一種鋁合金陽極氧化膜封孔處理方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及封孔技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種鋁合金陽極氧化膜封孔處理方法。
【背景技術(shù)】
[0002]純鋁較柔軟，具有很好的延展性，但是其強(qiáng)度較低，在要求具有更高強(qiáng)度的情況下，其應(yīng)用受到了限制。為此，工業(yè)上通常加入一些合金元素以獲得不同性能的鋁合金。鋁合金具比強(qiáng)度較高，導(dǎo)熱性優(yōu)良，抗腐蝕性能較好，塑性好的優(yōu)點(diǎn)，此外，鋁合金的高溫性能、成形性能以及表面處理性能也比較好，它是一種綜合性能優(yōu)良的有色金屬。因此鋁及其合金在航天航空、汽車、建筑、橋梁、船舶、化工、包裝、機(jī)械設(shè)備等各個(gè)領(lǐng)域都得到了廣泛應(yīng)用，其使用量僅次于鋼。
[0003]不過由于鋁合金的耐蝕性較差，常需采用陽極氧化技術(shù)處理形成一層陽極氧化膜來滿足對耐蝕方面的要求，由于鋁合金的陽極氧化膜是多孔的，它能吸附周圍環(huán)境中的腐蝕介質(zhì)，大大降低了氧化膜的抗腐蝕性能。因此還需對陽極氧化后的鋁合金進(jìn)行封孔處理。陽極氧化膜的封孔質(zhì)量非常重要，它直接關(guān)系到鋁合金制品的使用壽命，封孔質(zhì)量差的產(chǎn)品表面易被腐蝕或產(chǎn)生其他不良后果。
[0004]目前，常采用的封孔方法為重絡(luò)酸封孔、沸水封孔和氟化镲為主體的冷封孔，而重鉻酸封孔所使用的重鉻酸是一種致癌物質(zhì)；沸水封孔具有能耗大且容易產(chǎn)生粉霜等缺點(diǎn)；氟化鎳為主體的冷封孔中的鎳離子和氟化物極易對環(huán)境造成較大的污染。由于上述三種方法分別具有能耗大、致癌、不環(huán)保等缺點(diǎn)，因此，有必要開發(fā)綠色、低能耗且工藝穩(wěn)定的封孔工藝。目前已開發(fā)有一些效果顯著的綠色封閉工藝，主要包括醋酸鎂封孔法、鈰鹽封孔法、稀土封孔法和溶膠-凝膠封孔法。在以上方法中，稀土封孔法的效果較好，其封孔質(zhì)量與重鉻酸封孔法相當(dāng)。但是稀土封孔法和沸水封孔、重鉻酸封孔、氟化鎳一樣，當(dāng)氧化膜受到輕微損傷時(shí)易遭受腐蝕，同時(shí)，某些封孔物質(zhì)在潮濕環(huán)境中可能被漂洗而失去封孔效果。因此，開發(fā)封孔效果優(yōu)異且時(shí)效性較好的封孔處理工藝具有重大意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種封孔效果較好且時(shí)效性也較好的鋁合金陽極氧化膜封孔處理方法。
[0006]本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案為:該鋁合金陽極氧化膜封孔處理方法，包括以下步驟:
[0007]A、制備封孔劑，所述封孔劑為可溶性的磷酸鹽溶液；
[0008]B、將制備好的磷酸鹽溶液均勻地刷到鋁合金陽極氧化膜上，并放置在空氣中固化一段時(shí)間后，然后將刷有磷酸鹽溶液的鋁合金陽極氧化膜在150-350°C下熱處理一段時(shí)間；
[0009]C、將經(jīng)過熱處理的鋁合金陽極氧化膜室溫自然冷卻后，再次將制備好的磷酸鹽溶液均勻地刷到鋁合金陽極氧化膜上，并放置在空氣中固化一段時(shí)間后，然后將刷有磷酸鹽溶液的鋁合金陽極氧化膜在150-350°C下熱處理一段時(shí)間，重復(fù)上述步驟2-8次后，在鋁合金陽極氧化膜表面形成一層致密磷酸鹽涂層。
[0010]進(jìn)一步的，所述磷酸鹽溶液為Al (H2PO4) 3溶液。
[0011]進(jìn)一步的，所述Al (H2PO4) 3溶液的制備方法如下所述:秤取一定量的H 3P04溶液并加熱，按照物質(zhì)的量的比A1/P = 1:3，向H3PO4溶液中緩緩加入固體狀的Al(OH) 3，并攪拌至固體狀的Al (OH)3完全溶解進(jìn)而形成Al (H2PO4)3溶液，然后利用去離子水將配好的Al (H2PO4) 3溶液稀釋，所述稀釋后的Al (H 2P04) 3溶液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5-20%。
[0012]進(jìn)一步的，所述稀釋后的Al (H2PO4)3溶液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%。
[0013]進(jìn)一步的，在步驟B和步驟C中，所述固化時(shí)間為12小時(shí)。
[0014]進(jìn)一步的，在步驟B和步驟C中，將刷有磷酸鹽溶液的鋁合金陽極氧化膜在250°C下熱處理一段時(shí)間。
[0015]進(jìn)一步的，在步驟C中，重復(fù)刷涂的次數(shù)為4次。
