CN112877744B - 一种封孔液、制备方法及应用 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种封孔液、制备方法及应用。一种封孔液，包括A剂和B剂，A剂为水溶性镁盐、钴盐、表面活性剂a、表面润湿剂的混合水溶液；B剂为表面活性剂b和pH缓冲剂的混合水溶液。A剂和B剂分开调配，使用前再混合形成封孔液。本发明提供的封孔液通过将A剂和B剂分开调配，降低了封孔处理的温度，延长了封孔液的使用寿命；通过以镁盐替代镍盐，减少了重金属的应用，因此降低了成本，也缓解了对环境的影响；以本发明提供的封孔液处理的铝合金型材，封孔效果好，色差值小，耐腐蚀性能优良。

Description

一种封孔液、制备方法及应用

技术领域

本发明属于铝合金制备技术领域，具体涉及一种封孔液、制备方法及应用。

背景技术

铝合金阳极氧化表面处理工艺，广泛应用于铝合金产品的防护及装饰。新生成的阳极氧化膜中，具备保护作用的，只有底部极薄的阻挡层，而极薄阻挡层的表面，存在无数个垂直于阻挡层表面的微孔，由于这些微孔是活性表面，不仅容易藏纳污染物，还容易发生化学反应，进而影响铝合金工件的外观品质。因此，工业上为了降低阳极氧化膜的表面活性，常进行封孔处理，以堵塞阻挡层表面的微孔。

常用技术中，封孔处理的操作为：将阳极氧化后的铝合金，浸入沸腾的、包含镍盐的水溶液中，以使镍充分填充微孔。近年来，随着环保政策的加强，镍作为重金属被限制使用，因此开发无镍的封孔液成为行业的研究热点。在对染色后的阳极氧化膜进行封孔中，若采用常用的无镍封孔剂，需＞90℃的高温，能耗较高。因此需改进无镍封孔剂的配方，以降低对染色后阳极氧化膜封孔时的操作温度。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的上述技术问题之一。为此，

为此，本发明的第一方面提供了一种封孔液，以镁盐代替镍盐，不仅降低了成本，还缓解了对环境的污染。

本发明的第二方面提供了一种封孔液的制备方法，通过将A剂和B即分开调配，降低了使用温度，降低了能耗成本。

本发明的第三方面提供了一种封孔液的应用。

一种封孔液，包括A剂和B剂，

所述A剂为水溶性镁盐、钴盐、表面活性剂a、表面润湿剂的混合水溶液；

所述B剂为表面活性剂b和pH缓冲剂的混合水溶液。

根据本发明的一些实施方式，所述表面活性剂a为十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠中的至少一种。

根据本发明的一些优选的实施方式，所述表面活性剂a为十二烷基硫酸钠。

根据本发明的一些实施方式，所述表面活性剂a在A剂中的质量百分数为0.5%~2%。

所述表面活性剂a的作用是，提升所述镁盐的分散效果，防止所述A剂中，所述镁盐、钴盐的团聚沉淀，进而提升封孔效果。

根据本发明的一些实施方式，所述镁盐为硫酸镁、硝酸镁、醋酸镁中的至少一种。

根据本发明的一些优选的实施方式，所述镁盐为硫酸镁。

根据本发明的一些实施方式，所述镁盐在A剂中的浓度为0.5%~5%。

所述镁盐是填充盐，作用是填充铝合金工件表面，氧化膜上的微孔，完成封孔，作用与传统封孔液中的镍盐相同。

根据本发明的一些实施方式，所述钴盐为硫酸钴、醋酸钴、硝酸钴中的至少一种。

根据本发明的一些优选的实施方式，所述钴盐为硫酸钴。

根据本发明的一些优选的实施方式，所述钴盐在A剂中的质量百分数为0.02%~0.1%。

所述钴盐的作用是，提升封孔后氧化膜的耐腐蚀效果。

根据本发明的一些实施方式，所述表面润湿剂为甲醇、乙醇、异丙醇、丙三醇、山梨糖中的至少一种。

根据本发明的一些优选的实施方式，所述表面润湿剂为山梨糖。

根据本发明的一些实施方式，所述表面润湿剂在A剂中的质量百分数为0.2%~0.6%。

所述表面润湿剂的作用是，降低待封孔氧化膜在所述封孔液中的表面张力，增加氧化膜表面的润湿效果，提升封孔的均匀性。

根据本发明的一些实施方式，所述A剂中，所述水溶性镁盐、钴盐、表面活性剂a、表面润湿剂的质量浓度之和为1%~3.9%。

根据本发明的一些实施方式，所述表面活性剂b为十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠、硬脂酸中的至少一种。

