CN103668388B - 一种耐碱性封闭液和硬质阳极氧化膜的封闭方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种耐碱性封闭液和硬质阳极氧化膜的封闭方法，属于铝合金表面处理技术领域。为了解决现有的硬质阳极氧化膜耐碱性腐蚀性能差的问题，提供一种耐碱性封闭液和硬质阳极氧化膜的封闭方法，所述耐碱性封闭液包括以下成分的重量份：水玻璃：2.0～20；可溶性镁盐：1.0～3.0；可溶性钙盐：0～2.0；螯合剂：5.0～10。该方法包括将经过前处理的铝合金工件进行硬质阳极氧化处理，使在铝合金工件的表面形成硬质阳极氧化膜；将经过硬质阳极氧化处理的铝合金工件放入上述耐碱性封闭液中进行封闭处理，得到相应的铝合金工件。具有耐腐蚀性能高，清洗循环次数多和增加了使用寿命的效果。
Description
技术领域
本发明涉及一种耐碱性封闭液和硬质阳极氧化膜的封闭方法，属于铝合金表面处理技术领域。
背景技术
硬质阳极氧化技术是铝合金所有表面处理技术里面性能最为优良的技术，具有高膜厚、高硬度、高耐磨性等显著优点，一直在铝合金的表面处理中得到广泛的应用，在炊具行业中使用尤其广泛。
但是，现代厨房中洗碗机使用越来越多，炊具产品越来越多必须使用洗碗机进行洗涤。按欧盟标准EN12875-1：2005规定的洗碗机洗涤标准流程整个清洗过程包括：洗前准备，使用碱性清洁剂，中性漂净剂，然后清洗，最后干燥。因为洗碗机采用的碱性清洗剂，对硬质阳极氧化膜有很强的腐蚀作用，往往1～2个清洗循环下来硬质阳极氧化膜就会被腐蚀而粉化，所以硬质阳极氧化膜类产品不能直接进行洗碗机清洗。现有的为了解决该问题，一般是采用喷涂一定厚度的耐洗碗机清洗的有机涂层，但是采用这种方式处理，硬质阳极氧化膜被覆盖在厚厚的有机涂层之中，失去了硬质阳极氧化膜原有的优点，同时，喷涂有机涂层成本较高，且必须占用喷涂生产线产能。所以，有必要采用新的解决方案，来实现硬质阳极氧化膜耐洗碗机清洗的问题。
考察现有阳极氧化膜处理相关技术，采用微弧氧化膜具有很好的耐碱性，但因为高电流，高电压，高成本，不适合应用于炊具生产之中，而现有的采用水玻璃封闭方法，该方法单纯采用水玻璃进行封闭，有一定的耐碱性能力，但是，其氧化膜也是直接暴露于表面，不能很好的防止洗碗机清洁剂对氧化膜的腐蚀。
发明内容
本发明针对以上现有技术中存在的问题，提供一种耐碱性封闭液和硬质阳极氧化膜的封闭方法，能够实现阻隔碱性洗涤剂对氧化膜的腐蚀影响，提高抗腐蚀性能。
本发明的目的之一是通过以下技术方案得以实现的，一种耐碱性封闭液，所述耐碱性封闭液包括以下成分的重量份：
水玻璃：2.0～20；可溶性镁盐：1.0～3.0；可溶性钙盐：0～2.0；螯合剂：5.0～10。
本发明的耐碱性封闭液，通过在封闭液中加入可溶性镁盐和/或可溶性钙盐，是为了使铝合金工件在进行封闭处理的同时，能够在硬质阳极氧化膜的表面上覆盖一层硅酸盐薄膜，从而实现阻隔碱性洗涤剂对硬质阳极氧化膜的冲刷腐蚀影响，使氧化膜具有较强的耐洗碗机清洗的能力，但是，由于可溶性镁盐或可溶性钙盐在水玻璃的碱性条件下，不能共溶，会形成沉淀析出，从而达不到在硬质阳极氧化膜表面覆盖一层硅酸盐薄膜。因此，本发明通过在耐碱性封闭液中加入螯合剂，使可溶性钙盐或可溶性镁盐先与螯合剂形成螯合物，从而能够防止可溶性镁盐或可溶性钙盐在水玻璃封闭液中沉淀出来，使在进行封闭处理时，能够在硬质阳极氧化膜表面形成一层硅酸盐薄膜，达到阻隔碱性洗涤剂对硬质阳极氧化膜的冲刷腐蚀影响，提高铝合金工件的耐腐蚀性能，提高清洗的循环次数，增加了使用寿命。而如果单独采用水玻璃作为封闭液，虽有一定的封闭效果，但是硬质阳极氧化膜也是直接暴露于表面，不能很好的防止洗碗机清洗剂对氧化膜的腐蚀问题。