[0016]本發(fā)明的有益效果是:利用該鋁合金陽極氧化膜封孔處理方法可以在鋁合金陽極氧化膜表面形成一層致密的磷酸鹽涂層，該磷酸鹽涂層可顯著提高鋁合金陽極氧化膜的耐蝕性能和耐磨性，其封孔效果優(yōu)于常用的沸水封孔和鈰鹽封孔，同時(shí)該封孔處理的時(shí)效性優(yōu)于常用的沸水封孔并與鈰鹽封孔相當(dāng)，可為陽極氧化膜封孔處理提供一種新途徑，同時(shí)，磷酸鋁是一種無毒、環(huán)保的材料，不會對環(huán)境造成污染。
【附圖說明】
[0017]圖1為鋁合金陽極氧化膜采用磷酸鹽封孔處理前的表面形貌圖；
[0018]圖2為鋁合金陽極氧化膜采用磷酸鹽封孔處理后的表面形貌圖；
[0019]圖3為鋁合金陽極氧化膜采用磷酸鹽封孔處理前的截面圖；
[0020]圖4為鋁合金陽極氧化膜采用磷酸鹽封孔處理后的截面圖；
[0021]圖5為未封孔鋁合金陽極氧化膜在3.5% NaCl溶液中浸泡不同時(shí)間后的電化學(xué)行為圖；
[0022]圖6為磷酸鹽封孔處理后的鋁合金陽極氧化膜在3.5% NaCl溶液中浸泡不同時(shí)間后的電化學(xué)行為圖；
[0023]圖7為經(jīng)不同封孔處理后的鋁合金陽極氧化膜在3.5% NaCl溶液中的電化學(xué)阻抗譜圖。
【具體實(shí)施方式】
[0024]該鋁合金陽極氧化膜封孔處理方法，包括以下步驟:
[0025]A、制備封孔劑，所述封孔劑為可溶性的磷酸鹽溶液；
[0026]B、將制備好的磷酸鹽溶液均勻地刷到鋁合金陽極氧化膜上，并放置在空氣中固化一段時(shí)間后，然后將刷有磷酸鹽溶液的鋁合金陽極氧化膜在150-350°C下熱處理一段時(shí)間；
[0027]C、將經(jīng)過熱處理的鋁合金陽極氧化膜室溫自然冷卻后，再次將制備好的磷酸鹽溶液均勻地刷到鋁合金陽極氧化膜上，并放置在空氣中固化一段時(shí)間后，然后將刷有磷酸鹽溶液的鋁合金陽極氧化膜在150-350°C下熱處理一段時(shí)間，重復(fù)上述步驟2-8次后，在鋁合金陽極氧化膜表面形成一層致密磷酸鹽涂層。磷酸鹽封孔的機(jī)理為在陽極氧化膜表面形成磷酸鹽涂層，該涂層可有效地覆蓋陽極氧化膜的大尺寸腐蝕坑。因此，多次涂覆過程中，磷酸鹽溶液能滲入之前形成的涂層中，可將上一次涂層中由于熱處理而形成的裂紋覆蓋。因此，磷酸鹽封孔處理的陽極氧化膜可表現(xiàn)出優(yōu)異的耐蝕性能。因此，采用刷涂法將磷酸鹽溶液均勻地刷到鋁合金陽極氧化膜上，既可以保證最后形成的磷酸鹽涂層厚度均勻一致，同時(shí)也可以使磷酸鹽涂層更加致密，從而進(jìn)一步提高其耐腐蝕性和耐磨性，同時(shí)也不容易被漂洗掉，不容易發(fā)生脫落，其時(shí)效性較好。
[0028]利用該鋁合金陽極氧化膜封孔處理方法可以在鋁合金陽極氧化膜表面形成一層致密的磷酸鹽涂層，該磷酸鹽涂層可顯著提高鋁合金陽極氧化膜的耐蝕性能，其封孔效果優(yōu)于常用的沸水封孔和鈰鹽封孔，同時(shí)該封孔處理的時(shí)效性優(yōu)于常用的沸水封孔并與鈰鹽封孔相當(dāng)，可為陽極氧化膜封孔處理提供一種新途徑，同時(shí)，磷酸鋁是一種無毒、環(huán)保的材料，不會對環(huán)境造成污染。
[0029]在上述實(shí)施方式中，所述磷酸鹽溶液只要是可溶性的都可以，為了保證封孔效果，所述所述磷酸鹽溶液優(yōu)選為Al (H2PO4)3溶液。所述Al (H2PO4)3溶液的制備方法如下所述:秤取一定量的H3PO4S液并加熱，按照物質(zhì)的量的比A1/P = 1: 3，向H 3P04溶液中緩緩加入固體狀的Al (OH) 3，并攪拌至固體狀的Al (OH) 3完全溶解進(jìn)而形成Al (H2PO4) 3溶液，然后利用去離子水將配好的Al (H2PO4) 3溶液稀釋，所述稀釋后的Al (H2PO4) 3溶液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5-20%。利用這種濃度的Al (H2PO4) 3溶液形成的磷酸鹽涂層化學(xué)性能穩(wěn)定，涂層較為致密，封孔效果較好。進(jìn)一步的，在保證涂層效果的前提下，為了使成本降到最低，所述稀釋后的Al (H2PO4)3溶液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%。在步驟B和步驟C中，所述固化時(shí)間根據(jù)實(shí)際情況而定，只要能夠保證磷酸鹽涂層完全固化即可，通常情況下所述固化時(shí)間優(yōu)選為12小時(shí)即可使磷酸鹽涂層完全固化。為了保證最后形成的磷酸鹽涂層致密不宜脫落，在步驟B和步驟C中，將刷有磷酸鹽溶液的鋁合金陽極氧化膜在250°C下熱處理一段時(shí)間，可以保證熱處理的效果達(dá)到最好。另外，在步驟C中，重復(fù)刷涂的次數(shù)為優(yōu)選4次，經(jīng)過四次涂刷后，便可在鋁合金陽極氧化膜表面形成約為15 μ m厚的致密磷酸鹽涂層，封孔效果非常好。
[0030]具體實(shí)施例
[0031]試驗(yàn)一:磷酸鹽封孔。采用Al (H2PO4)3溶液進(jìn)行封孔處理，所使用