CN105063716B - 一种提高耐碱性的硬质阳极氧化膜封闭方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种提高耐碱性的硬质阳极氧化膜封闭方法，属于炊具材料技术领域。为了解决现有的硬质阳极氧化膜耐碱性差的问题，提供一种提高耐碱性的硬质阳极氧化膜封闭方法，该方法包括以下步骤：A、将经过硬质阳极氧化处理的铝合金工件放入氟化镍封闭液中进行第一次封闭处理；B、将经过第一次封闭处理的铝合金工件放入硬脂酸盐封闭液中并控制温度在75℃～110℃的条件下进行第二次封闭处理，得到封闭后的铝合金工件。本发明的方法能够更好的堵塞住硬质阳极氧化膜中的微孔，提高铝合金工件的耐腐蚀性能，使耐碱性能增加，从而提高洗碗机清洗的循环次数，增加了使用寿命。

Description

一种提高耐碱性的硬质阳极氧化膜封闭方法

技术领域

本发明涉及一种提高耐碱性的硬质阳极氧化膜封闭方法，属于炊具材料技术领域。

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。由于洗碗机采用的碱性清洗剂(pH值在10-12左右)，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。而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。从文献检索中发现，硬脂酸对阳极氧化膜也有一定的封闭能力，且硬脂酸铝有一定的耐碱性，是个很好的方向。如现有技术中公开的硬脂酸封闭工艺参数对铝阳极氧化膜耐蚀性的影响(赵鹏辉等人，材料保护第35卷，2002年5月)，其公开了通有机酸与氧化膜发生化学作用，生成一种铝皂类化合物将微孔封闭，再通过盐雾试验对有机酸封闭的氧化膜与未封孔氧化膜的耐蚀性进行了比较，说明能够提高封闭效果，并具体公开了通过探讨封孔液的浓度、处理时间和工艺参数对铝阳极氧化膜的NaCl溶液中耐蚀性的影响，并比较了硬脂酸法、沸水法和重铬酸钾法3种方法的封闭效果。虽然具有较好的封闭效果，但是其仅仅公开了在盐酸或中性条件下的封闭效果，而由于硬脂酸的水溶性太低且不能完全封闭阳极氧化膜微孔，本发明人发现如果直接采用硬质酸类封闭液处理的氧化膜在碱性条件下反而达不到较好的封闭效果，其耐碱性依然很差。

发明内容

本发明针对以上现有技术中存在的缺陷，提出一种提高耐碱性的硬质阳极氧化膜封闭方法，解决的问题是实现使硬质阳极氧化膜具有较高的耐碱性效果。

本发明的目的是通过以下技术方案得以实现的，一种提高耐碱性的硬质阳极氧化膜封闭方法，该方法包括以下步骤：

A、将经过硬质阳极氧化处理的铝合金工件放入氟化镍封闭液中进行第一次封闭处理；

B、将经过第一次封闭处理的铝合金工件放入硬脂酸盐封闭液中并控制温度在75℃～110℃的条件下进行第二次封闭处理，得到封闭后的铝合金工件。

本发明提高耐碱性的硬质阳极氧化膜封闭方法，先通过采用氟化镍进行第一次封闭处理后，能够把硬质阳极氧化膜的微孔基本堵塞，但单单采用氟化镍封闭并不能完全封闭，其耐碱性效果并不佳，本发明人通过研究发现，在进行第一次封闭处理之后，再采用硬脂酸盐封闭液进行复合封闭处理，同时，通过对第二次封闭处理的温度的控制从而使硬质阳极氧化膜中的铝和第一次封闭处理中堵塞在其中的镍相结合而形成相应的硬脂酸盐，这些硬脂酸盐能够很好在将硬质阳极氧化膜中的微孔进一步堵死，从而形成封闭效果，能够提高硬质阳极氧化膜的耐碱能力从而有效的延缓其在洗碗机洗涤过程中的损害，提高铝合金工件的耐腐蚀性能，从而提高了耐洗碗机清洗的循环次数，增加使用寿命，也就是说实现了提高耐碱性的效果。

