铝阳极氧化膜常温封闭剂(SE)研制
铝阳极氧化膜常温封闭剂(SE)研制
谈华民
（普德化工有限公司，广东 惠州 516001）
（普德化工有限公司，广东 惠州 516001）
[摘要]对Ni-F体系常温封闭剂的配方、性能作了介绍，研究了温度、时间、Ni浓度、F浓度对常温封闭剂的影响，该工艺具有成本低、速度快、寿命长的优点。
引 言
目前我国低温封闭剂最常出现的弊病为pH值及F需经常调整，温度一般需要≥20℃，而我国大部分地区冬天低于20℃，因此许多封闭槽都设有加温设备，不仅增加了投资，且在冬天消耗大量能源，强效常温封闭剂(SE)克服了一般低温封闭剂的缺陷。
1 试验
(1)铝阳极氧化试验：选取1dm2的6063铝合金，常规预处理后进行硫酸阳极氧化，膜厚25μm。
(2)封闭试验：选取意大利、法国、日本、中国等四种低温封闭剂作比较。
(3)封闭液中各成分的测定：Ni2+按常规络合滴定方法分析，F-按氟离子选择电极分析方法分析。
(4)封闭质量检测：将已封闭铝材样品浸入60℃、茜素黄R（7g/L）+茜素红S（0.7g/L）的溶液中1min，然后水洗，观察染色，颜色越浅越好。
2 配方筛选
2.1 SE基本配方
氟化镍 90%～95%
氟化物 3%～6%
硫酸钴 0%～1%
阴离子表面活性剂 2%～7%
非离子表面活性剂 0%～1%
极性溶剂 0%～1%
2.2 Ni-F体系封闭处理机理
2.2.1 金属离子的水解作用
阳极化膜是带正电荷的，浸入封闭液后负电性很强的F-对膜起电中和作用，有利于Ni2+向孔内扩散和水解：另一方面F-与氧化膜作用而发生溶解，生成氟铝络合物导致孔内Al3+积累和pH升高，Ni2+、AlF63-、OH-作用生成Ni(OH) 2、Al(OH)3混合物沉积。
2.2.2 水化反应
与Al2O3反应生成的Al3+产生水合Al(H2O)63+，其浓度达到一定值时离子间发生缔合水解浓缩，最后转化为稳定相AlOOH(Al2O3)。
2.2.3 形成铝的化学转化膜
封闭剂中有机物与Al3+可形成有保护作用的化学转化膜。
2.3 各成分的作用
(1)氟化镍 主盐，提供Ni2+、F-；
(2)氟化物 提供F-使Ni2+、F-消耗达到平衡；
(3)硫酸钴 颜色改良剂；
(4)阴离子表面活性剂 与阳极化膜带的正电荷起电中和作用，有利于Ni2+向孔内扩散和水解；直到促进水解和水化作用，并有抑灰稳定pH作用；
(5)非离子表面活性剂 降低表面张力并起湿润，促进厚膜封闭；
(6)极性溶剂 与Al3+可形成有保护作用的化学转化膜。
3 结果与讨论
(1)在5g/L条件下(pH=5.5～6.0)，封闭剂在不同温度下封闭25μm膜时间如表1；
目前我国低温封闭剂最常出现的弊病为pH值及F需经常调整，温度一般需要≥20℃，而我国大部分地区冬天低于20℃，因此许多封闭槽都设有加温设备，不仅增加了投资，且在冬天消耗大量能源，强效常温封闭剂(SE)克服了一般低温封闭剂的缺陷。
1 试验
(1)铝阳极氧化试验：选取1dm2的6063铝合金，常规预处理后进行硫酸阳极氧化，膜厚25μm。
(2)封闭试验：选取意大利、法国、日本、中国等四种低温封闭剂作比较。
(3)封闭液中各成分的测定：Ni2+按常规络合滴定方法分析，F-按氟离子选择电极分析方法分析。
(4)封闭质量检测：将已封闭铝材样品浸入60℃、茜素黄R（7g/L）+茜素红S（0.7g/L）的溶液中1min，然后水洗，观察染色，颜色越浅越好。
2 配方筛选
2.1 SE基本配方
氟化镍 90%～95%
氟化物 3%～6%
硫酸钴 0%～1%
阴离子表面活性剂 2%～7%
非离子表面活性剂 0%～1%
极性溶剂 0%～1%
2.2 Ni-F体系封闭处理机理
2.2.1 金属离子的水解作用
