CN105200486A - 一种铝合金阳极氧化膜无镍封孔剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种铝合金阳极氧化膜无镍封孔剂，由下列重量份的原料制成：醋酸镁8-8.5、三乙醇胺19-20、醋酸铵3-3.2、去离子水适量、硼砂0.1-0.2、纳米结晶纤维素0.2-0.3、纳米三氧化二铝0.6-0.7、硅酸锂0.4-0.5、十二氟庚基丙基三甲氧基硅烷2.6-2.8、钛酸四丁酯1-1.2、乙醇45-48、氨水8.6-9、含氟表面活性剂0.3-0.4。本发明使用钛酸四丁酯形成纳米二氧化钛，同时使用了硅酸锂、十二氟庚基丙基三甲氧基硅烷、含氟表面活性剂，经反应，能够提高封孔剂的渗透性、粘结性、疏水性；通过使用硼砂、纳米结晶纤维素、纳米三氧化二铝，提高了氧化膜的润滑性、耐磨性。

Description

一种铝合金阳极氧化膜无镍封孔剂及其制备方法

技术领域

本发明涉及铝合金阳极氧化膜无镍封孔剂技术领域，尤其涉及一种铝合金阳极氧化膜无镍封孔剂及其制备方法。

背景技术

目前，铝及其合金一般采用阳极氧化表面防护技术，在铝及其合金表面形成一定厚度的氧化膜，由于氧化膜的表面存在大量微孔，必须进行适当的封闭处理，常见的封闭方法主要有沸水(或蒸汽)封闭、镍盐封闭、高分子树脂封闭。沸水(或蒸汽)封闭方法能耗高且无法满足对较高耐蚀性的要求;常用的镍盐封闭剂含Ni²⁺、F^－对人体和环境有毒害作用，其溶出量受到欧盟94/27/EEC镍指令等法规的严格限制;高分子树脂的分子体积太大，无法扩散进入孔隙内部实现良好的封闭性能。因此，高效节能、无毒环保的绿色铝阳极氧化膜封闭技术开发的需求迫切，其中，以碱金属盐或碱土金属盐为主要成分的封孔剂具有资源广阔、成本低廉、环境友好等特性，是一种新型绿色阳极氧化膜封孔剂。美国、我国武汉材料保护研究所先后开展了碱土金属盐封孔的工艺研究。《6063铝合金阳极氧化膜无镍封孔工艺的优化》一文以醋酸镁为封孔剂主要成分，采用正交试验法研究了封孔工艺参数对封孔质量的影响，得到了无镍封孔技术的优化工艺，并对该工艺开展了抗离子干扰的工艺适用性研究。结果表明，优化的无镍封孔工艺可实现在80℃中温下对阳极氧化膜进行封孔处理，封孔质量良好，抗Na⁺干扰能力突出，实现了封孔过程无Ni²⁺等环境污染源、绿色环保，且封孔温度的降低有利于减少能耗，节能效益显著。但是该工艺还是有不足之处，抗SO₄ ^2-干扰较差，而且渗透性不好，底层的氧化膜底层的空隙封闭性不好，还存在抗菌性、耐蚀性、耐热性、耐盐雾性、耐磨性、抗氧化性等性能不佳的问题，而且封闭剂的韧性、硬度、收缩率等也会影响封闭性，需要改进。

发明内容

本发明目的就是为了弥补已有技术的缺陷，提供一种铝合金阳极氧化膜无镍封孔剂及其制备方法。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种铝合金阳极氧化膜无镍封孔剂，由下列重量份的原料制成：醋酸镁8-8.5、三乙醇胺19-20、醋酸铵3-3.2、去离子水适量、硼砂0.1-0.2、纳米结晶纤维素0.2-0.3、纳米三氧化二铝0.6-0.7、硅酸锂0.4-0.5、十二氟庚基丙基三甲氧基硅烷2.6-2.8、钛酸四丁酯1-1.2、乙醇45-48、氨水8.6-9、含氟表面活性剂0.3-0.4。

所述的铝合金阳极氧化膜无镍封孔剂的制备方法，包括以下步骤：

（1）将钛酸四丁酯、乙醇混合，搅拌得到钛酸四丁酯乙醇溶液，将硅酸锂、十二氟庚基丙基三甲氧基硅烷、含氟表面活性剂混合，加入5-6重量份的水搅拌均匀，得到溶液，将所述溶液搅拌下滴入钛酸四丁酯乙醇溶液中，在250-300r/min条件下搅拌1.5-1.8h，得到混合物，然后将氨水缓慢滴加人上述混合物中，在30-35℃下搅拌反应3-3.5h后得到乳液；

