一种铝合金阳极氧化抗膜裂预封孔剂及其封孔工艺的制作方法

本发明属于金属表面腐蚀防护处理，具体涉及一种铝合金阳极氧化抗膜裂预封孔剂及其封孔工艺

背景技术：

1、铝及其合金具有良好的导热性、导电性、无磁性、无低温脆性、反光性强、色泽美观、耐蚀性好、比重轻，以及可塑性和成形性好等优点，是一种具有优良综合性能的有色金属材料，也是目前在实际生活中应用最广泛的金属之一。铝及其合金表面在空气中容易生成一层极薄的氧化膜，有一定的抗腐蚀能力，但由于这层氧化膜是非晶体的，致使其膜不紧密、孔隙多，无光泽，且具有硬度低，不耐磨、抗蚀能力差、易发生晶间腐蚀等缺点，影响其应用范围和使用寿命。但经阳极氧化处理后，可以避短扬长，具有以下几方面优点:(1)防护性:提高工件的耐磨，耐蚀，耐气候腐蚀；(2)装饰性:可以改变色泽及表面处理效果；(3)绝缘性:每微米厚度可耐25v电压；(4)提高与有机覆盖层的结合力:作为电镀底层；(5)提高与有机涂层的结合力:作为涂装底层。有基于此，铝及其合金阳极氧化工艺可广泛应用于建筑、航天、电气、电子、食品、化工、医药、机械及交通运输等领域。

2、在上述领域的工业生产中，铝及其合金阳极氧化工艺所得制品经常还需要经过pvd、注塑、丝印、热熔胶焊接等后段工艺，以满足产品的外观以及功能性方面的需求，这就使铝合金氧化膜要经过一定时间和温度的高温过程。然而，铝合金热膨胀系数与热传系数是铝氧化膜的5-10倍，这两种材料相互紧靠、连接在一起。温度升高时铝合金膨胀较大，而铝氧化膜却不能达到相应的程度，从而使氧化膜因热应力的影响而产生裂纹。铝氧化膜裂纹产生后，会导致工件的耐蚀性能显著下降，因为有裂纹的地方，会更容易受到空气中酸汽、碱汽以及其它一些混合的腐蚀性气体的侵蚀，从而使工件寿命缩短。虽然有些裂纹不明显，需要一定的辅助手段才能看到，但有些严重的裂纹却肉眼可见，这也对产品的外观造成了较大的影响，严重时甚至导致产品报废。

3、现有专利文献cn102304743b公开了一种铝及铝合金表面电化学氧化膜封孔方法，其是以中温封孔加高温水合封孔结合进行的，但是这种方法所用的原料含氟，不利于当前废水处理和环保要求；而且此方法封孔后的氧化膜仅能通过85℃以下耐热裂测试，无法满足现在动辄120℃至150℃左右的高温热裂测试。因此，如何使铝氧化膜能够经受得住更高温度的烘烤和热裂测试是目前铝合金氧化行业中亟需解决的一个难题。

技术实现思路

0、
技术实现要素：

1、本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种铝合金阳极氧化抗膜裂预封孔剂及其封孔工艺，以解决目前铝合金氧化膜耐热裂测试的问题。经本发明处理工艺得到的铝合金氧化膜，具有良好的抗高温膜裂能力和耐蚀性。

2、为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

3、本技术方案的第一个目的是提供一种铝合金阳极氧化抗膜裂预封孔剂，包括以下重量份的各组分：

4、(1)第一步预封孔剂：镍盐5-15％，促进剂3-12％，表面活性剂0.1-1％，ph缓冲剂0.5-5％，缓蚀剂0.05-1％，阻垢剂0.05-1％，余量为去离子水。

5、(2)第二步预封孔剂：主剂5-15％，辅剂0.5-3％，表面活性剂0.05-1％，缓蚀剂0.1-1％，抑灰剂0.1-3％，余量为去离子水。

6、优选的，第一步预封孔剂中，所述的镍盐选自四水合醋酸镍、六水硫酸镍中的一种或组合。

7、优选的，第一步预封孔剂中，所述的促进剂选自硫酸镁、硫酸钴、亚硫酸氢钙、磷酸氢钙、磷酸钙、碳酸氢钙、硫酸氢钙中的一种或组合。

8、优选的，第一步预封孔剂中，所述的表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠、十二烷基二苯醚二磺酸钠、十六烷基苯磺酸钠、月桂基磺化琥珀酸单酯二钠、脂肪醇聚氧乙烯醚、烷基酚聚氧乙烯醚、月桂酸聚氧乙烯酯、聚乙二醇中的一种或组合。