在上述的耐碱性封闭液中，作为优选，所述螯合剂选自柠檬酸钠、EDTA-2Na、酒石酸钠和葡萄糖酸钠中的一种或几种。作为进一步的优选，所述螯合剂为EDTA-2Na。
在上述的耐碱性封闭液中，作为优选，所述可溶性钙盐为碳酸氢钙；所述可溶性镁盐选自硫酸镁、碳酸氢镁或氯化镁中的一种或几种。采用可溶性镁盐和/或钙盐，能够使在形成的封闭层含有硅酸镁、硅酸钙等成分覆盖在阳极氧化膜表面，能够阻隔洗碗机用洗涤剂对阳极氧化膜的腐蚀。
在上述的耐碱性封闭液中，作为优选，所述水玻璃的模数为1.5～5.0。
在上述的耐碱性封闭液中，作为优选，所述耐碱性封闭液包括以下成分的重量份：
水玻璃：5.0～15；可溶性镁盐：1.5～2.5；可溶性钙盐：0.5～1.5；螯合剂：6.0～8.0。
本发明的目的之二是通过以下技术方案得以实现的，一种硬质阳极氧化膜的封闭方法，该方法包括以下步骤：
A、将经过前处理的铝合金工件进行硬质阳极氧化处理，使在铝合金工件的表面形成硬质阳极氧化膜；
B、将经过硬质阳极氧化处理的铝合金工件放入上述耐碱性封闭液中进行封闭处理，得到相应的铝合金工件。
本发明的硬质阳极氧化膜的封闭方法，为了解决现有的采用常规的封闭方法如采用氟化镍常温封闭得到的铝工作工件如铝合金锅抗腐蚀性差的问题，因采用洗碗机用碱性清洁剂进行洗涤，经过一个循环，氧化膜就会存在粉化损坏现象，主要是由于其氧化膜是直接裸露在表面，不能承受碱性洗涤剂的冲刷腐蚀，而较快的损坏，本发明为了克服该问题，通过对封闭液进行改进，使采用本发明的耐碱性封闭液进行封闭处理后，能够在硬质阳极氧化膜的表面形成硅酸盐薄膜，达到阻隔碱性洗涤剂对硬质阳极氧化膜的冲刷腐蚀影响，提高铝合金工件的耐腐蚀性能，从而提高了清洗的循环次数，增加使用寿命。另外，本发明步聚A中所述前处理是一些常规的处理工序，包括将铝合金经过机加工成型，成型可以采用常规的拉深、旋压、挤压、切割等工艺，制成相应的铝合金工件，优选制成相应的铝合金炊具工件，如铝合金锅等，还可以包括修边去毛刺等加工，去除铝合金工件表面的油脂等前处理。
在上述的硬质阳极氧化膜的封闭方法，作为优选，步骤B中所述封闭处理的温度为40℃～70℃。
在上述的硬质阳极氧化膜的封闭方法，作为优选，步骤A中所述硬质阳极氧化处理的工艺参数为：
硫酸：180～250克/升；
温度：-2℃～13℃；
电流密度：2.0～4.0安/分米2；
过程电压：25～70伏；
时间：25～45min；上述的硫酸为电解液。
在上述的硬质阳极氧化膜的封闭方法，作为优选，在步骤A所述硬质阳极氧化处理之后先进行着色处理，再将铝合金工件放入耐碱性封闭液中进行封闭处理。由于着色处理在铝合金硬质阳极氧化膜的微孔内部进行着色，因此，经过着色处理后，并不会影响本发明的封闭处理。作为优选，所述着色处理具体为：
在草酸铁盐存在的条件下，将经过硬质阳极氧化处理后的铝合金工件进行着色处理。作为进一步的优选，所述草酸铁盐选自草酸铁铵、草酸铁钠和草酸铁钾中的一种或几种。
