用于铝及铝合金的无镍封孔剂、制备方法及应用与流程

1.本发明涉及铝合金阳极氧化后处理技术领域，特别是涉及一种用于铝及铝合金的无镍封孔剂、制备方法及应用。

背景技术：

2.铝合金是工业中应用最广泛的一类有金属结构材料，铝合金具有质量轻、耐蚀性强、导热导电良好等优点，在航空、航天、汽车、机械制造、民用工业中广泛应用。
3.为了提高铝合金的耐腐蚀性能，需要对铝合金进行表面处理，铝合金的表面处理方法主要有阳极氧化法、电镀处理法，浸润处理法、表面喷涂法、真空喷镀法等。铝合金的表面处理以阳极氧化为主，但氧化膜层多孔且具有较强的化学活性，因此，需要对这些膜孔进行封闭处理，封闭质量直接决定了铝合金的耐蚀性。
4.铝材封孔体系按照封孔原料来分，可分为有镍封孔体系和无镍封孔体系。
5.目前，有镍封孔较为广泛使用的主要有：常温镍-氟体系；中温含镍封孔体系，但是这两种封孔液中都含有高浓度的镍盐，镍盐对于环境污染较大，国家对于镍盐排放有着严苛的要求，然而常规的沉淀法和吸附法处理的废液很难达到排放标准，同时高浓度的含镍沉淀处理费用高额。
6.无镍体系主要分为：中高温水蒸气封孔，中温镁盐封孔，常温锂盐封孔等等。
7.高温水蒸气封孔：此方法在上世纪日本应用广泛，但是耗能较高，且铝材表面容易起白霜；
8.中温镁系封孔：此法同样需要较高温度，且即时失重以及陈化速度远远不如有镍封孔；
9.常温锂系封孔：此法需要高含量的锂盐，锂盐价格过于昂贵，且即时失重以及陈化速度不如有镍封孔剂，且维护难度较大。

