氢原子中的一种。
进一步地，所述的pH缓冲剂包括醋酸、醋酸钠、氨水、领苯二甲酸氢钾、磷酸二氢钾和磷酸中的至少两种。
本发明的优点在于：本发明铝合金阳极氧化膜无镍无氟低温封闭剂，与传统配方相比，增加了缓蚀剂、表面活性剂和pH缓冲剂，缓蚀剂以适当的浓度和形式存在于封闭剂中时，可以防止或减缓材料及设备腐蚀；表面活性剂在溶液的表面能定向排列，并能使表面张力显著下降，具有乳化和润湿功能；pH缓冲剂可以改变溶液的酸度至4.5～6.5，保证了封孔反应的pH条件，进而使封闭剂具有快速渗透功能，能够将微孔充分封闭，有效提高了金属表面的抗蚀性能；且封闭剂物理及化学稳定性能佳，添加剂不易分解且能长期使用，节约了生产成本；用于工件维护使用时，不需要添加其他添加剂，且封孔后工件表面光亮性佳，耐磨性和硬度大大提高，有效避免了因封孔效果不佳而出现的部分微孔未封闭、封孔后工件表面有粉霜和封孔后氧化膜抗蚀差等问题。
具体实施方式
本发明铝合金阳极氧化膜无镍无氟低温封闭剂，该封闭剂的原料以1L计为：金属盐，8-16g；稳定剂，0.5-3g；缓蚀剂，0.8-2.5g；氧化剂，0.3-1g；表面活性剂，0.2-4g；pH缓冲剂，3.5-16g；去离子水，添加量为其余原料混合后加去离子水定容至1L的量。
具体地，金属盐包括醋酸钛、硝酸钐、醋酸锌、硝酸镉、氯化钇和氯化铈中的至少一种；稳定剂为羧酸盐衍生物的分子结构式为：
其中，R1、R4为氢原子、甲基和乙基中的一种，R2、R3为羟基、氨基、膦酸基、乙基和羟甲基中的一种；缓蚀剂为有机羧酸，分子结构式为：
其中，R5为氢原子、甲基、羧基甲基、羟甲基、羟乙基和苄基中的一种，R6为氢原子、羟基、氨基、甲基、羟甲基和羟乙基中的一种；氧化剂为高锰酸钾；表面活性剂为AB型嵌段高分子表面活性剂，分子结构式为：
其中，R7为氢原子、羧基、异丙基和甲酯基中的一种，R8为羟基、苄基、对甲基苯基和氢原子中的一种；pH缓冲剂包括醋酸、醋酸钠、氨水、领苯二甲酸氢钾、磷酸二氢钾和磷酸中的至少两种。
实施例1
本实施例铝合金阳极氧化膜无镍无氟低温封闭剂，该封闭剂的原料以1L计为：金属盐，8g；稳定剂，3g；缓蚀剂，2.5g；氧化剂，1g；表面活性剂，4g；pH缓冲剂，16g；去离子水，添加量为其余原料混合后加去离子水定容至1L的量。
本实施例中金属盐包括5g醋酸钛和3g氯化钇，稳定剂为羧酸盐衍生物，分子结构式为：
其中，R1为氢原子，R2为氨基，R3为氨基，R4为甲基；缓蚀剂为有机羧酸，分子结构式为：
其中，R5为氢原子，R6为甲基；表面活性剂为AB型嵌段高分子表面活性剂，分子结构式为：
其中，R7为异丙基，R8为苄基；pH缓冲剂包括8g醋酸和8g醋酸钠。
实施例2
本实施例铝合金阳极氧化膜无镍无氟低温封闭剂与实施例1相比，各组分不变，只改变各组分的配比。
本实施例封闭剂的原料以1L计为：金属盐，16g；稳定剂，0.5g；缓蚀剂，0.8g；氧化剂，0.3g；表面活性剂，0.2g；pH缓冲剂，3.5g；去离子水，添加量为其余原料混合后加去离子水定容至1L的量。
本实施例中金属盐包括10g醋酸钛和8g氯化钇，稳定剂为羧酸盐衍生物，分子结构式为：
其中，R1为氢原子，R2为氨基，R3为氨基，R4为甲基；缓蚀剂为有机羧酸，分子结构式为：
其中，R5为氢原子，R6为甲基；表面活性剂为AB型嵌段高分子表面活性剂，分子结构式为：
其中，R7为异丙基，R8为苄基；pH缓冲剂包括2g醋酸和1.5g醋酸钠。
实施例3
本实施例铝合金阳极氧化膜无镍无氟低温封闭剂与实施例1相比，各组分不变，只改变各组分的配比。
本实施例封闭剂的原料以1L计为：金属盐，12g；稳定剂，1.75g；缓蚀剂，1.65g；氧化剂，0.65g；表面活性剂，3.1g；pH缓冲剂，9.75g；去离子水，添加量为其余原料混合后加去离子水定容至1L的量。
本实施例中金属盐包括8g醋酸钛和4g氯化钇，稳定剂为羧酸盐衍生物，分子结构式为：
其中，R1为氢原子，R2为氨基，R3为氨基，R4为甲基；缓蚀剂为有机羧酸，分子结构式为：
其中，R5为氢原子，R6为甲基；表面活性剂为AB型嵌段高分子表面活性剂，分子结构式为：
其中，R7为异丙基，R8为苄基；pH缓冲剂包括5g醋酸和4.75g醋酸钠。
本发明提供的铝合金阳极氧化膜无镍无氟低温封闭剂与市售的封闭剂的性能比较如下表所示：
由上表可以看出，本发明所制备的无镍无氟低温封闭剂主要应用于铝合金阳极氧化膜中的微孔闭合；封闭剂高效环保，不含镍、氟等对人体和环境有害的元素；且本发明封闭剂所制备的无镍无氟低温封闭剂用于对铝件进行封孔维护，不需要添加其他组分的添加剂；具有快速渗透功能，能够将微孔充分封闭，有效提高了金属表面的抗蚀性能；封闭剂物理及化学稳定性能佳，添加剂不易分解且能长期使用，节约了生产成本；封孔后工件表面光亮性佳，耐磨性和硬度大大提高。有效避免了因封孔效果不佳而出现的部分微孔未封闭、封孔后工件表面有粉霜和封孔后氧化膜抗蚀差等问题。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征以及本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。