鋁材常溫封孔質(zhì)量影響因素的探討.doc

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1、4&材冷溪去孔質(zhì)量鬱噴困素的探襯鋁陽(yáng)極氧化膜在氧化后為了保證其質(zhì)量，適應(yīng)于長(zhǎng)期使用必須進(jìn)行封孔處理。封孔的目的是為了提高鋁材的耐蝕性.其表面抗污染能力及其著色膜的色澤度和耐光、耐候性,因此封孔是十分重要的技術(shù)環(huán)節(jié)［1］。目前國(guó)內(nèi)外普遍使用的工藝是以氟化鏢為主體的常溫封孔工藝，但除了封孔溶液的成分外，其封孔工藝條件，如封孔溫度、封孔時(shí)間、溶液PH.所用水的潔凈度等因素對(duì)其封孔質(zhì)量的影響非常大，這些條件往往由工廠技術(shù)工人控制與調(diào)整，如果生產(chǎn)過(guò)程中操作不善或不加以注意，則無(wú)法保證鋁材的封孔質(zhì)量，從而影響了生產(chǎn)的鋁材質(zhì)

2、量。為此，本文對(duì)影響鋁合金型材封孔質(zhì)量的因素進(jìn)行了探討，為生產(chǎn)中控制和調(diào)整其封孔工藝條件和影響因素、提高鋁材質(zhì)量提供參考。2實(shí)驗(yàn)2.1工藝流程一般工業(yè)上均采用如下的生產(chǎn)工藝流程：常溫脫脂—水洗f堿蝕f水洗f水洗f出光f水洗f水洗-陽(yáng)極氧化-二次水洗-封孔一二次水洗2.2實(shí)驗(yàn)材料與儀器試驗(yàn)用鋁合金材料為6063型材料，所用試劑和藥品均為一般工廠所用，封孔添加劑為筆者試驗(yàn)研究配制而成。試驗(yàn)裝置有可控硅整流電源.恒溫水浴裝置。2.3硫酸陽(yáng)極氧化工藝規(guī)范硫酸170g/L鋁離子10g/L消泡劑18g/L025°Cj1?5

3、A/dm2t18min2.4封孔封孔工藝規(guī)范：封孔劑4g/LpH6?0Ni2+1.2g/LF-0.6g/L030t15min溶液剛純水配制當(dāng)探討某一影響因素時(shí)，只改變這一因素，其它因素則固定在上述工藝條件值。2.5封孔質(zhì)量檢測(cè)鋁材封孔質(zhì)量采用氧化膜失重分析方法來(lái)檢測(cè)。其原理是未封閉的氧化膜迅速溶于酸性腐蝕介質(zhì)中，封孔良好的氧化膜能長(zhǎng)期在酸性腐蝕溶液中浸泡而不發(fā)生明顯的腐蝕，方法：鋁材經(jīng)封孔36h后，切取待測(cè)試樣，具面積S約為ldm2,放入丙酮溶劑中，洗去油污；風(fēng)干后將試樣稱重mO(精確至0?1mg),然后在溫度

4、為(38±1)°C的腐蝕液中浸泡15min,腐蝕液組成為：20g/L珞肝(CrO3)、35mL/LH3PO4(w(H3P04)=85%))取出水洗、風(fēng)干室溫干燥后稱重mio失重=(mO-mi)/S失重越小，封孔效果越好，失重小于30mg/dm2為合格。3結(jié)果與討論3?1Ni2+含量對(duì)封孔質(zhì)量的影響日前多數(shù)選用Ni(AC)2作為主封孔物質(zhì)，Ni2+是封孔溶液中最主要的離子之一。封孔是通過(guò)Ni2+進(jìn)入氧化膜孔進(jìn)行水解沉淀得以實(shí)現(xiàn)的，操氟體系常溫快速封孔的機(jī)理是溶解-沉積反應(yīng)，其反應(yīng)產(chǎn)物(塞孔物質(zhì))主要由Ni(0H)

5、2.A100H.A1F3組成[2],是金屬鹽的水解沉積、水化反應(yīng)和形成化學(xué)轉(zhuǎn)化膜3個(gè)作用的綜合結(jié)果。Ni2+填充速度直接影響封孔速度，其含量對(duì)封孔質(zhì)量影響很大。圖1是Ni2+含量對(duì)氧化膜失重的影響，結(jié)果表明Ni2+質(zhì)量濃度控制在1?1-1.3g/L較好。3?2氟化物含量對(duì)封孔質(zhì)量的影響金屬離子的水解反應(yīng)中陽(yáng)極化膜是帶正電荷的，浸入封孔液后負(fù)電性很強(qiáng)的氟離子對(duì)膜起了電中和作用，改變了膜表面的電荷分布，由正電性變成了負(fù)電性，這有利于標(biāo)離子向孔內(nèi)擴(kuò)散和水解[4];另一方面，F(xiàn)-半徑小，可以吸附在膜孔內(nèi)后中和氧化膜孔表

6、面的正電荷，并與孔壁的氧化膜反應(yīng)生成氟鋁絡(luò)合物，從而使孔內(nèi)A13+積累和pH升高，Ni2+.A1F63-與0H-作用生成Ni(OH)2、Al(OH)3混合物沉淀，有利于Ni2+向膜孔內(nèi)表面的遷移和水解[5],因此F-也是封孔溶液中主要的離子，圖2是F-含量對(duì)氧化膜矢重的影響，結(jié)果表明F-質(zhì)量濃度在0?5~0?8g/L為宜。鐮氟含量比例失衡是封孔度差的主要原因，生產(chǎn)中F-與氧化膜反應(yīng)而消耗,其消耗速度比Ni2+快。生產(chǎn)過(guò)程中，Ni2+和F-含量比例失衡是必然存在的，因此對(duì)Ni2+.F-含量要注意分析，控制p(Ni

7、2+)>1g/L、p(F-)0.5-0.8g/L,隨槽液老化，F(xiàn)-含量需用上限，當(dāng)Ni2+足夠而F-含量不夠時(shí)可單獨(dú)補(bǔ)加氟化物。3?3封孔添加劑含量對(duì)封孔質(zhì)量的影響添加劑是由一些有杭扁和無(wú)機(jī)掬組成，其作用是既能協(xié)助標(biāo)鹽封孔，又能增強(qiáng)膜層耐蝕性能，并能阻止鋁材基體的氧化和腐蝕，與氟離子生成能封孔的反應(yīng)物。A12O3與F-反應(yīng)生成A13+,A13+發(fā)生水化反應(yīng)產(chǎn)生水合Al(H2O)63+，其含量達(dá)到一定值時(shí)，離子間發(fā)生締合.水解和濃縮，最后轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定相A1OOH(A1O3)[3]。封孔劑中加有促進(jìn)水解和水化的金屬離

8、子和助劑，以利水化反應(yīng)在常溫下進(jìn)行。A13+還能與封孔劑中的有機(jī)物如極性溶劑分子形成有保護(hù)作用的化學(xué)轉(zhuǎn)化膜。圖3是封孔添加劑含量對(duì)氧化膜失重的影響，結(jié)果表明，封孔添加劑質(zhì)量濃度的適宜范圍為3.5-4.5g/L,使用時(shí)最好在4?0g/L左右。3?4封孔液pH值對(duì)封孔質(zhì)量的影響WpH值對(duì)封孔質(zhì)量的影響試驗(yàn)，可得到如圖4所示結(jié)果。由圖4可知，隨溶液pH值的上升，Ni2+的吸收量升高，封孔質(zhì)量