铝及铝合金的钝化
铝及铝合金的钝化
深圳雷邦磷化液工程部编辑
摘要:铝及铝合金工件,无论是化学氧化或阳极氧化得到的氧化膜都是多孔的,易污染的,抗蚀性亦差,即令膜染色后亦应进行钝化戍封闭处理,以提高其耐蚀性。 一、铝及铝合金化学氧化后钝化
铝及铝合金工件化学氧化膜钝化处理见表1。
表1 铝及铝合金化学氧化后钝化液配方及工艺条件 配方号 1 2
溶液成分
含量 /g.L-1
温度 /℃
时间
烘烤温度 ≤90 ≤50
备注 适用于酸性氧化 适用于碱性氧化
重铬酸钾(K3Cr4O7)~~~10min
铬酐(CrO4)室温
5~15s
二、铝及铝合金阳极氧化后钝化
铝及铝合金阳极氧化后钝化膜处理见表2
三、铝及铝合金氧化膜封闭处理 1. 热水封闭 (1)原理
氧化膜表面和孔壁的Al2O3在热水(温度大于80℃)中发生水合反应,生成水合氧化铝,令氧化膜体积膨胀(膨胀率33%~100%),由于膜膨胀而使孔径变小最终封闭。反应式为: Al2O3 + H2O → 2AlO(OH) → Al2O3 ·H2O
热水用蒸馏水或去离子水,不用自来水,因自来水易生水垢吸附于孔中令膜透明度下降。普通自来水中的Cl-、SO42+、PO43-、Cu2+均有封孔,因而有害。 (2)工艺
温 度:95~100℃。
pH值:5. 5~6 (用乙酸调节)。 时 间:10~30min。 2. 蒸汽封闭
(1)原理 与热水封闭相同。
(2)特点 封闭速度快,不受pH值影响,膜的耐蚀性高。在着色孔封闭时,染料损失比热水封闭时少。缺点是:压力容器费用高;大型工件封闭,不能连续操作,厚氧化膜处理时易破裂,成本较高。 (3)工艺
温度:100~110℃。 压力:0. 05~0. 1 MPa。
时间(按膜厚度计):4~5min/μm。 3金属盐封闭
将阳极氧化膜浸在金属盐溶液中进行封闭,称为金属盐封闭。所用金属盐有铁、钻、镍、辐、锌、铜、铝等醋酸盐,硝酸盐,硫酸盐。其封孔机理是:金属盐水溶液进人阳极氧化膜微细孔发生水解,产生氢氧化物沉淀,将孔封闭,目前常用有重铬酸盐封闭及水解盐封闭。 (1)重铬酸盐封闭
①原理在重铬酸盐水溶液中,氧化吸附了重铬酸盐后发生化学反应,生成碱式铬酸铝[Al(OH)CrO4]和重铬酸铝[Al(OH)Cr2O7],这些生成物填充进膜孔隙,从而起到封孔作用。 ②溶液配方及工艺条件见表3.
表3 重铬酸盐封闭溶液配方及工艺条件
项目
重铬酸钾/g.L-1碳酸钠/g.L-1氢氧化钠/g.L-1PH值 温度/℃ 时间/min
配方
100 18 (或13) 6~7 90~95 2~5
40~55
6.5~7 90~95 20~30
15 4 3 6.5~7.5 90~95 2~5
③几点注意事项
a. 工件要求封闭处理前,工件一定要清洗干净,以免将酸带入封闭槽中。此外,应防止工件与槽接触,以免破坏氧化膜。
b. 二对封闭液中杂质进行限制当SO42+ > 0. 2g/L时,可加人适量铬酸钙(CaCrO4)沉淀过滤排除,否则会令封闭工件色变淡且发白;当SO42+ > 0.02g/L时,可添加硫酸铝钾[K2Al2(SO4)4.24H2O]0.1~0.15g/L,否则会令封闭工件发白,耐蚀性下降。当Cl- > 1.5 g/L时,封闭液需稀释或更换,否则会对工件氧化膜产生腐蚀。 (2)水解盐类封闭
①原理利用金属盐被氧化膜吸附后,发生水解作用,生成氢氧化物沉淀,填充在孔隙内,达到封闭目的。常用金属盐有Co、Ni盐类,反应式为: NiSO4 + 2H2O → Ni(OH)2↓+ H2SO4封孔过程如下。
a. 水合过程产物(透明物)将孔封住。
b. 加水分解。在微孔中产生氢氧化物沉淀。
c. 这些沉淀物与染料分子发生化学反应,形成金属铬合物。 ②水解盐封闭溶液配方及工艺条件见表4。
表4 水解盐封闭溶液
配方
序号
成分
含量/g.L-1
PH值
工艺条件 温度/℃
时间/min
硫酸镍(NiSO4.7H2O)1
硫酸钴(CoSO4.7H2O)4.5~5.5
乙酸钠(CH3COONa.3H2O)4.8
80~85
10~20
硼酸(H3BO3)
乙酸钠(CH3COONa.3H2O)
2
乙酸钴(CH3COO)2Co.4H2O)乙酸镍(CH3COO)2Ni.4H2O)
3
乙酸钴(CH3COO)2Co.4H2O)
5.5 0.1 5.5 1.0
5.5
沸点4.5~5.5
80~85
10~15
硼酸(H3BO3)硼酸(H3BO3)