技术实现要素：

10.鉴于上述状况，本发明提供一种用于铝及铝合金的无镍封孔剂、制备方法及应用，以解决有镍封孔剂对于环境污染问题，以及中高温封孔剂高耗能问题。
11.一种用于铝及铝合金的无镍封孔剂，其特征在于，按质量百分比计，包括以下组分：
[0012][0013]
上述用于铝及铝合金的无镍封孔剂，其中，所述消泡剂为消泡剂1015。
[0014]
上述用于铝及铝合金的无镍封孔剂，其中，所述聚乙烯吡咯烷酮为聚乙烯吡咯烷酮k30。
[0015]
上述用于铝及铝合金的无镍封孔剂的制备方法，包括：
[0016]
第一步：按比例称取各组分，先加入水，后加入四甲基硅氧烷和聚乙烯吡咯烷酮，搅拌溶解；
[0017]
第二部：加入edta-4na、氯化锌、醋酸锌和氟化氢胺，搅拌溶解；
[0018]
第三步：加入十二烷基硫酸钠和消泡剂；
[0019]
第四步：调节ph至3.5～5.5；
[0020]
第五步：静止直到泡沫消失为止，分装。
[0021]
上述用于铝及铝合金的无镍封孔剂的应用，所述用于铝及铝合金的无镍封孔剂的封孔工艺参数为：
[0022]
(1)在工作槽液中，所述铝及铝合金阳极氧化膜无镍封孔剂的含量为2％～5％；
[0023]
(2)工作槽液的温度为25～35℃；
[0024]
(3)工件浸泡时间为5～25min；
[0025]
(4)封孔速率为1～1.5μm/min；
[0026]
(5)溶液ph值为4.0～6.0。
[0027]
根据本发明提供的用于铝及铝合金的无镍封孔剂、制备方法及应用，具有以下有益效果：
[0028]
(1)封孔温度较低，在常温下也可以完成封孔，在冬季也只需要加热至25℃-35℃即可，消耗能量远远低于中高温封孔剂；
[0029]
(2)封孔速度快，可以减少封孔时间，有利于生产；
[0030]
(3)该封孔剂不含镍，锌盐对于环境友好，锌盐的废液处理费用远远低于有镍废液；
[0031]
(4)相对于锂盐和镍盐，锌盐更加容易获得，且价格便宜；
[0032]
(5)锌盐封孔完毕后，表面光洁，外观优秀。
具体实施方式
[0033]
为了便于理解本发明，下面将参照各实施例对本发明进行更全面的描述，但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容更加透彻全面。
[0034]
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
[0035]
实施例1：
[0036]
一种用于铝及铝合金的无镍封孔剂，按质量百分比计，包括以下组分：
[0037][0038][0039]
上述用于铝及铝合金的无镍封孔剂的制备方法，包括：
[0040]
第一步：按比例称取各组分，先加入水，后加入四甲基硅氧烷和聚乙烯吡咯烷酮，搅拌溶解；
[0041]
第二部：加入edta-4na、氯化锌、醋酸锌和氟化氢胺，搅拌溶解；
[0042]
第三步：加入十二烷基硫酸钠和消泡剂；
[0043]
第四步：调节ph至4；
[0044]
第五步：静止直到泡沫消失为止，分装。
[0045]
该用于铝及铝合金的无镍封孔剂在应用时，工作槽液中含有4％的封孔剂，溶液ph值为5，工作槽液的温度为30℃。
[0046]
铝制品工件进行前处理后，进行阳极氧化，制备得10μm厚的氧化膜层，后将铝制品工件浸渍于含有上述封孔剂的工作槽液中10分钟，封孔速率为1.2μm/min，取出铝制品工件清洗后，取出风干。
[0047]
经目测检查：封孔后铝制品工件表面光亮、平整，无水渍、黄斑及粉霜。
[0048]
按国家标准(gb/t8753.2-2005硝酸预浸的磷铬酸法)对已封孔的铝制品工件进行检测，封孔失重为18.6mg/dm2。按国家标准(gb/t8753.4-2005酸处理后的染斑点法)对铝制品工件进行染，染等级为0级，抗染吸附能力强，说明封孔质量合格，抗污染能力
强。
[0049]
实施例2：
[0050]
一种用于铝及铝合金的无镍封孔剂，按质量百分比计，包括以下组分：
[0051][0052][0053]
上述用于铝及铝合金的无镍封孔剂的制备方法，包括：
[0054]
第一步：按比例称取各组分，先加入水，后加入四甲基硅氧烷和聚乙烯吡咯烷酮，搅拌溶解；
[0055]
第二部：加入edta-4na、氯化锌、醋酸锌和氟化氢胺，搅拌溶解；
[0056]
第三步：加入十二烷基硫酸钠和消泡剂；
[0057]
第四步：调节ph至5.5；
[0058]
第五步：静止直到泡沫消失为止，分装。
[0059]
该用于铝及铝合金的无镍封孔剂在应用时，工作槽液中含有5％的封孔剂，溶液ph值为6，工作槽液的温度为35℃。
[0060]
铝制品工件进行前处理后，进行阳极氧化，制备得10μm厚的氧化膜层，后将铝制品工件浸渍于含有上述封孔剂的工作槽液中15分钟，封孔速率为1μm/min，取出铝制品工件清洗后，取出风干。
[0061]
经目测检查：封孔后铝制品工件表面光亮、平整，无水渍、黄斑及粉霜。
[0062]
按国家标准(gb/t8753.2-2005硝酸预浸的磷铬酸法)对已封孔的铝制品工件进行检测，封孔失重为17.2mg/dm2。按国家标准(gb/t8753.4-2005酸处理后的染斑点法)对铝制品工件进行染，染等级为0级，抗染吸附能力强，说明封孔质量合格，抗污染能力强。
[0063]
实施例3：
[0064]
一种用于铝及铝合金的无镍封孔剂，按质量百分比计，包括以下组分：
[0065]
[0066][0067]
上述用于铝及铝合金的无镍封孔剂的制备方法，包括：
[0068]
第一步：按比例称取各组分，先加入水，后加入四甲基硅氧烷和聚乙烯吡咯烷酮，搅拌溶解；
[0069]
第二部：加入edta-4na、氯化锌、醋酸锌和氟化氢胺，搅拌溶解；
[0070]
第三步：加入十二烷基硫酸钠和消泡剂；
[0071]
第四步：调节ph至3.5～5.5；
[0072]
第五步：静止直到泡沫消失为止，分装。
[0073]
该用于铝及铝合金的无镍封孔剂在应用时，工作槽液中含有5％的封孔剂，溶液ph值为6，工作槽液的温度为25℃。
[0074]
