本發(fā)明涉及金屬金表面處理技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種鋁合金陽(yáng)極氧化膜無(wú)鎳無(wú)氟低溫封閉劑。
背景技術(shù)：
鋁及鋁合金經(jīng)陽(yáng)極氧化后生成氧化膜，表面分布著規(guī)則的微孔，孔隙率約為5％-30％。這些孔隙為環(huán)境中的一些污物進(jìn)入膜機(jī)體提供了通道，同時(shí)剛氧化完的膜層的硬度、耐磨和耐蝕性較差。因此，氧化膜封孔是鋁制品行業(yè)必不可少的工序。目前，封孔處理的方法很多，主要有：水和封閉法、水解鹽封閉法、有機(jī)酸封閉法和鎳氟體系低溫封閉法等。水和封閉法中封孔的溫度高，能耗大，耗時(shí)長(zhǎng)且封孔的品質(zhì)難以保證。水解鹽封閉法的原理是金屬鹽水溶液進(jìn)入陽(yáng)極氧化膜微孔內(nèi)發(fā)生水解，產(chǎn)生金屬鹽氫氧化物沉淀將微孔封閉，所用的金屬鹽主要是鎳鹽。有機(jī)酸封閉法，封閉后的工件表面附有一層白色的油膜，影響外觀和使用，在后續(xù)工序除去油膜的同時(shí)易將封閉劑從陽(yáng)極氧化膜中清洗掉。低溫(常溫)鎳氟金屬鹽封閉法中處理速度快、能耗低、封孔效果好，但是氟離子濃度需頻繁調(diào)整，給工藝穩(wěn)定性帶來(lái)極大的危害，由于鎳、氟的使用，將會(huì)對(duì)環(huán)境造成較大的污染。
國(guó)內(nèi)現(xiàn)有技術(shù)公開(kāi)了一些關(guān)于鋁及鋁合金陽(yáng)極氧化膜封閉劑的研究，專利CN101665970A公開(kāi)了鋁及鋁合金陽(yáng)極氧化膜常溫封閉劑及封閉方法，以NiF2、三乙醇胺、六次甲基四胺、十二烷基磺酸鈉、粉霜抑制劑為原料，制備得封閉劑，成本低、配置簡(jiǎn)單、操作容易，提高了氧化膜的抗污染能力、耐蝕性能且電絕緣性能好。
專利CN103952743A公開(kāi)了一種中溫鋁氧化后處理劑，主要成分為醋酸鹽、顏色改良劑、分散劑、表面潤(rùn)濕劑等，封孔劑的封孔速度快，封孔膜層無(wú)粉霜且具有優(yōu)異的光亮性、平整性和抗腐蝕性等優(yōu)點(diǎn)，但是其選用的醋酸鹽為醋酸鎳。
專利CN103590086A公開(kāi)了一種鋁合金無(wú)鎳封孔劑及其封孔處理工藝，以氟鈦酸、緩蝕劑和螯合劑為原料制得封孔劑，操作簡(jiǎn)單，不含鎳離子，廢水易處理，易于大規(guī)模生產(chǎn)。
上述專利的封閉液中均含有Ni2+或F-，Ni2+可造成嚴(yán)重的環(huán)境污染，危害人體健康，損害人體器官，而F-會(huì)損害呼吸系統(tǒng)，造成急性氟中毒，且對(duì)環(huán)境有污染，較多的氟化物使后續(xù)污水處理困難，不滿足國(guó)家環(huán)保要求。
因此，開(kāi)發(fā)一種既不含鎳、氟等對(duì)人體和環(huán)境有害的元素，安全環(huán)保，又能快速滲透、性能穩(wěn)定，且封孔后工件表面光亮性好、耐磨性和抗腐蝕性高的鋁合金陽(yáng)極氧化封閉劑顯得尤為重要。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種鋁合金陽(yáng)極氧化膜無(wú)鎳無(wú)氟低溫封閉劑，通過(guò)改變配方中的組分及配比，配方中不含鎳、氟等對(duì)人體和環(huán)境有害的元素，使得制備得的封閉劑安全環(huán)保，又能快速滲透、性能穩(wěn)定，且封孔后工件表面光亮性好、耐磨性和抗腐蝕性高。
為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明的技術(shù)方案為：一種鋁合金陽(yáng)極氧化膜無(wú)鎳無(wú)氟低溫封閉劑，其創(chuàng)新點(diǎn)在于：所述封閉劑的原料以1L計(jì)為：金屬鹽，8-16g；穩(wěn)定劑，0.5-3g；緩蝕劑，0.8-2.5g；氧化劑，0.3-1g；表面活性劑，0.2-4g；pH緩沖劑，3.5-16g；去離子水，添加量為其余原料混合后加去離子水定容至1L的量。
