[发明专利]用于铝阳极氧化膜的中温封闭剂及封闭工艺

说明书

技术领域

本发明用于铝阳极氧化膜的中温封闭剂及封闭工艺，属铝及铝合金 阳极氧化膜的封闭后处理技术领域，与铝硬质阳极氧化膜或非电解化学 转化膜的封闭技术无关。

技术背景

铝及铝合金是当今工业中最常用的金属之一，铝及铝合金不仅重量 轻，质地坚，而且具有良好的延展性、导电性、导热性、耐热性和耐核 辐射性，是国民经济发展的重要基础原材料。

铝及铝合金在干燥的大气中很稳定，但在潮湿气氛，特别是含盐份 的空气中很容易腐蚀。工业上广泛地采用阳极氧化，在铝及铝合金制件 表面生成一层氧化膜，通常采用硫酸或草酸为电解液，以铝及铝合金作 为阳极进行阳极电解处理，阳极氧化所形成的转化膜为蜂窝状多孔结 构，具有高的孔隙率和吸附性，这种高孔隙率和吸附性既便于工艺染色， 但很容易被污染，尤其在腐蚀性环境中，腐蚀介质容易进入膜层孔隙而 引起腐蚀。因此，工业生产中，为了提高铝阳极氧化膜的质量，在染色 前或染色后，一般都需要对阳极氧化膜层进行封闭处理。

铝阳极氧化膜最常采用的封闭方法是沸水封闭和醋酸镍封闭工艺。 而这两种常用封闭工艺的弊端是氧化膜经封闭处理后，其表面容易产生 令人厌恶的白色或灰色粉状物，业界称之为封闭“粉霜”或“封闭华”。 “粉霜”轻微时，可用抹布轻轻擦去，严重时则难以擦去，需要退膜 重新处理，导致氧化膜报废。研究表明，封闭处理液的多种杂质离子会 促进“粉霜”的产生，其中Ca²⁺、Mg²⁺、Al³⁺等离子的存在作用最明显。 这表明对于传统的沸水封闭工艺和醋酸镍封闭工艺来说，碱土金属离子 Ca²⁺、Mg²⁺是有害的，所以更谈不上用它们来配制封闭处理液。

氧化膜染色后应进行封闭处理，以增加色泽的耐晒性和耐蚀性。最 早的封闭技术是采用纯水沸煮，其原理为氧化膜表面和孔壁的三氧化二 铝在热水中发生水化反应，生成水合氧化铝，使原来氧化膜的体积增加， 氧化膜体积的膨胀使膜孔显著缩小，从而达到封孔的目的。沸水封闭实 际生产中很难控制，封闭槽液蒸发很快，槽液中杂质迅速积累，导致封 闭质量劣化，需要频繁更换纯水。

在纯水中添加醋酸镍或醋酸钴对氧化膜进行封孔，这些镍盐或钴盐 在热水中发生水解，在氧化膜孔隙中产生氢氧化物沉淀，同样起到封闭 作用。这样的封闭工艺可以在稍低的温度条件下进行，如71-88℃。槽 液寿命比沸水封闭更长，封闭质量更好，这种封闭工艺至今在工业上仍 非常流行，醋酸镍或醋酸钴封闭工艺有一个环保问题，也就是封闭处理 的废水中含有大量的重金属镍和钴，重金属离子会对环境造成严重危 害，为了保护环境安全，需要使用复杂而昂贵的废水处理装置。

碱金属和碱土金属广泛存在于自然界的土壤和海水中，对生物的毒 性很小，其工业废水的处理比较简单和便宜。美国专利US5362317中提 出了不含重金属镍(Ni)和钴(Co)封闭剂的成份，用碱土金属盐：醋酸钙 (Ca(0Ac)₂)，或醋酸镁(Mg(OAc)₂)，加阴离子表面活性剂：烷基苯醚磺 酸盐，pH值为4.5-7.5。在71-82℃的温度区间进行封闭，时间15min。 封闭质量好，表面无粉霜。

美国专利US5411607中提出了用碱金属盐作为封闭剂的配方：醋酸锂 (LiOAc)，每升含(Li⁺)离子0.5g，阴离子表面活性剂：每升含烷基苯醚 磺酸盐1g，pH值为5.5-6.5，在88℃的温度区间封闭，时间10min。封 闭质量好，表面无粉霜。

以上两个专利都采用了大分子并且含有苯环的表面活性剂，这类有 机化合物在自然界的降解速度缓慢，长期使用容易在环境中累积，对生 态造成破坏。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于铝阳极氧化膜的中温封闭剂及封闭 工艺，以资源广阔成本低廉的碱金属盐或碱土金属盐取代价格昂贵且对 环境有污染的重金属镍盐或钴盐，以易于生物降解价格低的简单分子的 有机物络合剂，取代大分子含苯环的表面活性剂，使经本封闭剂处理的 铝及铝合金阳极氧化膜，不仅具有优良的抗粉霜特性，全面提高铝及铝 合金阳极氧化膜的耐蚀性和抗污染性，而且有利于降低成本，有利于生 态和环境保护。

本发明封闭剂是由碱金属或碱土金属的盐类、络合剂、pH缓冲剂组 成的水溶液，其中

碱金属或碱土金属的盐类      5-15g/L。