（2）配制混合溶液，醋酸镁8g/L、三乙醇胺19g/L、醋酸铵3g/L；

（3）将第（1）步得到的乳液按1.6-1.8g/L加入第（2）步得到的溶液中，再加入其它剩余成分，混合均匀，调节pH=5，加热至80-82℃，将铝型材浸渍20-30min，即得。

本发明的优点是：本发明使用钛酸四丁酯形成纳米二氧化钛，同时使用了硅酸锂、十二氟庚基丙基三甲氧基硅烷、含氟表面活性剂，经反应，能够提高封孔剂的渗透性、粘结性、疏水性，提高封孔效果，同时提高了氧化膜的抗氧化性和抗SO₄ ^2-干扰性；通过使用硼砂、纳米结晶纤维素、纳米三氧化二铝，提高了封闭效果，提高了氧化膜的润滑性、耐磨性；本发明封孔剂环保健康，成本低，市场空间广阔。

具体实施方式

一种铝合金阳极氧化膜无镍封孔剂，由下列重量份（公斤）的原料制成：醋酸镁8、三乙醇胺19、醋酸铵3、去离子水适量、硼砂0.1、纳米结晶纤维素0.2、纳米三氧化二铝0.6、硅酸锂0.4、十二氟庚基丙基三甲氧基硅烷2.6、钛酸四丁酯1、乙醇45、氨水8.6、含氟表面活性剂0.3。

所述的铝合金阳极氧化膜无镍封孔剂的制备方法，包括以下步骤：

（1）将钛酸四丁酯、乙醇混合，搅拌得到钛酸四丁酯乙醇溶液，将硅酸锂、十二氟庚基丙基三甲氧基硅烷、含氟表面活性剂混合，加入5重量份的水搅拌均匀，得到溶液，将所述溶液搅拌下滴入钛酸四丁酯乙醇溶液中，在250r/min条件下搅拌1.5h，得到混合物，然后将氨水缓慢滴加人上述混合物中，在30℃下搅拌反应3h后得到乳液；

（2）配制混合溶液，醋酸镁8g/L、三乙醇胺19g/L、醋酸铵3g/L；

（3）将第（1）步得到的乳液按1.6g/L加入第（2）步得到的溶液中，再加入其它剩余成分，混合均匀，调节pH=5，加热至80℃，将铝型材浸渍20min，即得。

根据GB/T8753．2－2005检测，封孔失重为25.6mg/dm²;根据GB/T8753．4－2005，染色等级为0，抗染色吸附能力强，说明封闭质量合格。

通过抗离子干扰研究，结果显示即使Na+含量增至400mg/L时，封孔失重也仅为26.8mg/dm²，小于30mg/dm²，封孔质量良好，抗Na+干扰能力突出；当SO₄ ^2－的含量为500mg/L时，封孔失重为32.5mg/dm²，小于30mg/dm²，封孔效果较好，抗SO₄ ^2－干扰好。

通过对氧化膜表面进行电镜扫描，看到氧化膜的表面的大量微孔几乎都被封闭，孔洞结构少，封孔较为均匀。

Claims (2)

1.一种铝合金阳极氧化膜无镍封孔剂，其特征在于由下列重量份的原料制成：醋酸镁8-8.5、三乙醇胺19-20、醋酸铵3-3.2、去离子水适量、硼砂0.1-0.2、纳米结晶纤维素0.2-0.3、纳米三氧化二铝0.6-0.7、硅酸锂0.4-0.5、十二氟庚基丙基三甲氧基硅烷2.6-2.8、钛酸四丁酯1-1.2、乙醇45-48、氨水8.6-9、含氟表面活性剂0.3-0.4。

2.根据权利要求1所述的铝合金阳极氧化膜无镍封孔剂的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

（1）将钛酸四丁酯、乙醇混合，搅拌得到钛酸四丁酯乙醇溶液，将硅酸锂、十二氟庚基丙基三甲氧基硅烷、含氟表面活性剂混合，加入5-6重量份的水搅拌均匀，得到溶液，将所述溶液搅拌下滴入钛酸四丁酯乙醇溶液中，在250-300r/min条件下搅拌1.5-1.8h，得到混合物，然后将氨水缓慢滴加人上述混合物中，在30-35℃下搅拌反应3-3.5h后得到乳液；

（2）配制混合溶液，醋酸镁8g/L、三乙醇胺19g/L、醋酸铵3g/L；

（3）将第（1）步得到的乳液按1.6-1.8g/L加入第（2）步得到的溶液中，再加入其它剩余成分，混合均匀，调节pH=5，加热至80-82℃，将铝型材浸渍20-30min，即得。