根据本发明的一些优选的实施方式，所述表面活性剂b为十二烷基苯磺酸钠。

根据本发明的一些实施方式，所述表面活性剂b在B剂中的质量百分数为0.3%~1.5%。

根据本发明的一些实施方式，所述pH缓冲剂为乙酸铵。

根据本发明的一些实施方式，所述pH缓冲剂在B剂中的质量百分数为0.2%~0.6%。

所述B剂的作用是，降低封孔后氧化膜表面的挂灰性能。

所述挂灰性能是指，封孔处理后，氧化膜表面会附着一层异物，若挂灰性能较低，则所述异物可以轻易擦除；若挂灰性能较高，则需用橡皮擦等才能擦掉。

所述B剂的作用是，改善封孔后氧化膜的耐磨性能。

根据本发明的一些实施方式，按质量百分数计，所述封孔液中，所述A剂占85%~97%，所述B剂占3%~15%。

一种述封孔液的制备方法，包括如下步骤：

S1.将所述水溶性镁盐、钴盐、表面活性剂a、表面润湿剂配置成混合水溶液，得所述A剂；

S2.将所述表面活性剂b和pH缓冲剂配置成混合水溶液，得所述B剂；

S3.将所述A剂和所述B剂混合，并调节pH，得所述封孔液。

根据本发明的一些实施方式，步骤S3中，所述pH为4.5~5.5。

根据本发明的一些优选的实施方式，步骤S3中，所述pH为5.1~5.2。

根据本发明的一些实施方式，步骤S3中，所述pH，以醋酸或氨水进行调节。

根据本发明的一些优选的实施方式，步骤S3中，当所述pH＞5.5时，以醋酸调节pH。

根据本发明的一些优选的实施方式，步骤S3中，当所述pH＜4.5时，以氨水调节pH。

根据本发明的一些实施方式，若将所有原料直接混合形成封孔液（即不分开调配A剂和B剂），则若要达到与本发明相似的封孔效果，必须提升封孔温度至90℃~95℃，且实验表明，将所有原料直接混合形成的封孔液，寿命短于本发明所得封孔液。

此外，当铝合金工件表面的氧化膜厚度不同时，可以通过调整所述A剂与所述B剂比例，以达到更优的封孔效果，工艺上更加灵活。

由于A剂和B剂混合在一起才可以形成沉积，以及水合反应，进而达到封孔的目的。因此若将铝合金工件依次放入A剂和B剂，则会出现封孔不均匀、不能完全封孔的现象。

一种封孔液在铝合金表面处理技术领域的应用。

根据本发明的一些实施方式，所述应用，包括以下步骤：

D1.对铝合金工件依次进行表面预处理、脱脂处理和碱洗处理；

D2.对步骤D1所得铝合金工件进行阳极氧化处理和染色处理；

D3.将步骤D2所得铝合金工件放入所述封孔液中，进行封孔处理。

根据本发明的一些实施方式，步骤D1中，所述表面预处理，方法为机械打磨；目的是除去所述铝合金工件表面的刀痕、毛刺、划伤等，获得平整的表面。

根据本发明的一些实施方式，步骤D1中，所述脱脂处理，具体操作为，将表面预处理后的铝合金工件放入50℃~65℃的脱脂液中，处理60s~120s；目的是去除所述铝合金工件表面的污渍。

根据本发明的一些实施方式，步骤D1中，所述碱洗处理，具体操作为，将脱脂处理后的铝合金工件，放入80℃~95℃的碱洗液中，处理60s~120s；目的是进一步去除所述铝合金工件表面的污渍，获取高光泽度、光亮平滑的铝合金工件表面。