综上所述，本发明与现有技术相比，本发明通过对用于封闭的封闭液进行改进，使采用本发明的耐碱性封闭液进行封闭处理，能够在铝合金表面形成一层硅酸盐薄膜，从而达到阻隔洗碗机采用的碱性洗涤剂对硬质阳极氧化膜的冲刷腐蚀影响，提高铝合金工件的耐腐蚀性能，提高清洗的循环次数，增加了使用寿命。
附图说明
图1是本发明实施例1得到的铝合金工件的SEM电镜图。
图2是对照例1得到的铝合金工件的SEM电镜图。
具体实施方式
实施例1
本实施例中的耐碱性封闭液包括10g/L的水玻璃，2g/L的硫酸镁和6g/L的螯合剂，所述螯合剂为EDTA-2Na，所述水玻璃的模数为1.5，其余为水。
以下是具体的铝合金工件硬质阳极氧化膜的封闭方法，具体如下：
选取相应的铝合金，然后采用拉深、旋压、挤压或切割的方法进行机加工成型，制成相应的铝合金工件；再进行修边去毛刺处理，并并去除铝合金工件表面的油脂；然后，将经过前处理的铝合金工件进行硬质阳极氧化处理，使在铝合金工件表面产生硬质阳极氧化膜，所述硬质阳极氧化膜的厚度为30～50微米，所述硬质阳极氧化处理的工艺参数为：
硫酸：180～250克/升；
温度：-2℃～13℃；
电流密度：2.0～4.0安/分米2；
过程电压：25～70伏；
时间：25～45min；
将经过硬质阳极氧化处理之后的铝合金工件放入上述耐碱性封闭液中，并控制温度在55℃～60℃的条件下进行封闭处理25分钟，封闭处理结束后，得到相应的铝合金工件，所述铝合金工件优选为铝合金锅。本发明的铝合金工件经过洗碗机采用碱性清洁剂进行清洗，清洗循环次数最大能够达到18次。
实施例2
本实施例中的耐碱性封闭液包括12g/L的水玻璃，2.5g/L的硫酸镁和7g/L的螯合剂，所述螯合剂为EDTA-2Na，所述水玻璃的模数为2.5，其余为水。
以下是具体的铝合金工件的硬质阳极氧化膜的封闭方法，具体如下：
选取相应的铝合金，然后采用拉深、旋压、挤压或切割的方法进行机加工成型，制成相应的铝合金工件；再进行修边去毛刺处理，并并去除铝合金工件表面的油脂；然后，将经过前处理的铝合金工件进行硬质阳极氧化处理，使在铝合金工件表面产生硬质阳极氧化膜，所述硬质阳极氧化膜的厚度为30～50微米，所述硬质阳极氧化处理的工艺参数为：
硫酸：180～250克/升；
温度：-2℃～13℃；
电流密度：2.0～4.0安/分米2；
过程电压：25～70伏；
时间：25～45min；
将经过硬质阳极氧化处理之后的铝合金工件放入上述耐碱性封闭液中，并控制温度在40℃～45℃的条件下进行封闭处理30分钟，封闭处理结束后，得到相应的铝合金工件，所述铝合金工件优选为铝合金锅。本发明的铝合金工件经过洗碗机采用碱性清洁剂进行清洗，清洗循环次数最大能够达到18次。
实施例3
本实施例中的耐碱性封闭液包括10g/L的水玻璃，2.0g/L的硫酸镁、1.2g/L的碳酸氢钙和7g/L的螯合剂，所述螯合剂为EDTA-2Na，所述水玻璃的模数为3.5，其余为水。
以下是具体的铝合金工件的硬质阳极氧化膜的封闭方法，具体如下：
选取相应的铝合金，然后采用拉深、旋压、挤压或切割的方法进行机加工成型，制成相应的铝合金工件；再进行修边去毛刺处理，并并去除铝合金工件表面的油脂；然后，将经过前处理的铝合金工件进行硬质阳极氧化处理，使在铝合金工件表面产生硬质阳极氧化膜，所述硬质阳极氧化膜的厚度为30～50微米，所述硬质阳极氧化处理的工艺参数为：
硫酸：180～250克/升；
温度：-2℃～13℃；