進(jìn)一步地，所述的金屬鹽包括醋酸鈦、硝酸釤、醋酸鋅、硝酸鎘、氯化釔和氯化鈰中的至少一種。
進(jìn)一步地，所述的穩(wěn)定劑為羧酸鹽衍生物的分子結(jié)構(gòu)式為：
其中，R1、R4為氫原子、甲基和乙基中的一種，R2、R3為羥基、氨基、膦酸基、乙基和羥甲基中的一種。
進(jìn)一步地，所述的緩蝕劑為有機(jī)羧酸，分子結(jié)構(gòu)式為：
其中，R5為氫原子、甲基、羧基甲基、羥甲基、羥乙基和芐基中的一種，R6為氫原子、羥基、氨基、甲基、羥甲基和羥乙基中的一種。
進(jìn)一步地，所述的氧化劑為高錳酸鉀。
進(jìn)一步地，所述的表面活性劑為AB型嵌段高分子表面活性劑，分子結(jié)構(gòu)式為：
其中，R7為氫原子、羧基、異丙基和甲酯基中的一種，R8為羥基、芐基、對(duì)甲基苯基和氫原子中的一種。
進(jìn)一步地，所述的pH緩沖劑包括醋酸、醋酸鈉、氨水、領(lǐng)苯二甲酸氫鉀、磷酸二氫鉀和磷酸中的至少兩種。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于：本發(fā)明鋁合金陽(yáng)極氧化膜無(wú)鎳無(wú)氟低溫封閉劑，與傳統(tǒng)配方相比，增加了緩蝕劑、表面活性劑和pH緩沖劑，緩蝕劑以適當(dāng)?shù)臐舛群托问酱嬖谟诜忾]劑中時(shí)，可以防止或減緩材料及設(shè)備腐蝕；表面活性劑在溶液的表面能定向排列，并能使表面張力顯著下降，具有乳化和潤(rùn)濕功能；pH緩沖劑可以改變?nèi)芤旱乃岫戎?.5～6.5，保證了封孔反應(yīng)的pH條件，進(jìn)而使封閉劑具有快速滲透功能，能夠?qū)⑽⒖壮浞址忾]，有效提高了金屬表面的抗蝕性能；且封閉劑物理及化學(xué)穩(wěn)定性能佳，添加劑不易分解且能長(zhǎng)期使用，節(jié)約了生產(chǎn)成本；用于工件維護(hù)使用時(shí)，不需要添加其他添加劑，且封孔后工件表面光亮性佳，耐磨性和硬度大大提高，有效避免了因封孔效果不佳而出現(xiàn)的部分微孔未封閉、封孔后工件表面有粉霜和封孔后氧化膜抗蝕差等問(wèn)題。
具體實(shí)施方式
本發(fā)明鋁合金陽(yáng)極氧化膜無(wú)鎳無(wú)氟低溫封閉劑，該封閉劑的原料以1L計(jì)為：金屬鹽，8-16g；穩(wěn)定劑，0.5-3g；緩蝕劑，0.8-2.5g；氧化劑，0.3-1g；表面活性劑，0.2-4g；pH緩沖劑，3.5-16g；去離子水，添加量為其余原料混合后加去離子水定容至1L的量。
具體地，金屬鹽包括醋酸鈦、硝酸釤、醋酸鋅、硝酸鎘、氯化釔和氯化鈰中的至少一種；穩(wěn)定劑為羧酸鹽衍生物的分子結(jié)構(gòu)式為：
其中，R1、R4為氫原子、甲基和乙基中的一種，R2、R3為羥基、氨基、膦酸基、乙基和羥甲基中的一種；緩蝕劑為有機(jī)羧酸，分子結(jié)構(gòu)式為：
其中，R5為氫原子、甲基、羧基甲基、羥甲基、羥乙基和芐基中的一種，R6為氫原子、羥基、氨基、甲基、羥甲基和羥乙基中的一種；氧化劑為高錳酸鉀；表面活性劑為AB型嵌段高分子表面活性劑，分子結(jié)構(gòu)式為：
其中，R7為氫原子、羧基、異丙基和甲酯基中的一種，R8為羥基、芐基、對(duì)甲基苯基和氫原子中的一種；pH緩沖劑包括醋酸、醋酸鈉、氨水、領(lǐng)苯二甲酸氫鉀、磷酸二氫鉀和磷酸中的至少兩種。
實(shí)施例1
本實(shí)施例鋁合金陽(yáng)極氧化膜無(wú)鎳無(wú)氟低溫封閉劑，該封閉劑的原料以1L計(jì)為：金屬鹽，8g；穩(wěn)定劑，3g；緩蝕劑，2.5g；氧化劑，1g；表面活性劑，4g；pH緩沖劑，16g；去離子水，添加量為其余原料混合后加去離子水定容至1L的量。
本實(shí)施例中金屬鹽包括5g醋酸鈦和3g氯化釔，穩(wěn)定劑為羧酸鹽衍生物，分子結(jié)構(gòu)式為：
