铝材常温封孔的影响因素有:封孔液中的封孔物质镍盐、氟离子、封孔添加剂及其含量,这3个因素是决定铝材封孔效果的关键性因素;溶液的ph值、温度和封孔时间是影响铝型材封孔的重要条件因素;而提高槽液的洁净度、减小杂质的含量是铝材封孔的重要---,经过试验表明,---铝材常温封孔适宜生产工艺条件很重要。
封孔工艺的优化
工艺流程一般工业上均采用如下的生产工艺流程:常温脱脂***水洗***碱蚀***水洗***水洗***出光***水洗***水洗***阳极氧化***二次水洗***封孔***二次水洗;
一、---浓度优化:生产实践表明,当其它工艺条件不变时,随着---浓度的增大,阳极氧化过程中---对氧化膜的溶解作用明显加强,氧化膜孔锥度加大,封孔变得困难,因而封孔时间需要适当延长。一般情况下,---浓度超过185g/l即对厚膜的染斑试验产生明显影响,但---溶度过低,阳极氧化膜着色性能不佳,故实际生产中,需要权衡控制在合理范围内。
二、镍离子溶度优化:封孔是通过镍离子进入氧化膜孔、水解沉淀得以实现的。镍氟体系常温快速封孔的机理是溶解一沉积反应,反应产物(塞孔物质)主要由ni(oh)、a1ooh、alf3组成,是金属盐的水解沉积、水化反应和形成化学转化膜三种作用的综合结果。镍离子填充速度直接影响封孔速度,其含量对封孔影响很大,镍离子溶度越高,封孔越好。
但是常温封孔对坯料挤压色差掩盖作用十分有限,含量过高氧化膜底色发青,色差明显。故镍离子浓度控制在1.0~1.3g/l为宜,实际生产中镍离子在0.9g/l以上即可---封孔。
三、氟离子溶度优化:氟离子对氧化膜起电中和作用,膜表面电性转负,有利于镍离子向孔内扩散和水解。另一方面,氟离子半径小,可以吸附在膜孔内,与孔壁的氧化膜反应生成氟铝络合物,从而使孔内铝离子积累和ph升高,有利于ni向膜孔内表面的迁移和水解,生产实践表明,氟离子浓度在0.3~0.6g/l为宜,过高易起粉,过低则封孔---。
同时在封孔过程中,氟离子消耗速度比镍离子快,故需经常补充,但不单独添加---氨或nh4hf2,一则易造成槽液老化;二则易引起槽液ph起伏过大;三则添加物易与镍离子起络合反应造成实际补充到槽液中的游离态氟离子十分有限。
四、ph值优化:提高槽液ph值,能有效降低氟离子消耗,促进镍离子的吸收,封孔提高。但ph值太高时镍盐易水解,槽液浑浊---,型材表面容易产生白灰,槽液ph值太低时,不---造成镍盐水解,达不到封孔效果。依生产实践,新槽ph一般控制在5.8-6.2封孔效果比较好,老槽ph控制在6.0-6.5为宜。
五、封孔温度优化:温度太低时,f与氧化膜反应弱,不---引起镍盐水解,影响封孔效果,常温封孔槽冬天一般也需要加温维持在一定温度。正常情况下,封孔温度越高,封孔时间可以适当缩短。老槽或者氟离子含量低于0.3g/l槽,往往需要加热到30℃以上才能正常封孔。依生产实践,当封孔温度低于25℃或高于35℃均会出现封孔---。
六、封孔时间优化:封孔先做的部位是氧化膜膜口处,随时间增加,逐渐深入膜孔内部从而完成封孔,在整个封孔过程中,前半段时间封孔速度快,后半段时间封孔速度慢。
依生产实践,白料、喷砂料、色料封孔时间存在较大差异,不能一味根据膜厚高低按比例分配封孔时间,尤其是古铜料和黑料,虽然氧化膜膜底会沉积3-8um着色微粒,但过短的封孔时间会造成脱色黏胶危险。封孔时间稍长即容易起灰,需要车间操作者根据实际情况决定封孔时间。由于现代添加剂的发展,目前市场上已出现长时间(30分钟)封孔不起灰的封孔剂,这对自动化生产十分有利。
七、陈化过程优化:封孔过程中氧化膜根部未完全封闭,需要陈化一段时间。正常工艺条件下,封孔后自然陈化1-3天内即可达到---,但是自然封孔膜抗热裂性能不佳,部分厚膜料在外暴晒一段时间即会出现明显裂纹。采用热纯水陈化能---提高氧化膜热裂性,热纯水电导率不大于50;温度60-80℃;时间1um/min;热水洗温度对表面影响比较明显,过高的陈化温度会起灰。