在上述提高耐碱性的硬质阳极氧化膜封闭方法中，作为优选，步骤B所述硬脂酸盐封闭液为硬脂酸钠封闭液。采用硬脂酸钠不仅能够很好的形成硬脂酸铝、硬脂酸镍从而使更好的实现封闭效果，使具有延缓碱性洗涤剂对硬质阳极氧化膜的腐蚀；而且采用硬脂酸钠还具有原料易得，成本低的效果。作为更进一步的优选，所述硬硬脂酸钠封闭液为质量浓度为0.5～5.0g/L的硬脂酸钠水溶液封闭液。作为另一种实施方案，步骤B所述硬脂酸盐封闭液包括以下成分的质量浓度：硬脂酸：1～10g/L；碱金属的氢氧化物：0.5～5.0g/L；优选，所述碱金属的氢氧化物选自氢氧化钠或氢氧化钾。同样，能够形成硬脂酸铝、硬脂酸镍盐从而使更好的实现封闭效果，使具有延缓碱性洗涤剂对硬质阳极氧化膜的腐蚀。作为更进一步的优选，所述硬脂酸盐封闭液为中还含有质量浓度为3～10g/L的氟化镍。能够更有效的形成硬脂酸镍与形成的硬脂酸铝形成较好的复合效果，使更好的堵塞住硬质阳极氧化膜中的微孔，使具有更好的耐碱性效果。

在上述提高耐碱性的硬质阳极氧化膜封闭方法中，作为优选，步骤B中所述温度为90℃～100℃。目的是为了更有效的使硬脂酸盐与硬质阳极氧化膜中的铝和镍结合形成相应的硬脂酸铝和硬脂酸镍盐，从而实现更有效的封闭效果，提高耐碱性的作用。

在上述提高耐碱性的硬质阳极氧化膜封闭方法中，作为优选，步骤A中所述第一次封闭处理的温度为25℃～35℃。采用氟化镍进行封闭处理只需在常温下进行即可实现封闭效果，也更易于操作。

在上述提高耐碱性的硬质阳极氧化膜封闭方法中，作为优选，步骤A中所述第一次封闭处理之前还包括将经过硬质阳极氧化处理的铝合金工件进行着色处理。由于着色处理在铝合金阳极氧化膜的内部进行着色，因此，经过着色处理后，并不会影响本发明的封闭处理，同时，又能够实现提高铝合金工件的美观性。

在上述提高耐碱性的硬质阳极氧化膜封闭方法中，作为优选，所述着色处理具体为：

将经过硬质阳极氧化处理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45℃～60℃的条件下进行着色处理。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。通过采用草酸铁盐作为着色原料，能够使形成的色彩具有多样性，更利于提高美观性。

综上所述，本发明与现有技术相比，具有以下优点：

本发明的提高耐碱性的硬质阳极氧化膜封闭方法，通过二次封闭处理，能够在铝合金阳极氧化膜表面形成硬脂酸盐转化层，且能够更好的堵塞住硬质阳极氧化膜中的微孔，从而达到延缓洗碗机采用的碱性洗涤剂对硬质阳极氧化膜的腐蚀，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。

具体实施方式

下面通过具体实施例，对本发明的技术方案作进一步具体的说明，但是本发明并不限于这些实施例。

实施例1

本实施例中所用的硬脂酸盐封闭液为硬脂酸和氢氧化钠混合组成的混合水溶液，且使所述硬脂酸的质量浓度为5g/L；所述氢氧化钠的质量浓度为2g/L。

本实施例中所述的铝合金工件可以是铝合金锅等炊具。

以下是铝合金工件的提高耐碱性的硬质阳极氧化膜封闭方法，具体方法如下：

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，并去除铝合金工件表面的油脂等前处理；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；

硬质阳极氧化处理结束之后，将经过硬质阳极氧化处理之后的铝合金工件先放入质量浓度为5g/L氟化镍水溶液封闭液中，并控制封闭温度为30℃的条件下进行第一次封闭处理20分钟，然后，将铝合金工件取出再放入上述硬脂酸盐封闭液中并控制温度在95℃的条件下进行第二次封闭处理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(pH值一般为10～12)进行清洗，清洗循环次数最大能够达到38次。

