铝阳极氧化膜冷封闭工艺的研究
铝阳极氧化膜冷封孔的工艺条件
吕建华
1 概述
铝及铝合金经阳极氧化后，生成的多微孔氧化膜其表面活性很大，须经封孔处理。一般用沸纯水或蒸汽进行高温封孔，其工艺较成熟，但存在能耗大，工作环境差，易产生封孔粉等缺点。自80年代以来，由意大利等国先后推出了以金属氟化物为主体的新一代冷封闭剂。它在常温下封孔，使用时能耗低，封孔速度快，封孔效果好，硬度高，不易产生封孔粉。故近年来在我国及其他一些国家得到了迅速推广。
我厂在1988年将BY - 02氧化添加剂应用于铝氧化着色生产线。对其使用性能、工艺影响因素作了些探讨评价，现介绍如下，以供同行交流。
2 试验方法
2.1试样制备
试样为6063铝合金型材，经正常前处理后阳极氧化，阳极氧化条件为：H2SO4 180～200 g/L，温度20±2℃，电流密度1.5A/dm2，氧化时间30 min。氧化后冼净、封孔。
氧化剂BY - 02（包括BY - 02/A和BY - 02/B）用纯水配制。
2.2检测方法
封孔液成分Ni2+用EDTA滴定法测定，F-浓度用离子选择电极法测定，而pH值用pH仪测定。
氧化膜封孔质量按ISO 3210磷铬酸腐蚀失重法测定。
3 工艺条件对封孔质量的影响
3.1溶液pH值对封孔质量的影响
封孔液pH值对封孔质量影响较敏感，工艺规定为pH=5.5～6.5，pH值对封孔质量影响见表1。
若pH过低，虽能发生F-与氧化膜反应，但Ni2+在膜孔中水解并沉积的程度较差，故封孔效果也差。而若pH≥6.5，在溶液中Ni2+就开始生成了氢氧化物沉淀，损失了有效成分，封孔作用差。国外曾有人做过试验，冷封孔pH =6时，膜孔中镍含量最高。
BY - 02新配溶液pH缓冲值约pH =5，且在实际生产中也会带入一些酸，故须经常加碱使pH保持在5.5～6.5范围内。中和用的NaOH浓度< 0.5moL/L，且越稀越好，添加时应充分搅拌，否则要产生局部Ni(OH)2絮状沉淀，这种沉淀在pH≮4.5时不会消失，不仅消耗了有效的Ni2+，且引起溶液浑浊及型材表面附灰。
3.2温度对封孔质量的影响。
经测定温度在23～43℃内封孔都合格。但若温度过高（如>38℃），则表面起灰或被F-侵蚀产生点斑和干涉色，外观质量和封孔质量都开始变差。若温度低了，F-与氧化膜的反应以及Ni2+迁移，水解、沉积速度都变慢，封孔不完全。
封孔温度一般控制在25～35℃内。虽35～45℃内封孔也能合格，但表面开始起灰。生产中的老槽液温度可适当高些。
3.3封孔时间的影响
氧化膜越厚，膜孔隙就越长，要完全封住孔就越困难，封孔时间相应越长。
封孔时间与封孔质量的关系如表2所示。
3.4 F-离子浓度对封孔质量的影响
冷封闭液中F-浓度很重要。本厂在开始使用冷封闭剂时并没有注意对F-进行控制，后经分析发现当时F-只有0.14 g/L，补充F-至0.37 g/L时，全部封孔合格。槽液使用中F-和Ni2+消耗有时不平衡，F-快于Ni2+使F-/Ni2+之比失调，故需及时补充F-。
3.5其它因素对封孔质量的影响
(1)杂质离子的影响：
冷封闭溶液应用去离子水配制。生产中型材进封孔槽前必须在去离子水中清洗干净沥干水。因为有些杂质离子（如PO43-，CJ-，SO42-等）对膜有损害作用。而某些阳离子会与F-络合或生成沉淀（如AlF63-，CaF2等），消耗部分F-。
调整pH值很多厂家都用氨水，但本人认为还是用稀NaOH为好，因为NH3能与Ni2+络合，降低了溶液活性。而Na+影响相对小些。
(2)氧化过程的影响
阳极氧化过程中一些因素若掌握不好，比如氧化温度过高或电流密度和电压过大，或硫酸浓度过高，或导电不好使氧化膜局部烧损等，都将使氧化膜孔隙增大或受损，使封孔变得困难。故须严格控制好氧化工艺，才能有好的封孔质量。
4结论
本文通过试验得出使用BY - 02氧化添加剂最好工艺条件：
(1)溶液pH在5.5～6.5范围内，以6为佳，一般用<0.5moL/L的稀NaOH来调节pH。
(2)温度宜在25～35℃内，30℃最好。
(3)封孔时间与氧化膜的厚度有关。
(4)应控制氧化液中F-浓度：新使用溶液F- > 0.28 g/L，老槽液F- > 0.35 g/L，以<1g/L为宜。
(5)还须注意并控制好溶液中杂质含量和氧化工艺等，才能有好的封孔质量。
