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鋁型材陽極氧化膜無鎳無氟中溫封閉劑的研制與應(yīng)用

艾普斯   丨  2017.10.21   丨  3854

鋁型材陽極氧化膜無鎳無氟中溫封閉劑的研制與應(yīng)用

中溫封閉劑是一種溫度介于常溫與高溫之間、應(yīng)用于鋁型材陽極氧化膜孔封閉的化合復(fù)配物。傳統(tǒng)的中溫封閉劑一般是有鎳無氟即以乙酸鎳為主鹽的工藝配方。鑒于鎳離子對于環(huán)境的損害,本節(jié)主要淺述一種新開發(fā)的無鎳無氟型中溫封閉劑的研制過程及應(yīng)用前景。

1.?鋁型材中溫封閉機(jī)理的初探

中溫封閉被認(rèn)為是以下幾種作用的綜合效果:

(1)水合作用。雖然鋁型材中溫封閉溫度較之高溫封閉溫度要低,氧化鋁的水合作用緩慢,但在加入水合促進(jìn)劑的情況下,水化作用加速,反應(yīng)如下:

AlO?(陽極氧化膜)+H?O 水化促進(jìn)劑2AlOOH(勃姆體)

(2)水解作用。中溫封閉劑的金屬離子除可加速膜層的水合作用外,同時它們還會產(chǎn)生水解作用生成氫氧化物沉淀,沉積于膜孔內(nèi),加速封閉過程。

(3)化學(xué)轉(zhuǎn)化作用??變?nèi)部分微溶的鋁離子與封閉劑作用生成穩(wěn)定的化學(xué)轉(zhuǎn)化膜層,如可生成Al-M-O等類型的難溶化合物而起封閉作用(M代表金屬離子)。

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鋁型材圍欄

2.?中溫封閉劑

中溫封閉劑成分是由金屬離子的乙酸鹽和水化促進(jìn)劑、表面活性劑、防華劑等復(fù)配而成。幾方面協(xié)同作用、缺一不可。

(1)主鹽金屬離子的選擇:無鎳中溫封閉采用堿金屬,堿土金屬或其他二價或三價金屬的乙酸鹽,如鋅、鈷、錳、鋇、鈰以及鎂和鋰的乙酸鹽。鈷可代替鎳封孔但成本高;鈣、鎂等金屬很容易生成沉淀,鈰是稀土金屬,價格很貴。綜合封閉性能和價格因素,可以選擇以鋯為中溫封閉劑的主要金屬離子。

(2)水化促進(jìn)劑:水化促進(jìn)劑一般為胺類化合物,胺類化合物對水化反應(yīng)均有明顯的促進(jìn)作用,一般用量為2-3g/L,含量少,水合作用不充分;含量高則水化反應(yīng)快,鋁型材表面容易起粉。

(3)表面活性劑:表面活性劑能濕潤鋁型材表面,并降低表面張力,使封閉劑迅速達(dá)到鋁型材表面,一般選用極性溶劑和多羥基醇的聚合物,含量在0.1%-0.3%左右。

(4)防華劑:中溫封閉工藝要求溫度一般為55-70℃,由于溫度高于常溫,在不加防華劑的情況下,鋁型材表面易出現(xiàn)粉霜,特別是新配槽時更容易出現(xiàn)。為避免出現(xiàn)粉霜,一定得加防華劑,可作為防華劑的化合物有高分子羚基羥酸鹽,芳香族羥酸鹽、磷酸鹽,一般用量為1-2mL/L。

3.?三種封閉工藝比較

中溫封閉與高溫封閉及常溫封閉工藝的比較見下表:

三種封孔工藝比較

封閉分類

特點(diǎn)

比較要素

中溫封閉(以?;?span>LW-10為例)

高溫封閉

常溫封閉(冷封閉)

環(huán)境保護(hù)

無鎳、無氟、無重金屬離子污染,環(huán)保型

無氟、但有的高溫封閉劑中加有Ni2﹢,無重金屬,環(huán)保型

有鎳、有氟、對環(huán)境造成損害

溫度要求

50-65

95-105

25-35

槽液壽命

壽命長,可永久使用,抗雜質(zhì)離子能力強(qiáng)

壽命短,易老化,對水質(zhì)要求高

中等,要經(jīng)常排放部分槽液或者再生

工藝控制

簡易,只需控制金屬離子含量,幾乎不需分析

難,溫度不能低于95℃,pH值會變化,不穩(wěn)定

繁瑣,要控制pH值,Ni2﹢、Fˉ易失調(diào)

封閉質(zhì)量

1.?表面光滑,手感好;

2.?失重??;

3.?不發(fā)表,呈現(xiàn)鋁型材本色

1.?手感好;

2.?易起粉霜

1.?手感粗糙;

2.?封閉厚膜型材會發(fā)青;

3.?失重偏大

材質(zhì)要求

幾乎所有材質(zhì)都適應(yīng),對廢雜鋁不敏感,內(nèi)腔不出現(xiàn)黑點(diǎn)或黑斑

材質(zhì)差時易起粉,表面發(fā)灰

廢雜鋁封閉后,鋁型材表面黯淡無光,內(nèi)腔會出現(xiàn)黑點(diǎn)或黑斑

適用范圍

適用范圍廣,特別適合染色后的封閉和厚膜封閉

不適合厚膜封閉,但適合染色后封閉

不適應(yīng)染色后封閉,厚膜封閉Fˉ的作用會使染色后封閉出現(xiàn)流色

小結(jié)

綜合上述各項(xiàng)性能的比較,無鎳、無氟中溫封閉工藝代表了封閉技術(shù)的發(fā)展方向,特別是在降低能耗、污染,提高效益、改進(jìn)品質(zhì)和方便控制方面都具有高溫封閉與低溫封閉不可比擬的優(yōu)越性。從而可以預(yù)見:中溫封閉技術(shù)具有廣闊的發(fā)展前景。

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