铝制品工件进行前处理后，进行阳极氧化，制备得10μm厚的氧化膜层，后将铝制品工件浸渍于含有上述封孔剂的工作槽液中5分钟，封孔速率为1.4μm/min，取出铝制品工件清洗后，取出风干。
[0075]
经目测检查：封孔后铝制品工件表面光亮、平整，无水渍、黄斑及粉霜。
[0076]
按国家标准(gb/t8753.2-2005硝酸预浸的磷铬酸法)对已封孔的铝制品工件进行检测，封孔失重为19.5mg/dm2。按国家标准(gb/t8753.4-2005酸处理后的染斑点法)对铝制品工件进行染，染等级为1级，抗染吸附能力强，说明封孔质量合格，抗污染能力强。
[0077]
实施例4：
[0078]
一种用于铝及铝合金的无镍封孔剂，按质量百分比计，包括以下组分：
[0079][0080]
上述用于铝及铝合金的无镍封孔剂的制备方法，包括：
[0081]
第一步：按比例称取各组分，先加入水，后加入四甲基硅氧烷和聚乙烯吡咯烷酮，搅拌溶解；
[0082]
第二部：加入edta-4na、氯化锌、醋酸锌和氟化氢胺，搅拌溶解；
[0083]
第三步：加入十二烷基硫酸钠和消泡剂；
[0084]
第四步：调节ph至5.5；
[0085]
第五步：静止直到泡沫消失为止，分装。
[0086]
该用于铝及铝合金的无镍封孔剂在应用时，工作槽液中含有2％的封孔剂，溶液ph值为4，工作槽液的温度为25℃。
[0087]
铝制品工件进行前处理后，进行阳极氧化，制备得10μm厚的氧化膜层，后将铝制品工件浸渍于含有上述封孔剂的工作槽液中20分钟，封孔速率为1.5μm/min，取出铝制品工件清洗后，取出风干。
[0088]
经目测检查：封孔后铝制品工件表面光亮、平整，无水渍、黄斑及粉霜。
[0089]
按国家标准(gb/t8753.2-2005硝酸预浸的磷铬酸法)对已封孔的铝制品工件进行检测，封孔失重为16.7mg/dm2。按国家标准(gb/t8753.4-2005酸处理后的染斑点法)对铝制品工件进行染，染等级为1级，抗染吸附能力强，说明封孔质量合格，抗污染能力强。
[0090]
实施例5：
[0091]
一种用于铝及铝合金的无镍封孔剂，按质量百分比计，包括以下组分：
[0092][0093]
上述用于铝及铝合金的无镍封孔剂的制备方法，包括：
[0094]
第一步：按比例称取各组分，先加入水，后加入四甲基硅氧烷和聚乙烯吡咯烷酮，搅拌溶解；
[0095]
第二部：加入edta-4na、氯化锌、醋酸锌和氟化氢胺，搅拌溶解；
[0096]
第三步：加入十二烷基硫酸钠和消泡剂；
[0097]
第四步：调节ph至3.5；
[0098]
第五步：静止直到泡沫消失为止，分装。
[0099]
该用于铝及铝合金的无镍封孔剂在应用时，工作槽液中含有3％的封孔剂，溶液ph值为5，工作槽液的温度为30℃。
[0100]
铝制品工件进行前处理后，进行阳极氧化，制备得10μm厚的氧化膜层，后将铝制品工件浸渍于含有上述封孔剂的工作槽液中25分钟，封孔速率为1.2μm/min，取出铝制品工件清洗后，取出风干。
[0101]
经目测检查：封孔后铝制品工件表面光亮、平整，无水渍、黄斑及粉霜。
[0102]
按国家标准(gb/t8753.2-2005硝酸预浸的磷铬酸法)对已封孔的铝制品工件进行检测，封孔失重为18.9mg/dm2。按国家标准(gb/t8753.4-2005酸处理后的染斑点法)对铝制品工件进行染，染等级为0级，抗染吸附能力强，说明封孔质量合格，抗污染能力强。
[0103]
实施例6：
[0104]
一种用于铝及铝合金的无镍封孔剂，按质量百分比计，包括以下组分：
[0105][0106]
上述用于铝及铝合金的无镍封孔剂的制备方法，包括：
[0107]
第一步：按比例称取各组分，先加入水，后加入四甲基硅氧烷和聚乙烯吡咯烷酮，搅拌溶解；
[0108]
第二部：加入edta-4na、氯化锌、醋酸锌和氟化氢胺，搅拌溶解；
[0109]
第三步：加入十二烷基硫酸钠和消泡剂；
[0110]
第四步：调节ph至4.5；
[0111]
第五步：静止直到泡沫消失为止，分装。
[0112]
该用于铝及铝合金的无镍封孔剂在应用时，工作槽液中含有4％的封孔剂，溶液ph值为4，工作槽液的温度为35℃。
[0113]
铝制品工件进行前处理后，进行阳极氧化，制备得10μm厚的氧化膜层，后将铝制品工件浸渍于含有上述封孔剂的工作槽液中15分钟，封孔速率为1.5μm/min，取出铝制品工件清洗后，取出风干。
[0114]
经目测检查：封孔后铝制品工件表面光亮、平整，无水渍、黄斑及粉霜。
[0115]
按国家标准(gb/t8753.2-2005硝酸预浸的磷铬酸法)对已封孔的铝制品工件进行检测，封孔失重为17.4mg/dm2。按国家标准(gb/t8753.4-2005酸处理后的染斑点法)对铝制品工件进行染，染等级为1级，抗染吸附能力强，说明封孔质量合格，抗污染能力强。
[0116]
对照例1：
[0117]
使用市售的以乙酸镁为主盐的封孔剂进行封孔作业，在应用时，工作槽液中含有5％的封孔剂，溶液ph值为5，工作槽液的温度为60℃。
[0118]
铝制品工件进行前处理后，进行阳极氧化，制备得10μm厚的氧化膜层，后将铝制品工件浸渍于含有上述封孔剂的工作槽液中30分钟，封孔速率为0.8μm/min，取出铝制品工件清洗后，取出风干。
[0119]
经目测检查：封孔后铝制品工件表面有起粉和发白现象，不够光亮、平整。
[0120]
按国家标准(gb/t8753.2-2005硝酸预浸的磷铬酸法)对已封孔的铝制品工件进行检测，封孔失重为59.6mg/dm2。按国家标准(gb/t8753.4-2005酸处理后的染斑点法)对铝
制品工件进行染，染等级为3级，抗染吸附能力和抗污染能力一般。
[0121]
表1封孔效果对比
[0122][0123]
表1对比了本发明各实施例的封孔剂与传统的无镍、以乙酸镁为主盐的封孔剂的封孔效果，由以上数据对比可以看出本发明的封孔剂的工作温度更加温和，封孔失重和染等级明显优于市售封孔剂，封孔效果与有镍封孔相当，且采用本发明的封孔剂相比市售封孔剂，封孔后铝制品工件表面更加光亮、平整。
[0124]
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

