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铝型材表面高温封闭处理工艺
铝型材经过阳极氧化后形成的阳极氧化膜由外部厚的多孔层和内部薄的阻挡层构成;多孔层容易吸收水和性物质,这些侵蚀性物质很容易渗透过很薄的阻挡层;为了提高铝型材耐腐蚀能力,必须对阳极氧化膜的多孔层进行封闭处理;铝型材阳极氧化膜封闭处理的方法很多,根据封孔原理分主要有水合反应、无机物填充和有机物填充;根据温度分主要有高温封孔、中温封孔和常温封孔;封闭的方法有沸水封闭法、水蒸气封闭法、重铬酸盐封闭法、水解封闭法和填充封闭法等,下面主要介绍一下高温封闭处理工艺;
高温封孔有沸水封孔和水蒸气封孔等;沸水封孔作为传统的封闭方法是在接近沸点的纯水中,水与氧化膜层生成勃姆石,利用其本身体积膨胀而将微孔封闭,封孔反应式为:
AI2O3+nH2O=Al2O3·nH2O(n=1.3)
当处理温度大于80℃时,主要生成Al2O3·H2O;当处理温度小于80℃时,主要生成Al2O3·3H2O;Al2O3·H2O不易溶解,其稳定性和封闭效果比Al2O3·3H2O要好得多;
(1)沸水封闭处理
沸水封孔具有成本低、操作简便的优点,适用于大型铝型材表面封闭处理,是使用最为普遍的一种封孔方法;但是沸水封孔主要是物理上的封孔,因而在强酸、强碱的环境中提高阳极氧化膜耐蚀性的程度有限;此外,沸水封孔还存在能耗大、封孔后膜的保护性能有限、易产生微裂纹、硬度及耐磨性下降、对水质要求高、易产生粉霜、封闭后多孔层的一致性较差、难以通过酸失重法的质量检验等缺点;这些缺点限制了铝型材沸水封孔处理工艺在很多场合的应用;
沸水封闭工艺采用的封闭用水为蒸馏水或去离子水,pH值在5.5~6.5,温度为95~98℃,时间为15~20min;例如张述林等人用硫酸阳极氧化法获得了铝型材阳极氧化膜,采用在100℃的沸水中进行封孔;用电化学法优化了沸水封孔条件,根据塔菲尔曲线试验结果得到封闭液最佳pH值为5.5~6.5,最佳封闭时间为20min;
影响沸水封闭质量的因素有水质因素,实践证明采用去离子水或蒸馏水比自来水封闭的效果要好得多;普通自来水不可以用于沸水封闭,因为自来水中的杂质离子会妨碍氧化膜的封闭,降低氧化膜封闭后的耐蚀性和外观质量,因此需要对沸水封闭用水的水质严格控制;
此外应该尽量避免操作前道工序残留在铝型材表面的酸或有害离子带入封闭槽内,最好使用去离子水清洗干净,擦干,然后再进入封闭槽;pH值越高,封闭速度越快,但过高的pH值又会使膜层表面出现粉霜,因此,pH值应控制在5.5~6.5;有时为了提高封闭质量,常在沸水中添加一些镍、钴金属盐和三乙醇胺等添加剂,需注意不能选错和过量;在封闭过程中残留的电解质溶液会释放出来,因此在封闭后要用热的清水清洗;
随着工艺技术的发展,质量检测更加严格,只提高水质和调整pH值仍不能满足铝型材表面封闭处理技术要求,为此许多公司开发出除霜剂,效果很好,有的甚至可以用自来水封闭;
(2)水蒸气封闭处理
高温水蒸气封孔与沸水封孔的机理相同,也属于水合封孔;水蒸气封闭是在压力容器里,用100~150℃的饱和水蒸气且适当地增加压力来进行的;它具有以下优点:封闭速度快,封孔不受水质等因素影响;不易发生颜色的透扩散现象,因此一般不会出现“流色”现象;封孔质量高,耐蚀性好,封孔后较少出现沸水封孔常见的白灰;此法的缺点是所用的设备及成本费用太高,且仅适用于处理小规格的铝型材产品,无法处理大规格型材;当用蒸汽封闭时,温度应控制在100~110℃,时间为30min;温度太高,氧化膜的硬度和耐磨性严重下降,因此蒸汽温度不可太高;在封闭过程中,残余电解液会放出,,所以经封闭处理后,铝型材应进行适当的清洗;
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