其中，R1為氫原子，R2為氨基，R3為氨基，R4為甲基；緩蝕劑為有機(jī)羧酸，分子結(jié)構(gòu)式為：
其中，R5為氫原子，R6為甲基；表面活性劑為AB型嵌段高分子表面活性劑，分子結(jié)構(gòu)式為：
其中，R7為異丙基，R8為芐基；pH緩沖劑包括8g醋酸和8g醋酸鈉。
實(shí)施例2
本實(shí)施例鋁合金陽(yáng)極氧化膜無(wú)鎳無(wú)氟低溫封閉劑與實(shí)施例1相比，各組分不變，只改變各組分的配比。
本實(shí)施例封閉劑的原料以1L計(jì)為：金屬鹽，16g；穩(wěn)定劑，0.5g；緩蝕劑，0.8g；氧化劑，0.3g；表面活性劑，0.2g；pH緩沖劑，3.5g；去離子水，添加量為其余原料混合后加去離子水定容至1L的量。
本實(shí)施例中金屬鹽包括10g醋酸鈦和8g氯化釔，穩(wěn)定劑為羧酸鹽衍生物，分子結(jié)構(gòu)式為：
其中，R1為氫原子，R2為氨基，R3為氨基，R4為甲基；緩蝕劑為有機(jī)羧酸，分子結(jié)構(gòu)式為：
其中，R5為氫原子，R6為甲基；表面活性劑為AB型嵌段高分子表面活性劑，分子結(jié)構(gòu)式為：
其中，R7為異丙基，R8為芐基；pH緩沖劑包括2g醋酸和1.5g醋酸鈉。
實(shí)施例3
本實(shí)施例鋁合金陽(yáng)極氧化膜無(wú)鎳無(wú)氟低溫封閉劑與實(shí)施例1相比，各組分不變，只改變各組分的配比。
本實(shí)施例封閉劑的原料以1L計(jì)為：金屬鹽，12g；穩(wěn)定劑，1.75g；緩蝕劑，1.65g；氧化劑，0.65g；表面活性劑，3.1g；pH緩沖劑，9.75g；去離子水，添加量為其余原料混合后加去離子水定容至1L的量。
本實(shí)施例中金屬鹽包括8g醋酸鈦和4g氯化釔，穩(wěn)定劑為羧酸鹽衍生物，分子結(jié)構(gòu)式為：
其中，R1為氫原子，R2為氨基，R3為氨基，R4為甲基；緩蝕劑為有機(jī)羧酸，分子結(jié)構(gòu)式為：
其中，R5為氫原子，R6為甲基；表面活性劑為AB型嵌段高分子表面活性劑，分子結(jié)構(gòu)式為：
其中，R7為異丙基，R8為芐基；pH緩沖劑包括5g醋酸和4.75g醋酸鈉。
本發(fā)明提供的鋁合金陽(yáng)極氧化膜無(wú)鎳無(wú)氟低溫封閉劑與市售的封閉劑的性能比較如下表所示：
由上表可以看出，本發(fā)明所制備的無(wú)鎳無(wú)氟低溫封閉劑主要應(yīng)用于鋁合金陽(yáng)極氧化膜中的微孔閉合；封閉劑高效環(huán)保，不含鎳、氟等對(duì)人體和環(huán)境有害的元素；且本發(fā)明封閉劑所制備的無(wú)鎳無(wú)氟低溫封閉劑用于對(duì)鋁件進(jìn)行封孔維護(hù)，不需要添加其他組分的添加劑；具有快速滲透功能，能夠?qū)⑽⒖壮浞址忾]，有效提高了金屬表面的抗蝕性能；封閉劑物理及化學(xué)穩(wěn)定性能佳，添加劑不易分解且能長(zhǎng)期使用，節(jié)約了生產(chǎn)成本；封孔后工件表面光亮性佳，耐磨性和硬度大大提高。有效避免了因封孔效果不佳而出現(xiàn)的部分微孔未封閉、封孔后工件表面有粉霜和封孔后氧化膜抗蝕差等問(wèn)題。
以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理和主要特征以及本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本發(fā)明不受上述實(shí)施例的限制，上述實(shí)施例和說(shuō)明書(shū)中描述的只是說(shuō)明本發(fā)明的原理，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下，本發(fā)明還會(huì)有各種變化和改進(jìn)，這些變化和改進(jìn)都落入要求保護(hù)的本發(fā)明范圍內(nèi)。本發(fā)明要求保護(hù)范圍由所附的權(quán)利要求書(shū)及其等效物界定。