电流密度：2.0～4.0安/分米2；
过程电压：25～70伏；
时间：25～45min；
将经过硬质阳极氧化处理之后的铝合金工件放入上述耐碱性封闭液中，并控制温度在50℃的条件下进行封闭处理15分钟，封闭处理结束后，得到相应的铝合金工件，所述铝合金工件优选为铝合金锅。本发明的铝合金工件经过洗碗机采用碱性清洁剂进行清洗，清洗循环次数最大能够达到18次。
实施例4
本实施例中的耐碱性封闭液包括15g/L的水玻璃，2.0g/L的氯化镁、1.5g/L的碳酸氢钙和8g/的螯合剂，所述螯合剂为EDTA-2Na，所述水玻璃的模数为3.0，其余为水。
以下是具体的铝合金工件的硬质阳极氧化膜的封闭方法，具体如下：
选取相应的铝合金，然后采用拉深、旋压、挤压或切割的方法进行机加工成型，制成相应的铝合金工件；再进行修边去毛刺处理，并并去除铝合金工件表面的油脂；然后，将经过前处理的铝合金工件进行硬质阳极氧化处理，使在铝合金工件表面产生硬质阳极氧化膜，所述硬质阳极氧化膜的厚度为30～50微米，所述硬质阳极氧化处理的工艺参数为：
硫酸：180～250克/升；
温度：-2℃～13℃；
电流密度：2.0～4.0安/分米2；
过程电压：25～70伏；
时间：25～45min；
将经过硬质阳极氧化处理之后的铝合金工件放入上述耐碱性封闭液中，并控制温度在70℃的条件下进行封闭处理15分钟，封闭处理结束后，得到相应的铝合金工件，所述铝合金工件优选为铝合金锅。本发明的铝合金工件经过洗碗机采用碱性清洁剂进行清洗，清洗循环次数最大能够达到18次。
实施例5
本实施例中的耐碱性封闭液包括20g/L的水玻璃，3.0g/L的氯化镁、2.0g/L的碳酸氢钙和10g/L的螯合剂，所述螯合剂为柠檬酸钠，所述水玻璃的模数为5.0，其余为水。
以下是具体的铝合金工件的硬质阳极氧化膜的封闭方法，具体如下：
选取相应的铝合金，然后采用拉深、旋压、挤压或切割的方法进行机加工成型，制成相应的铝合金工件；再进行修边去毛刺处理，并并去除铝合金工件表面的油脂；然后，将经过前处理的铝合金工件进行硬质阳极氧化处理，使在铝合金工件表面产生硬质阳极氧化膜，所述硬质阳极氧化膜的厚度为30～50微米，所述硬质阳极氧化处理的工艺参数为：
硫酸：180～250克/升；
温度：-2℃～13℃；
电流密度：2.0～4.0安/分米2；
过程电压：25～70伏；
时间：25～45min；
将经过硬质阳极氧化处理之后的铝合金工件先进行着色处理，再放入上述耐碱性封闭液中，并控制温度在60℃的条件下进行封闭处理20分钟，封闭处理结束后，得到相应的铝合金工件，所述铝合金工件优选为铝合金锅。本发明的铝合金工件经过洗碗机采用碱性清洁剂进行清洗，清洗循环次数最大能够达到18次。
实施例6
本实施例中的耐碱性封闭液包括2g/L的水玻璃，1.0g/L的氯化镁、0.5g/L的碳酸氢钙和5g/L的螯合剂，所述螯合剂为EDTA-2Na，所述水玻璃的模数为3.0，其余为水。
以下是具体的铝合金工件的硬质阳极氧化膜的封闭方法，具体如下：
选取相应的铝合金，然后采用拉深、旋压、挤压或切割的方法进行机加工成型，制成相应的铝合金工件；再进行修边去毛刺处理，并并去除铝合金工件表面的油脂；然后，将经过前处理的铝合金工件进行硬质阳极氧化处理，使在铝合金工件表面产生硬质阳极氧化膜，所述硬质阳极氧化膜的厚度为30～50微米，所述硬质阳极氧化处理的工艺参数为：
