工業(yè)鋁型材陽極氧化膜的封孔技術(shù)：

（1）工業(yè)鋁型材封孔工藝的分類：

  工業(yè)鋁型材陽極氧化膜呈多孔層結(jié)構(gòu)，有較強(qiáng)的吸附能力和化學(xué)活性，尤其處在腐蝕性環(huán)境中，腐蝕介質(zhì)容易滲透膜孔引起基體腐蝕。因此，經(jīng)陽極氧化后的皮膜不管著色與否，均需經(jīng)過封閉處理，以提高氧化膜的抗蝕、絕緣和耐磨等性能，并減弱它對(duì)雜質(zhì)或油污的吸附。
  氧化膜封閉的方法很多，有熱水封閉法、蒸汽封閉法、鹽溶液封閉法和有機(jī)涂層封閉法等。下面介紹三種經(jīng)常用的高溫封孔、冷封孔和中溫封孔處理法。

工業(yè)鋁型材高溫水合封孔工藝：

A水合封孔的原理
  工業(yè)鋁型材的陽極氧化膜在水中有兩種形式的反應(yīng)：一是在80℃以下，PH值小于4的水中，與水結(jié)合成拜耳體三水合氧化鋁，這種結(jié)合僅是物理結(jié)合，過程是可逆的。另一種是在80℃以上的中性水中，氧化鋁與水化合成波米體型的一水合氧化鋁，這就是通常所指的水合封孔的反應(yīng)過程。
  由于一水合氧化鋁的密度（3014kg/m3)比氧化鋁（3420kg/m3）的小，故反應(yīng)后體積增大33%左右，堵塞了氧化膜的孔隙。
  高溫水合封孔包括沸水封孔和常壓、加壓蒸汽封孔。蒸汽封孔所處理的氧化膜抗蝕性、耐蝕性與蒸汽壓力和封孔時(shí)間有關(guān)，一般隨壓力升高，時(shí)間延長(zhǎng)，抗蝕性提高，耐蝕降低。

工業(yè)鋁型材高溫封孔工藝及影響因素：

  沸水封孔、蒸汽封孔工藝見表3-41.
  蒸汽（常壓、加壓）封孔的效果比沸水封孔好，需用高壓容器或?qū)Ｓ谜粝?，成本較高。因此蒸汽封孔特別是加壓蒸汽封孔只能用于小型工業(yè)鋁型材的處理。
  表3-41 沸水、蒸汽封孔工藝參數(shù)表
封孔方法                        工藝條件
                參數(shù)                      參數(shù)值
加壓蒸汽      壓力/MPa                    0.4-0.5
              時(shí)間/min                    20-30
常壓蒸汽      壓力/MPa                    0.05-0.15
              溫度/℃                     100-110
              時(shí)間/min                    4-5
沸純水        壓力/MPa                    95-110
              pH                          6±0.5（用醋酸調(diào)節(jié)）
              時(shí)間/min                    20-30 

影響工業(yè)鋁型材沸水封孔的因素及工藝操作要點(diǎn)分析：

  （1）槽液pH值：在pH值為5.5-6.5時(shí)的封孔液中封孔，膜層不但有良好的抗蝕性，而且耐磨性最好。當(dāng)pH值小于4.5時(shí)封孔效果明顯下降，氧化膜會(huì)受到浸蝕；而當(dāng)pH值大于7.5時(shí)，也會(huì)影響封孔質(zhì)量。這是由于鋁氧化物屬于兩性化合物的原因，在偏酸或偏堿性封孔液中，氧化鋁都能微溶于水中。pH值過高，封孔液易產(chǎn)生氫氧化合物絮狀沉淀物，容易在工業(yè)鋁型材表面產(chǎn)生“粉霜”。
  如果溶液的pH值總是向堿性增加方向變化，控制辦法可采用添加緩沖劑，例如在封孔液中加入磷酸氫二銨0.003-0.03g/L+硫酸0.006-0.015mL/L。
（2）入槽封孔的工業(yè)鋁型材必須清洗干凈，為避免氧化膜產(chǎn)生裂紋，封孔前的清洗可使用溫水。
（3）封孔工業(yè)鋁型材應(yīng)與槽體金屬絕緣，為防止封孔液的大量蒸發(fā)，可用?50-70mm的耐溫尼龍塑料球覆蓋液面。
（4）時(shí)間、溫度：在其他條件相對(duì)一致的前提下，隨封孔時(shí)間的延長(zhǎng)，膜層結(jié)合水量增加，抗蝕性提高，隨封孔溫度的升高，水化程度提高，抗蝕性增強(qiáng)。
 如果封孔溫度低于78時(shí)℃，γ-AL?O?與水反應(yīng)生成鋁膠即AL(OH),(拜耳石），這種化合物達(dá)不到封孔的目的。所以在大多數(shù)情況下，封孔溫度一般控制在95-98℃。溫度過高易產(chǎn)生“粉霜”，在沸點(diǎn)時(shí)，水的損耗太大，能耗也大。
 （5）添加劑：在沸水中加入某些添加劑如無水碳酸鈉、氨、醋酸鎳、醋酸鈉、硫酸、三乙醇胺等，可增強(qiáng)封孔效果，提高膜層的抗蝕性，甚至相當(dāng)或超過蒸汽封孔。其工藝見表3-42。
   表3-42 有添加劑的封孔處理方法及工藝參數(shù)表
方法         處理溶液成分/g.L-1                      pH值       溫度/℃     時(shí)間/min                 特點(diǎn)
             醋酸鎳    4.5±0.5                     5.5-6       93-100       20-30                 常規(guī)工藝
             硫酸      0.7-2.05                     5.5-6       93-100       20-30                 常規(guī)工藝
             醋酸鎳      5                          5.5-6       75-80        55
醋酸鎳法     硼酸        5                          5.5-6       75-80        55
             醋酸鎳     5-5.8                       5-6         70-90       15-20       有機(jī)染料著色制品的封孔穩(wěn)定性好
             醋酸鈷     1                           5-6         70-90       15-20       有機(jī)染料著色制品的封孔穩(wěn)定性好
             硼酸        8                          5-6         70-90       15-20       有機(jī)染料著色制品的封孔穩(wěn)定性好 
             重鉻酸        15                       6.5-7.5      90-95       2-10       適合于2000系列鋁合金，黃色的氧化膜
重鉻酸法     碳酸鈉        4                        6.5-7.5      90-95       2-10
             重鉻酸鉀      10%                      6.5-7.5      90以上      10-20
             硅酸鈉                                 8-9           90-100     20-30
硅酸鈉法    （Na?O:SiO?=1.3:3.3)  5%                 8-9            90-100    20-30       Na?O:SiO?=1.3:3.3時(shí)耐堿性能良好     磷酸鈉法     磷酸氫二銨        0.02                 5-7           90以上     15-25       適用于大型鋁材
             硫酸          0.02mL/L                 5-7            90以上    15-25  
鉬酸鹽法     鉬酸鈉或鉬酸銨0.1%-2%                  6-8            90以上      20
醋酸鈉法     醋酸鈉        1%                       5-6            90以上      15          可用自來水封孔