根据本发明的一些实施方式，步骤D2中，所述阳极氧化处理，具体操作为，将步骤D1所得铝合金工件放入19℃～21℃的氧化液中，阳极氧化40min~60min；目的是在所述铝合金工件表面设置氧化膜。

根据本发明的一些实施方式，步骤D2中，所述染色处理，具体操作为，将阳极氧化处理后的铝合金工件，放置于常温的染色液中；目的是使染色剂沉积入氧化膜上的微孔中，使所述铝合金工件获得艳丽的色彩。

根据本发明的一些实施方式，步骤D3中，所述封孔液，温度为55℃~65℃。

根据本发明的一些实施方式，步骤D3中，所述封孔处理，时间为13min~20min。

所述封孔处理的作用是，以水溶性镁盐填充沉积有染色剂的、氧化膜上的微孔，避免微孔作为活性表面发生副反应，影响所述铝合金工件的外观。

根据本发明的一些优选的实施方式，所述应用，还包括在表面预处理、脱脂处理、碱洗处理、阳极氧化处理、染色处理，以及封孔处理后，进行水洗处理，以避免前一处理工艺给后一处理工艺带来污染。

与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果。

（1）本发明提供的封孔液，通过将A剂和B剂分开调配，降低了封孔处理的温度，延长了封孔液的使用寿命。

（2）本发明提供的封孔液，通过将A剂和B剂分开调配，可以满足各种厚度氧化膜的封孔，操作更灵活，适用范围更广。

（3）本发明提供的封孔液，通过成分调配，以镁盐替代镍盐，减少了重金属的应用，因此降低了成本，也缓解了对环境的影响。

（4）以本发明提供的封孔液处理的铝合金型材，封孔效果好，色差值小，耐腐蚀性能优良。

具体实施方式

以下是本发明的具体实施例，并结合实施例对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。

实施例1

本实施例制备一种封孔液，具体步骤如下：

S1.按表1所示配比，将硫酸镁、硫酸钴、十二烷基磺酸钠（SDS）、山梨糖配置成混合水溶液，得A剂；

S2.按表1所示配比，十二烷基苯磺酸钠（SDBS）、乙酸铵配置成混合水溶液，得B剂；

S3.将步骤S1所得A剂，和步骤S2所得B剂混合均匀，调节pH至5.1，得封孔液。

表1按质量计，封孔液配方。

对比例1

本对比例制备一种封孔液，具体步骤与实施例1的区别是：

不包括步骤S1~S2，即将表1中所有成分混合搅拌均匀，得封孔液。

对比例2

本对比例制备一种封孔液，具体步骤与实施例1的区别是：

不包括步骤S3，即A剂和B剂调配完成后，分开存放，而不进行混合。

对比例3

本对比例制备一种封孔液，具体与实施例1的区别是：

以相同质量的硫酸镍，替代实施例1中的硫酸镁，得封孔液。

应用例1

本应用例以实施例1所得封孔液对阳极氧化后的铝合金工件进行封孔。具体步骤如下：

D1.对铝合金工件进行表面机械预处理；

D2.将步骤D1所得铝合金工件放入60℃的脱脂液中处理80s，之后进行水洗；

D3.将步骤D2所得铝合金工件放入85℃的碱洗液中碱洗处理70s，之后水洗；

D4.将步骤D3所得铝合金工件放入21℃的氧化液中阳极氧化45min，之后水洗；

D5.将步骤D4所得铝合金工件放入染色液中进行着色，之后水洗；

D6.将步骤D5所得铝合金工件放入温度为65℃的，实施例1所得的封孔液，中进行封孔处理15min，并进行水洗。

应用例2

本应用例以对比例1所得封孔液对阳极氧化后的铝合金工件进行封孔。具体步骤与应用例1的区别是：

步骤D6中所用封孔液为对比例1所得封孔液。

应用例3

本应用例以对比例1所得封孔液对阳极氧化后的铝合金工件进行封孔。具体步骤与应用例1的差别是：

步骤D6中，封孔液的温度为90℃；所用封孔液为对比例1所得封孔液。

应用例4

本应用例以对比例2所得封孔液对阳极氧化后的铝合金工件进行封孔。具体步骤与应用例1的区别是：

D6：将步骤D5所得铝合金工件，先放入对比例2所得，温度为65℃的A剂中13min，再放入65℃的B剂中10min，并进行水洗。