硫酸：180～250克/升；
温度：-2℃～13℃；
电流密度：2.0～4.0安/分米2；
过程电压：25～70伏；
时间：25～45min；
将经过硬质阳极氧化处理之后的铝合金工件放入含有草酸铁盐的着色液中并控制温度在50℃～53℃的条件下进行着色处理3～5min，着色处理结束后，再将经过着色处理的铝合金工件放入上述耐碱性封闭液中，并控制温度在50℃的条件下进行封闭处理15分钟，封闭处理结束后，得到相应的铝合金工件，所述铝合金工件优选为铝合金锅。本发明的铝合金工件经过洗碗机采用碱性清洁剂进行清洗，清洗循环次数最大能够达到18次。
实施例7
本实施例中的耐碱性封闭液包括10g/L的水玻璃，1.5g/L的硫酸镁、0.5g/L的碳酸氢钙和6g/L的螯合剂，所述螯合剂为酒石酸钠，所述水玻璃的模数为3.5，其余为水。
以下是具体的铝合金工件的硬质阳极氧化膜的封闭方法，具体如下：
选取相应的铝合金，然后采用拉深、旋压、挤压或切割的方法进行机加工成型，制成相应的铝合金工件；再进行修边去毛刺处理，并并去除铝合金工件表面的油脂；然后，将经过前处理的铝合金工件进行硬质阳极氧化处理，使在铝合金工件表面产生硬质阳极氧化膜，所述硬质阳极氧化膜的厚度为30～50微米，所述硬质阳极氧化处理的工艺参数为：
硫酸：180～250克/升；
温度：-2℃～13℃；
电流密度：2.0～4.0安/分米2；
过程电压：25～70伏；
时间：25～45min；
将经过硬质阳极氧化处理之后的铝合金工件放入浓度为30g/L的草酸铁铵溶液中并控制温度在35℃的条件下进行着色处理15min，着色处理结束后，再将经过着色处理的铝合金工件放入上述耐碱性封闭液中，并控制温度在55℃的条件下进行封闭处理25分钟，封闭处理结束后，得到相应的铝合金工件，所述铝合金工件优选为铝合金锅。本发明的铝合金工件经过洗碗机采用碱性清洁剂进行清洗，清洗循环次数最大能够达到18次。
实施例8
本实施例的铝合金工件的硬质阳极氧化膜的封闭方法同实施例7一致，区别在于将其中的着色液草酸铁铵溶液替换为草酸铁钠或草酸铁钾溶液进行实施，其它这里不再赘述。
实施例9
本实施例的铝合金工件的硬质阳极氧化膜的封闭方法同实施例6一致，区别在于将其中的螯合剂采用葡萄糖酸钠替换进行实施，其它这里不再赘述。
对照例1
本对照例的铝合金工件硬质阳极氧化膜的封闭方法，具体如下：
选取相应的铝合金，然后采用拉深、旋压、挤压或切割的方法进行机加工成型，制成相应的铝合金工件；再进行修边去毛刺处理，并并去除铝合金工件表面的油脂；然后，将经过前处理的铝合金工件进行硬质阳极氧化处理，使在铝合金工件表面产生硬质阳极氧化膜，所述硬质阳极氧化膜的厚度为30～50微米，所述硬质阳极氧化处理的工艺参数为：
硫酸：180～250克/升；
温度：-2℃～13℃；
电流密度：2.0～4.0安/分米2；
过程电压：25～70伏；
时间：25～45min；
将经过硬质阳极氧化处理之后的铝合金工件放入氟化镍封闭液中，其中氟化镍的浓度为5克/升，且封闭液的pH值为5.8，并控制温度在28℃的条件下进行封闭处理30分钟，封闭处理结束后，得到相应的铝合金工件，所述铝合金工件优选为铝合金锅。本发明的铝合金工件经过洗碗机采用碱性清洁剂进行清洗，清洗循环次数只能够达到1次。
