ZHM-0612型无镍常温封孔剂的研制
ZHM-0612型无镍常温封孔剂的研制
刘传烨欧阳贵王本英邹瑞海
(武汉材料保护研究所转化膜事业部湖北武汉430030)
前言
建筑铝型材表面处理过程中，封孔作为后处理工艺是决定型材表面质量、防护性能和装饰效果的重要环节。封闭质量不好将严重影响型材的耐蚀性。目前，国内较为广泛采用的是镍—氟体系的常温封闭工艺。但随着这两年镍价的不断攀升，带来了封孔剂价格的上涨和铝型材厂生产成本的大幅增加。因此市场急需无镍的封孔剂。关于无镍盐封闭国内外进行了许多研究，主要有：
1．碱土金属及其盐系列，一般碱土金属包括：镁、钙、锶、钡、锌、钴等，其盐是醋酸盐、硫酸盐、有机磺酸盐等；
2．氟化物系列：氟化物通常有H2ZrF6、H2TiF6、H2SiF6、H2GeF6配以不饱和键的芳香或脂肪璜酸盐及其聚合物；
3．钼酸盐系列(含钒酸盐、钨酸盐)：如钼酸钛，钼酸锆和钼酸铈，或乙酸钛、硼酸和乙酸铵，另加少量抑灰剂和分散剂；
4．稀土金属盐系列：如铈盐(特别是硝酸盐和硫酸盐)加上稳定剂和其他添加剂；
5．三价铬系列：主要是三价铬的硝酸盐或硫酸盐：
6．无重金属系列：封闭液主要含锂盐、镁盐，加入少量的氟化物和抑灰剂。
以上这些系列，还没有大量用于生产，只有少量得到应用，原因之一是使用温度偏高和价格问题。
本文介绍的就是一种无镍常温封孔剂。
1实验
1.1试样
选取6063铝合金，常规预处理后进行硫酸阳极氧化，得到10～20μm的氧化膜。
1.2封孔实验和封孔质量检测
采用GB／T14952.1-94磷-铬酸法(等效ISO-3210)检查阳极氧化膜的封孔质量。失重小于30毫克/平方分米为合格。
2配方筛选和工艺参数
2.1封孔原理和配方筛选
铝及铝合金阳极氧化膜主要采用高温和常温两种方法封孔，其封孔原理是不同的。高温热封孔的反应原理是通过氧化铝的水合反应，将非晶态氧化铝转化成勃姆体的水合氧化铝。由于水合氧化铝比原阳极氧化膜的分子体积大了30％，从而体积膨胀使得阳极氧化膜的微孔填充封闭。而常温封孔采用的是氧化膜的水化作用、金属离子在氧化膜孔内的沉积、槽液中的成分与膜的化学反应三种原理。根据封孔原理，我们反复试验，优化组分，得到了这种无镍常温封孔剂。
该封孔剂含有多种成分，主要包括有封孔主盐、稳定剂、促进剂、表面活性剂和外观改良剂等。
2.2工艺参数
添加剂A 2.8-3.2 g/L
添加剂B 20 ml
温度 25-35℃
时间 8-10min
PH 3.5-5
3．实验结果及讨论
3.1封孔温度对封孔的影响
目前常用的常温封孔剂封孔温度控制范围在25--35℃。我们以氧化膜厚10μm，封孔时间8分钟做了不同温度下的封孔试验，下表为失重结果。
单位：mg／dm2
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20℃
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25℃
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30℃
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35℃
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ZHM-0612
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25
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8
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7
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7
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结果表明该封孔剂在槽液温度20-35℃范围内均能达到要求，最佳范围在25-30℃。
3.2封孔槽液PH对封孔的影响
在常温封孔中，槽液PH对镍的沉积最影响很大。而氧化膜中吸收镍的数量又是保证封孔质量的先决条件。所以我们以氧化膜厚10μm，封孔时间8分钟、温度25℃做了不同PH下的封孔试验，下表为失重结果。
单位：mg／dm2
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3.5
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4.0
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4.5
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5.0
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ZHM-0612
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17
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15
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9
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7
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结果表明封孔PH在3.5-5.0的范围内均能达到封孔要求，最佳范围在4.0-5.0。调整PH可用稀氨水溶液和冰醋酸。
3.3封孔时间对封孔的影响
常用常温封孔时间依氧化膜厚而定，封孔速度是1min/μm。封孔时间不能过长，否则会引起氧化膜的腐蚀。我们以氧化膜厚10μm，封孔PH4.0、温度25℃做了不同封孔时间的封孔试验，下表为失重结果。
单位：mg／dm2
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6min
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8 min
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10 min
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12 min
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14 min
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ZHM-0612
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33
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15
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12
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27
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31
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结果表明ZHM-0612型无镍常温封孔剂封孔速度较快，达到0.8min／μm。封孔时间过长反而影响封孔，并且试样表面有起粉现象。
3.4杂质离子对封孔的影响
常温封孔槽中SO42-、Cl-、Ca、Mg2+、Fe3+等离予含量积累到一定程度后，会影响封孔质量。特别是SO42-达到4g/L后，干扰了F-的水化作用，影响了镍的沉积量，造成封孔不合格。为了研究SO42-对ZHM-0612型无镍常温封孔槽液的影响，人为的加入硫酸钠进行封孔试验。试验结果表明SO42-达到6g/L时封孔质量依然合格。
4结论
ZHM-0612型无镍常温封孔剂封孔速度快，生产效率高，封孔质量达到ISO-3210优质标准。槽液成本低，常温条件下即可封孔，节省能源，对杂质容忍度高，具有较高的推广价值。
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