应用例5

本应用例以对比例3所得封孔液对阳极氧化后的铝合金工件进行封孔。具体步骤与应用例1的区别是：

步骤D6中所用封孔液为对比例3所得封孔液。

检测例1

本检测例对应用例1~5所得铝合金工件进行了表征，具体表征方法及表征结果如下：

盐雾测试：按照编号为GB/T10125-2012的国标文件《人造气氛腐蚀试验盐雾试验》提供的方法进行测试，参考编号为GB/T6461-2002的国标文件提供的方法进行评级。盐雾试验机的型号为YWS-750。

封孔效果测试：按照编号为GB/T8013.1-2018的国标文件《铝及铝合金阳极氧化膜与有机聚合物膜检测方法第6部分6.5:封孔质量-6.5.4封孔笔试验》提供的方法进行检测。

色差检测：本发明采用的色差仪型号为：BYK-CAT.NO.6801。

封孔效果的测试结果如表2所示。

表2封孔效果是否通过的结果。

表2结果中，应用例1~3的结果表明：若A剂和B剂不分开调配，则在65℃的温度下不能完成封孔（应用例2）；若要完成封孔，则需提升温度至90℃（应用例3）。此结果说明，本发明提供的封孔液，确可降低铝合金表面处理过程中的温度，进而降低能耗。

表2结果中，应用例1和应用例4的结果表明：若不将A剂和B剂混合，而是分开使用，则达不到封孔效果。

盐雾测试的结果如表3所示。

表3盐雾测试结果

表3结果说明，本发明提供的封孔液，与含有镍的封孔液，可达到相同的封孔效果，而若不分开调配A剂和B剂（应用例3），则封孔效果较差，耐盐雾腐蚀性较差。

表4色差检测结果。

表4的结果显示，本发明提供的无镍封孔液，与工业常用的有镍封孔液，对铝合金型材进行封孔后，铝合金工件表面参数相似。这进一步证明了，本发明提供的封孔液，可以减少重金属的用量，进而降低对环境的污染。

综上，本发明提供的封孔液以及封孔液的制备方法，可有效降低铝合金表面处理的的能耗；且可取得与传统有镍封孔液相似的封孔效果，因此进一步节约了封孔液的成本，同时降低了对环境的污染。

上面结合实施例对本发明作了详细说明，但是本发明不限于上述实施例，在所属技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。

Claims (10)

1.一种封孔液，其特征在于，由A剂、B剂和pH调节剂制备而成，

所述A剂为水溶性镁盐、钴盐、表面活性剂a、表面润湿剂的混合水溶液；

所述B剂为表面活性剂b和pH缓冲剂的混合水溶液。

2.根据权利要求1所述的封孔液，其特征在于，所述表面活性剂a为十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠中的至少一种。

3.根据权利要求1所述的封孔液，其特征在于，所述镁盐为硫酸镁、硝酸镁、醋酸镁中的至少一种。

4.根据权利要求1所述的封孔液，其特征在于，所述钴盐为硫酸钴、醋酸钴、硝酸钴中的至少一种。

5.根据权利要求1所述的封孔液，其特征在于，所述表面润湿剂为甲醇、乙醇、异丙醇、丙三醇、山梨糖中的至少一种。

6.根据权利要求1所述的封孔液，其特征在于，所述表面活性剂b为十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠、硬脂酸中的至少一种。

7.根据权利要求1所述的封孔液，其特征在于，所述pH缓冲剂为乙酸铵。

8.一种如权利要求1～7任一项所述封孔液的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1.将所述水溶性镁盐、钴盐、表面活性剂a、表面润湿剂配置成混合水溶液，得所述A剂；

S2.将所述表面活性剂b和pH缓冲剂配置成混合水溶液，得所述B剂；

S3.将所述A剂和所述B剂混合，并调节pH，得所述封孔液。

9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，步骤S3中，所述pH为4.5～5.5。

10.一种权利要求1～7任一项所述封孔液在铝合金表面处理技术领域的应用。