技术特征：

1.一种用于铝及铝合金的无镍封孔剂，其特征在于，按质量百分比计，包括以下组分：2.根据权利要求1所述的用于铝及铝合金的无镍封孔剂，其特征在于，所述消泡剂为消泡剂1015。3.根据权利要求1所述的用于铝及铝合金的无镍封孔剂，其特征在于，所述聚乙烯吡咯烷酮为聚乙烯吡咯烷酮k30。4.权利要求1至3任一项所述的用于铝及铝合金的无镍封孔剂的制备方法，其特征在于，包括：第一步：按比例称取各组分，先加入水，后加入四甲基硅氧烷和聚乙烯吡咯烷酮，搅拌溶解；第二部：加入edta-4na、氯化锌、醋酸锌和氟化氢胺，搅拌溶解；第三步：加入十二烷基硫酸钠和消泡剂；第四步：调节ph至3.5～5.5；第五步：静止直到泡沫消失为止，分装。5.权利要求1至3任一项所述的用于铝及铝合金的无镍封孔剂的应用，其特征在于，所述用于铝及铝合金的无镍封孔剂的封孔工艺参数为：(1)在工作槽液中，所述铝及铝合金阳极氧化膜无镍封孔剂的含量为2％～5％；(2)工作槽液的温度为25～35℃；(3)工件浸泡时间为5～25min；(4)封孔速率为1～1.5μm/min；(5)溶液ph值为4.0～6.0。

技术总结

本发明提供了一种用于铝及铝合金的无镍封孔剂、制备方法及应用，所述用于铝及铝合金的无镍封孔剂，按质量百分比计，包括以下组分：3～5％的氯化锌、10～15％的醋酸锌、10～15％的氟化氢胺、1～2％的十二烷基硫酸钠、1～4％的聚乙烯吡咯烷酮、2～4％的EDTA-4Na、1～3％的四甲基硅氧烷、0.001～0.002％的消泡剂、余量的水。本发明能够解决有镍封孔剂对于环境污染问题，以及中高温封孔剂高耗能问题。以及中高温封孔剂高耗能问题。