实施例2

本实施例中所用的硬脂酸盐封闭液为硬脂酸和氢氧化钠混合组成的混合水溶液，且使所述硬脂酸的质量浓度为10g/L；所述氢氧化钠的质量浓度为5.0g/L。

本实施例中所述的铝合金工件可以是铝合金锅等炊具。

以下是铝合金工件的提高耐碱性的硬质阳极氧化膜封闭方法，具体方法如下：

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，并去除铝合金工件表面的油脂等前处理；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；

硬质阳极氧化处理结束之后，将经过硬质阳极氧化处理之后的铝合金工件先放入质量浓度为0.5g/L氟化镍水溶液封闭液中，并控制封闭温度为25℃的条件下进行第一次封闭处理30分钟，然后，将铝合金工件取出再放入上述硬脂酸盐封闭液中并控制温度在100℃的条件下进行第二次封闭处理35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(pH值一般为10～12)进行清洗，清洗循环次数最大能够达到40次。

实施例3

本实施例中所用的硬脂酸盐封闭液为硬脂酸和氢氧化钠混合组成的混合水溶液，且使所述硬脂酸的质量浓度为6.0g/L；所述氢氧化钾的质量浓度为3.0g/L。

本实施例中的硬质阳极氧化处理同实施例1中的方法一致，这里不再赘述。

将经过硬质阳极氧化处理之后的铝合金工件先放入质量浓度为2.0g/L氟化镍水溶液封闭液中，并控制封闭温度为常温的条件下进行第一次封闭处理25分钟，然后，将铝合金工件取出再放入上述硬脂酸盐封闭液中并控制温度在110℃的条件下进行第二次封闭处理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(pH值一般为10～12)进行清洗，清洗循环次数最大能够达到35次。

实施例4

本实施例中所用的硬脂酸盐封闭液为硬脂酸和氢氧化钠混合组成的混合水溶液，且使所述硬脂酸的质量浓度为4.0g/L；所述氢氧化钠的质量浓度为2.0g/L。

本实施例中的硬质阳极氧化处理同实施例1中的方法一致，这里不再赘述。

将经过硬质阳极氧化处理之后的铝合金工件先放入质量浓度为4.0g/L氟化镍水溶液封闭液中，并控制封闭温度为28℃的条件下进行第一次封闭处理20分钟，然后，将铝合金工件取出再放入上述硬脂酸盐封闭液中并控制温度在90℃的条件下进行第二次封闭处理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(pH值一般为10～12)进行清洗，清洗循环次数最大能够达到37次。

实施例5

本实施例中所用的硬脂酸盐封闭液为硬脂酸、氟化镍和氢氧化钠混合组成的混合水溶液，且使所述硬脂酸的为质量浓度为2.0g/L，所述氟化镍的质量浓度为3.0g/L，所述氢氧化钠的质量浓度为1.0g/L。

本实施例中的硬质阳极氧化处理同实施例1中的方法一致，这里不再赘述。

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45℃～60℃的条件下进行着色处理3～5min，所述草酸铁盐可以采用草酸铁铵、草酸铁钠和草酸铁钾中的一种或几种；着色处理结束后，再取出铝合金工件先放入质量浓度为3.5g/L氟化镍水溶液封闭液中，并控制封闭温度为30℃的条件下进行第一次封闭处理20分钟，然后，将铝合金工件取出再放入上述硬脂酸盐封闭液中并控制温度在75℃的条件下进行第二次封闭处理40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(pH值一般为10～12)进行清洗，清洗循环次数最大能够达到45次。

实施例6

本实施例的具体实施过程同实施例5一致，这里不再赘述，区别仅在于本实施例中所选用的硬脂酸盐封闭液采用以下的封闭液：

所述硬脂酸盐封闭液为硬脂酸、氟化镍和氢氧化钠混合组成的混合水溶液，且使所述硬脂酸的为质量浓度为3.0g/L，所述氟化镍的质量浓度为10g/L，所述氢氧化钠的质量浓度为0.5g/L。

将本实施例中得到相应的铝合金工件，所述铝合金工件优选为铝合金锅进行测试，即将本发明的铝合金工件经过洗碗机采用碱性清洁剂(pH值一般为10～12)进行清洗，清洗循环次数最大能够达到47次。