铝的表面处理技术中阳极氧化是应用广泛与成功的技术,也是研究和开发深入与比较深的技术。铝的阳极氧化膜具有一系列---的性能,可以满足多种多样的需求,因此被誉为铝的一种常用的表面保护膜。阳极氧化工艺也是表面处理厂中比较常见的一种工艺。
铝合金挤压型材阳极氧化后广泛用于建筑物的门窗、幕墙和卷帘,新世纪初我国建筑物用铝材接近铝总消费的30%,而建筑铝型材中阳极氧化占据市场60%以上。随着时间的推移和技术的发展,阳极氧化铝的应用领域也是越来越广的,下面就由杰昌电镀来介绍一下铝阳极氧化膜的特性。
(1)耐蚀性。铝阳极氧化膜可以有效保护铝基体不受腐蚀,阳极氧化膜显然比自然形成的氧化膜性能---,膜厚和封孔直接影响其耐腐蚀性能。
(2)硬度和耐磨性。铝阳极氧化的硬度比铝基体高得多,基体的硬度为hv100,普通阳极氧化膜的硬度约为hv300,而硬质氧化膜可达hv500以上.耐磨性与硬度的关系是一致的。
(3)装饰性。铝阳极氧化膜可保护抛光表面的金属光泽,阳极氧化膜还可以染色和着色,获得和保持丰富多彩的外观。
(4)有机涂层和电镀层附着性。铝阳极氧化膜是铝表面接受有机涂层和电镀层的一种方法,它有效地提高表层的附着力和耐蚀性。
(5)电绝缘性。铝是良导体,氧化公司,铝阳极氧化膜是高电阻的绝缘膜。绝缘击穿电压大于30v/um,特殊制备的高绝缘膜甚至达到大约200v/um。
(6)透明性。铝阳极氧化膜本身透明度---,铝的纯度愈高,则透明度愈高。铝合金材料的纯度和合金成分都对透明性有影响。
(7)功能性。利用阳极氧化膜的多样性,在微孔中沉积功能性微粒,可以得到各种功能性材料。正在开发中的功能部件能有电磁功能、催化功能、传感功能和分离功能等。
传统的铝及铝合金阳极氧化方法根据电解液类型不同可分为两大类:(1)酸性溶液阳极氧化法,例如---法、草酸法、---法和磷酸法等。上述方法处理的铝制品表面为多孔型氧化物薄膜,其外观---,且有优良的防腐蚀性能和耐磨性能,是工业生产中的主要阳极氧化方法。(2)中性溶液(ph值5~7),如硼酸-硼酸钠混合水溶液或酒石酸铵、柠蒙酸水溶液中的阳极氧化法,这类方法得到的一般为阻挡型氧化物薄膜。近年来对---法氧化液中添加卤化胺类-金属(半金属)卤化物的络合物,可提高铝表面氧化层的沉积速度,并可使用更高的阳极电流密度而不烧损氧化膜,所得到的氧化膜均匀致密,有---的光泽性、耐磨性和抗腐蚀性,且易于着色。铝合金尤其是. al-si ,由于硅组元偏析,氧化膜溶解速度大及铝制件边角氧化膜易烧损等,很难形成的氧化膜,因此,目前探索将木质素、木质素酸或其他盐类添加到酸性阳极氧化电解液中,可以提高铝表面氧化层的厚度与硬度,并发展了铝合金(如zl102、ld2-cs等)硬质阳极氧化工艺,其厚度 可达35~40 μm,甚至能达到95~111μm,硬度也提高很多。木质素添加剂之所以能---提高氧化膜的厚度和硬度,主要由于它是一种阴离子表面活性剂,同时也是al3+的络合剂,它能优先吸附在高电流密度处并放电使电场分布均匀,而且也能起到缓冲作用,抑制氧化膜的溶解。为了进一步提高氧化效果,creffield等人研究开发了双阶段阳极氧化处理新工艺。该工艺特点是一阶段用硼酸盐水溶液,第二阶段则使用稀---等普通电解液。此外,脉冲法阳极氧化工艺作为---铝表面氧化膜耐磨、耐蚀性、增加外观色泽等已得到应用。
建立在上述阳极氧化技术基础上发展起来的铝合金表面微弧氧化新技术,可在铝合金表面生成α-al2o3相的陶瓷氧化层,厚度可达200 μm以上,显微硬度---hv3000,耐磨性、耐蚀性、耐高温冲击、电绝缘等性能均优于阳极氧化层。
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