上述实施例和对照例中循环次数的检测是按照欧盟标准EN12875-1：2005规定的洗碗机洗涤标准进行测试，洗涤的每个循环流包括：洗前准备，使用碱性清洁剂，所述碱性清洁剂的pH值一般为10～12，中性漂净剂，然后清洗，最后干燥。重复进行多个循环直到氧化膜粉化损坏为止，记录下没有损坏的最大循环数。
以下选取本发明实施例1和对照例1得到的相应铝合金工件进行SEM电镜扫描图检测，具体检测结果如图1和图2所示，从图1的SEM电镜扫描图可以看出，本发明的铝合金工件能够在硬质阳极氧化膜的表面覆盖上一层很薄的新的转化膜层，即硅酸盐薄膜，正是这层转化膜层起到了阻隔碱性洗涤剂对氧化膜的冲刷腐蚀，使氧化膜得到较强的耐洗碗机清洗能力，可以进行多个耐洗碗机清洗循环，能够达到18次之多，具有较好的使用效果。采用同样的检测方法，本发明实施例2-7得到的铝合金工件同样能够达到相当的效果。而对于比较例1，从图2的电镜扫描图中可以看出，其氧化膜是直接裸露在表面，因此，不能承受洗碗机的碱性洗涤剂的冲刷腐蚀，而较快损坏。
本发明中所描述的具体实施例仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。
尽管对本发明已作出了详细的说明并引证了一些具体实施例，但是对本领域熟练技术人员来说，只要不离开本发明的精神和范围可作各种变化或修正是显然的。
Claims (10)
1.一种耐碱性封闭液，其特征在于，所述的耐碱性封闭液包括以下成分的重量份：
水玻璃：2.0～20；可溶性镁盐：1.0～3.0；可溶性钙盐：0～2.0；螯合剂：5.0～10。
2.根据权利要求1所述耐碱性封闭液，其特征在于，所述螯合剂选自柠檬酸钠、EDTA-2Na、酒石酸钠和葡萄糖酸钠中的一种或几种。
3.根据权利要求1或2所述耐碱性封闭液，其特征在于，所述可溶性钙盐为碳酸氢钙；所述可溶性镁盐选自硫酸镁、碳酸氢镁或氯化镁中的一种或几种。
4.根据权利要求1或2所述耐碱性封闭液，其特征在于，所述水玻璃的模数为1.5～5.0。
5.一种硬质阳极氧化膜的封闭方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
A、将经过前处理的铝合金工件进行硬质阳极氧化处理，使在铝合金工件的表面形成硬质阳极氧化膜；
B、将经过硬质阳极氧化处理的铝合金工件放入上述权利要求1-4任意一项所述的耐碱性封闭液中进行封闭处理，得到相应的铝合金工件。
6.根据权利要求5所述硬质阳极氧化膜的封闭方法，其特征在于，步骤B中所述封闭处理的温度为40℃～70℃。
7.根据权利要求5或6所述硬质阳极氧化膜的封闭方法，其特征在于，步骤A中所述硬质阳极氧化处理的工艺参数为：
硫酸：180～250克/升；
温度：-2℃～13℃；
电流密度：2.0～4.0安/分米2；
过程电压：25～70伏；
时间：25～45min。
8.根据权利要求5或6所述硬质阳极氧化膜的封闭方法，其特征在于，在步骤A所述硬质阳极氧化处理之后先进行着色处理，再将铝合金工件放入耐碱性封闭液中进行封闭处理。
9.根据权利要求8所述硬质阳极氧化膜的封闭方法，其特征在于，所述着色处理具体为：
在草酸铁盐存在的条件下，将经过硬质阳极氧化处理后的铝合金工件进行着色处理。
10.根据权利要求9所述硬质阳极氧化膜的封闭方法，其特征在于，所述草酸铁盐选自草酸铁铵、草酸铁钠和草酸铁钾中的一种或几种。
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