  （6）有添加劑的沸水封孔工藝的操作要點(diǎn)如下。
  開始時(shí)使用純水SO42﹣ 含量要控制下限，因?yàn)樵谑褂眠^程中，有硫酸帶入會(huì)引起SO4﹣2 增加。
  在生產(chǎn)過程中封孔槽液的醋酸鎳和硫酸深度要保持穩(wěn)定，才能保證封孔質(zhì)量。封孔溫度最低不得低于93℃，就是不生產(chǎn)時(shí)也要注意保溫，以防止出現(xiàn)添加劑沉淀。
  封孔的pH值對(duì)著色鋁材控制在5.5-6.0之間最好，而對(duì)銀白色工業(yè)鋁型材最好控制在6.5-7.0，小于5.5時(shí)，封孔品質(zhì)下降。pH值過高，添加劑可能發(fā)生沉淀（如鎳的沉淀）。如果氧化槽的H?SO4帶入封孔槽中，pH值會(huì)逐漸下降。
  如果醋酸鈉為封孔添加劑時(shí)，SO42﹣可放寬到小于500mg/L。當(dāng)用其他方法封孔不合格時(shí)，可添加1%的醋酸鈉進(jìn)行再封孔處理15min，可以使封孔合格。
C水中雜質(zhì)的影響和粉霜控制
（1）雜質(zhì)的影響。隨著純水封孔液使用時(shí)間延長(zhǎng)，難免有雜質(zhì)帶入或產(chǎn)生沉淀，在這種情況下，需進(jìn)行過濾或更換新的純水，以保證封孔質(zhì)量。雜質(zhì)含量要求見表3-43.
  表3-43  水中的雜質(zhì)含量控制值
雜質(zhì)離子              控制的含量/mg.kg-1            雜質(zhì)影響
硫酸根離子            ﹤250                          有害
氯離子                ﹤100                          降低耐蝕性
硅酸根離子            ﹤10                           抑制封孔
磷酸根離子             ﹤5                           抑制封孔
氟離子                ﹤5                            有害，抑制封孔
硝酸根離子            ﹤50
鎂離子                ﹤1000
鉀離子               ﹤1000
鈉離子                 ﹤1000
鈣離子               ﹤1000                          容易產(chǎn)生斑痕
鐵離子               ﹤60                             有沉淀
錫離子               ﹤400                            槽液渾小濁
鋁離子               ﹤100                            槽液渾濁，有沉淀，產(chǎn)生自灰     
草酸                  ﹤1000
  （2）熱封孔粉霜產(chǎn)生的機(jī)理。熱水封閉氧化膜時(shí)，發(fā)生反應(yīng)：
    AL?O?+H?O → 2ALO(OH) → AL?O?.H?O
  無晶形的氧化鋁與H?O發(fā)生水化作用生成晶形水合物，體積膨脹，封閉或減小膜孔，因而改善了膜層性能。去離子水含雜質(zhì)少，封閉溫度較高，膜孔內(nèi)外同時(shí)進(jìn)行水化作用，大量的水合物很快填滿膜孔，造成孔外膜表面部分水合物呈粉狀堆積，形成粉霜。這種物質(zhì)表面積很大又疏松。
  （3）為了避免封閉“粉霜”的產(chǎn)生，可在封閉液中加入適量的“粉霜”抑制劑，“粉霜”抑制劑都具有活性，能吸附在一水軟鋁石晶核的生長(zhǎng)中心，抑制了晶體在某一方向的繼續(xù)長(zhǎng)大。作為“粉霜”抑制劑的物質(zhì)有多羥基羥鹽、芳香族羥酸鹽、磷酸鹽等。
  理想的“粉霜”抑制劑除了有很好的熱穩(wěn)定性外，應(yīng)該是大分子物質(zhì)，使其能在氧化膜表面起作用，而不能進(jìn)入氧化膜孔中。
  某些有機(jī)酚類高分子化合物，分子中含有水中不解離的羥基，可與水分子形成氫鍵，也具有相同作用。