实施例7

本实施例中所用的硬脂酸盐封闭液为硬脂酸、氟化镍和氢氧化钠混合组成的混合水溶液，且使所述硬脂酸的为质量浓度为5.0g/L，所述氟化镍的质量浓度为5.0g/L，所述氢氧化钾的质量浓度为2.0g/L。

本实施例中的硬质阳极氧化处理同实施例1中的方法一致，这里不再赘述。

将经过硬质阳极氧化处理之后的铝合金工件先放入质量浓度为3.0g/L氟化镍水溶液封闭液中，并控制封闭温度为常温的条件下进行第一次封闭处理25分钟，然后，将铝合金工件取出再放入上述硬脂酸盐封闭液中并控制温度在75℃的条件下进行第二次封闭处理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(pH值一般为10～12)进行清洗，清洗循环次数最大能够达到44次。

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，其中氟化镍的质量浓度为5克/升，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。将得到的铝合金工件经过洗碗机采用碱性清洁剂(pH值一般为10～12)进行清洗，清洗循环次数只能够达到1次。

对照例2

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硬脂酸封闭液中，该硬脂酸封闭液中硬脂酸的质量浓度为5克/升，N,N-二甲基酰胺的质量浓度为3克/升，且封闭液的pH值为6.5，并控制温度在95℃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。将得到的铝合金工件经过洗碗机采用碱性清洁剂(pH值一般为10～12)进行清洗，清洗循环次数只能够达到2次。

对照例3

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硬脂酸封闭液中，所述硬脂酸封闭液中硬脂酸的质量浓度为5克/升，氢氧化钠的质量浓度3克/升，并控制温度在95℃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。将得到的铝合金工件经过洗碗机采用碱性清洁剂(pH值一般为10～12)进行清洗，清洗循环次数只能够达到4次。

以上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，中性漂净剂，然后清洗，最后干燥。碱性清洁剂的pH值一般为10～12。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。从上述实施例中可以发现采用本发明的方法得到的相应铝合金工件具有较好的耐碱性效果，基本上循环次数至少能够达到35次以上。

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)

1.一种提高耐碱性的硬质阳极氧化膜封闭方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

A、将经过硬质阳极氧化处理的铝合金工件放入氟化镍封闭液中进行第一次封闭处理；

B、将经过第一次封闭处理的铝合金工件放入硬脂酸盐封闭液中并控制温度在75℃～110℃的条件下进行第二次封闭处理，得到封闭后的铝合金工件。

2.根据权利要求1所述提高耐碱性的硬质阳极氧化膜封闭方法，其特征在于，步骤B所述硬脂酸盐封闭液为硬脂酸钠封闭液。

3.根据权利要求2所述提高耐碱性的硬质阳极氧化膜封闭方法，其特征在于，所述硬脂酸钠封闭液为质量浓度为0.5～5.0g/L的硬脂酸钠水溶液封闭液。

4.根据权利要求1所述提高耐碱性的硬质阳极氧化膜封闭方法，其特征在于，步骤B所述硬脂酸盐封闭液包括以下成分的质量浓度：

硬脂酸：1～10g/L；碱金属的氢氧化物：0.5～5.0g/L。

5.根据权利要求4所述提高耐碱性的硬质阳极氧化膜封闭方法，其特征在于，所述碱金属的氢氧化物选自氢氧化钠或氢氧化钾。

6.根据权利要求1-5任意一项所述提高耐碱性的硬质阳极氧化膜封闭方法，其特征在于，步骤B中所述温度为90℃～100℃。

7.根据权利要求1所述提高耐碱性的硬质阳极氧化膜封闭方法，其特征在于，步骤A中所述第一次封闭处理的温度为25℃～35℃。

8.根据权利要求1-5任意一项所述提高耐碱性的硬质阳极氧化膜封闭方法，其特征在于，步骤A中所述第一次封闭处理之前还包括将经过硬质阳极氧化处理的铝合金工件进行着色处理。

9.根据权利要求8所述提高耐碱性的硬质阳极氧化膜封闭方法，其特征在于，所述着色处理具体为：

将经过硬质阳极氧化处理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45℃～60℃的条件下进行着色处理。

10.根据权利要求9所述提高耐碱性的硬质阳极氧化膜封闭方法，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。