9、优选的，第一步预封孔剂中，所述的ph缓冲剂为醋酸、醋酸钠、双醋酸钠、硼酸、柠檬酸钠中的一种或组合。

10、优选的，第一步预封孔剂中，所述的缓蚀剂为钼酸钠、葡萄糖酸钠、硫脲、丙烯基硫脲、苯并三氮唑、巯基苯并噻唑、三乙醇胺、六次甲基四胺中的一种或组合。

11、优选的，第一步预封孔剂中，所述的阻垢剂为糊精、木质素磺酸钠、酒石酸钾钠、edta-2na、聚丙烯酸(分子量2000-4000)中的一种或组合。

12、优选的，第二步预封孔剂中，所述的主剂为硫酸镁、硫酸铈、硫酸锂、硫酸锆、硫酸镱中的一种或组合。

13、优选的，第二步预封孔剂中，所述的辅剂为硅酸钾、硅酸钾钠、硅酸锂、硅酸季铵中的一种或组合。

14、优选的，第二步预封孔剂中，所述的表面活性剂为烷基苯磺酸钠、十二烷基二苯醚二磺酸钠、月桂基磺化琥珀酸单酯二钠、脂肪醇聚氧乙烯醚、烷基酚聚氧乙烯醚、木质素磺酸盐中的一种或组合。

15、优选的，第二步预封孔剂中，所述的缓蚀剂为十二烷基磺酸钠、十二烷基苄基溴化铵、硫脲、聚丙烯酸钠、钼酸钠、葡萄糖酸钠中的一种或组合。

16、优选的，第二步预封孔剂中，所述的抑灰剂为羟基羧酸、柠檬酸、酒石酸、苹果酸、氨基磺酸、十二烷基苯磺酸、甲基磺酸、水杨酸中的一种或组合。

17、本技术方案的第二个目的是提供一种铝合金阳极氧化抗膜裂预封孔剂的封孔工艺，包括以下步骤：

18、s1、将前处理后的铝合金工件进行阳极氧化，形成膜厚为5-15μm的氧化膜；

19、s2、将阳极氧化后的铝合金工件水洗干净，浸渍于浓度为10-30％的第一步预封孔剂中进行封孔2-10min；

20、s3、将做完第一步预封孔的铝合金氧化工件用40-70度热水清洗干净后，浸渍于浓度为10-30％的第二步预封孔剂中进行封孔10-20min；

21、s4、将做完第二步预封孔的铝氧化工件用50-80度热水清洗干净后，浸渍于镍盐中高温封孔剂中继续封孔20-50min；

22、s5、将封孔完毕后的工件进行必要的后处理以及水洗、烘干。

23、优选的，步骤s1中所述的阳极氧化方法包括硫酸阳极氧化、硫酸-酒石酸阳极氧化、硫酸-草酸阳极氧化、草酸阳极氧化中的任意一种。

24、优选的，步骤s2中所述的水洗方法包括浸泡水洗、鼓气水洗、超声波水洗中的一种或组合，所用的水为去离子水。

25、优选的，步骤s2中所述的封孔剂温度为70-85℃，ph值为5.0-6.5。

26、优选的，步骤s3中所述的封孔剂温度为75-95℃，ph值为9.0-11.0。

27、优选的，步骤s4中所述的镍盐中高温封孔剂的浓度为5-15g/l,ph值为5.0-6.5,封孔温度为70-99度。

28、优选的，步骤s5中所述的后处理方法包括除灰、超声波水洗中的一种或组合。

29、相比于现有技术，本发明的有益效果在于：两步预封孔中所含的金属离子和无机盐能够在预封孔步骤中通过水合反应快速地、优先地填充到铝合金氧化膜底部，并利用其较高的膨胀系数和热传系数，拉近与铝合金本体膨胀系数和热传系数的差别，进而控制住了铝合金氧化膜在高温烘烤、pvd加工、注塑、丝印等高温环境中的膜裂问题；两步预封孔后的镍盐中高温辅助封孔，使氧化膜封闭更加完全，提高了氧化膜的耐蚀性；本发明所用的封孔剂和封孔工艺性能稳定，操作简单，能显著提高产品良率，适于批量产品的稳定生产；不含铬、氟等元素，安全环保，废水处理简单。