阳极化膜是带正电荷的，浸入封闭液后负电性很强的F-对膜起电中和作用，有利于Ni2+向孔内扩散和水解：另一方面F-与氧化膜作用而发生溶解，生成氟铝络合物导致孔内Al3+积累和pH升高，Ni2+、AlF63-、OH-作用生成Ni(OH) 2、Al(OH)3混合物沉积。
2.2.2 水化反应
与Al2O3反应生成的Al3+产生水合Al(H2O)63+，其浓度达到一定值时离子间发生缔合水解浓缩，最后转化为稳定相AlOOH(Al2O3)。
2.2.3 形成铝的化学转化膜
封闭剂中有机物与Al3+可形成有保护作用的化学转化膜。
2.3 各成分的作用
(1)氟化镍 主盐，提供Ni2+、F-；
(2)氟化物 提供F-使Ni2+、F-消耗达到平衡；
(3)硫酸钴 颜色改良剂；
(4)阴离子表面活性剂 与阳极化膜带的正电荷起电中和作用，有利于Ni2+向孔内扩散和水解；直到促进水解和水化作用，并有抑灰稳定pH作用；
(5)非离子表面活性剂 降低表面张力并起湿润，促进厚膜封闭；
(6)极性溶剂 与Al3+可形成有保护作用的化学转化膜。
3 结果与讨论
(1)在5g/L条件下(pH=5.5～6.0)，封闭剂在不同温度下封闭25μm膜时间如表1；
(2)在25℃条件下(pH=5.5～6.0)，封闭剂在不同浓度下封闭25μm膜的时间如表2；
(3)温度对SE封闭效果的影响(见图1)；
(4)SE在封闭时对Ni2+要求(F-≥0.25g/L) 试验时，Ni2+<0.5g/L封闭速度显著降低，封闭时间成倍增加，当Ni2+在0.55～1.8g/L时，封闭速度正常；
(5)SE在封闭时对F-要求(Ni2+≥0.55g/L) 试验时F-<0.29 g/L，封闭速度显著降低，封闭时间成倍增加，在0.25～1.5g/L时封闭正常。
(6)SE在长期使用中的pH值变化 SE新配槽液( 3～5g/L)，pH值在5.1～5.2之间，此时不调节pH即可正常生产，随着生产进行，pH会慢慢上升，长期使用可保持pH在5.5～6.5之间，金桥铝业有限公司使用一年多都无需另外调节pH值。
(7)厂家使用时品质追踪 SE在新会金桥、南海坚美等厂使用半年至一年以上，长期维持在低浓度（约3g/L），无另外补加F-及调节pH的情况。
(8)封闭速度 经多次测试及客户使用计算，封闭速度在0.9～1.3μm/min，封闭速度优于其它低温封闭剂。
4 结论
(1)SE在≥5℃时即可正常封闭，节省大量能源。
(2)SE可在低镍低氟条件下长期稳定工作，降低了夹带损耗。
(3)SE使镍氟消耗及pH基本达到平衡，消除了调整槽液带来的不稳定现象。
(5)SE在封闭时对F-要求(Ni2+≥0.55g/L) 试验时F-<0.29 g/L，封闭速度显著降低，封闭时间成倍增加，在0.25～1.5g/L时封闭正常。
(6)SE在长期使用中的pH值变化 SE新配槽液( 3～5g/L)，pH值在5.1～5.2之间，此时不调节pH即可正常生产，随着生产进行，pH会慢慢上升，长期使用可保持pH在5.5～6.5之间，金桥铝业有限公司使用一年多都无需另外调节pH值。
(7)厂家使用时品质追踪 SE在新会金桥、南海坚美等厂使用半年至一年以上，长期维持在低浓度（约3g/L），无另外补加F-及调节pH的情况。
(8)封闭速度 经多次测试及客户使用计算，封闭速度在0.9～1.3μm/min，封闭速度优于其它低温封闭剂。
4 结论
(1)SE在≥5℃时即可正常封闭，节省大量能源。
(2)SE可在低镍低氟条件下长期稳定工作，降低了夹带损耗。
(3)SE使镍氟消耗及pH基本达到平衡，消除了调整槽液带来的不稳定现象。
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