一种铝及铝合金阳极氧化膜新型封闭剂及其制备方法与流程

本发明涉及铝合金阳极氧化膜后处理技术领域，具体为一种铝及铝合金阳极氧化膜新型封闭剂及其制备方法。

背景技术：

铝及其合金材料因为重量轻，强度高，加工成型性能好，经过表面处理后，能得到色系众多，光亮，砂面等各种不同观感的外表，并具有优良的耐腐蚀性能，因而广泛用于灯饰，家具，建材，到摩托车，汽车，工程机械，航空航天等从民用到军用的各个领域。在铝表面处理中，铝氧化后对氧化多孔膜进行封孔，阻止腐蚀介质通过氧化膜孔腐蚀基体，是提高铝耐腐蚀性能的重要方式之一。

当前工业上常用的成熟铝阳极氧化膜的封闭技术是沸水封孔剂，镍盐封孔和无镍高温封孔，然而沸水封孔能耗高，封闭后的表面易起灰，所以应用受限，镍盐封孔解决了沸水封孔易起灰的问题，工艺成熟稳定，然而因为镍盐封孔含有金属镍，部分人群对镍过敏，另一方面因为封闭剂中含有大量的重金属离子镍，对自然生态危害严重，欧美各国及我国对此类金属离子制定了严格的排放标准，封闭后的废液必须经严格处理后才能排放，导致镍盐封孔污水处理成本高，因此发展无镍封孔成了近些年来国内外的研究热点。

目前国内外开发的无镍封闭剂，主要是以中高温的碱金属，碱土金属和稀土金属盐为主盐，使用温度通常在70-100度，因此能耗高，推广和使用受到很大的限制，使用稀土金属，成本高，且引入了铝本身之外的金属离子。us5478415使用碱金属盐锂盐为主盐，封孔温度高于80度，gb2254622使用碱土金属盐作为主盐，封孔温度高于70度。cn101323965使用碱土金属和碱金属作为主盐，使用温度高于75度。

us3822156使用三乙醇胺在100度进行封孔，us4031275使用氨水在28-50度进行封孔，这两种工艺中的使用的封孔物质，既有氨基，又有羟基，羟基和氨基均能与铝进行键合。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种铝及铝合金阳极氧化膜新型封闭剂及其制备方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种铝及铝合金阳极氧化膜新型封闭剂，包含如下按体积质量计的组分：主盐4-6g/l、促进剂ⅰ1-3g/、促进剂ⅱ2-5克/升、ph缓冲剂0.2-0.5克/升、表面活性剂0.2-0.3克/升、余量为去离子水。

进一步的，所述主盐为一种或多种有机铝盐，所述有机铝盐包含但不限于以下物质：二羟基氨基乙酸铝、氨基铝、异丙醇铝、异辛酸铝、柠檬酸铝、酒石酸铝。

进一步的，所述的促进剂ⅰ为一种或多种多羟基酸，所述多羟基酸包括但不限于以下物质：柠檬酸、酒石酸、马来酸、赤霉素、没食子酸、10-羟基癸酸、磺基琥珀酸、乳酸、苹果酸、抗坏血酸、阿魏酸。

进一步的，所述促进剂ⅱ为一种或多种有机胺，所述有机胺包括但不限于以下物质：一乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、一乙胺、二乙胺、三乙胺。

进一步的，所述ph缓冲剂为一种或多种铵盐，所述铵盐包括但不限于醋酸铵、硝酸铵、硫酸铵、硼酸铵。

进一步的，所述表面活性剂为氧化铵表活，所述氧化铵表活包括但不限于十四烷基二甲基氧化铵，十二烷基二甲基氧化铵，月桂基二甲基氧化铵，椰油酰胺丙基氧化铵，月桂酰胺丙基氧化铵。

一种铝及铝合金阳极氧化膜新型封闭剂的制备方法，包括以下步骤：

(1)将1/2所需量的去离子水加入反应容器中，加热至30-40℃；

(2)在搅拌下，依次加入主盐、促进剂ⅰ、促进剂ⅱ、ph缓冲剂、表面活性剂以及剩余的去离子水；

(3)搅拌5-20分钟；

(4)测试调整ph到6.5-7.5；

(5)继续搅拌5-20分钟。

进一步的，包括以下步骤：(1)将铝合金工件进行脱脂除油；(2)水洗；(3)碱腐蚀或化学抛光；(4)水洗；(5)除渍去灰；(6)阳极氧化；(7)水洗；(8)采用本发明封闭剂进行封闭处理；(9)水洗；(10)干燥。

进一步的，所述封闭剂的ph值为6.5-7.5，封闭温度30-40℃，封闭时间10-20分钟。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、该铝及铝合金阳极氧化膜新型封闭剂及其制备方法以和铝本身相同的铝盐做为主盐，以多羟基酸和有机胺作为促进，提供了一种不含金属镍、镁、钙、锂盐及氟离子，在较低温度下使用的新型环保封闭剂，因而解决了当前无镍封孔剂中含有铝之外的金属盐和高温下使用能耗高，操作维护麻烦的问题；

2、本发明的封孔工艺，使用和操作维护方便，能耗低，污水处理简单，污水处理成本低；

3、本发明的新型环保封闭剂的封闭效果与镍盐封闭相当，满足gb/t8753.2－2005要求。

具体实施方式

为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。

下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

一种铝及铝合金阳极氧化膜新型环保封闭剂，包含如下按体积质量计的组分：

所述新型环保封闭剂的制备方法包括以下步骤：

(1)将1/2所需量的去离子水加入反应容器中，加热至30-40℃；

(2)在搅拌转速为100转/分钟下，依次加入二羟基氨基乙酸铝，赤霉酸，一乙醇胺，硝酸铵，十二烷基二甲基氧化铵，以及剩余的去离子水；

(3)搅拌10分钟，搅拌转速为60转/分钟；

(4)测试调整ph到7；

(5)继续搅拌10分钟，搅拌转速为60转/分钟。

实施例2

一种铝及铝合金阳极氧化膜新型环保封闭剂，包含如下按体积质量计的组分：

所述新型环保封闭剂的制备方法(2)中依次加入氨基铝、10-羟基癸酸、一乙醇胺、硫酸铵、十二烷基二甲基氧化铵，以及剩余的去离子水，其余步骤与实施例1的相同。

实施例3

一种铝及铝合金阳极氧化膜新型环保封闭剂，包含如下按体积质量计的组分：

所述新型环保封闭剂的制备方法(2)中依次加入异丙醇铝、没食子酸、二乙醇胺、硼酸铵、十四烷基二甲基氧化铵，以及剩余的去离子水，其余步骤与实施例1的相同。

实施例4

一种铝及铝合金阳极氧化膜新型环保封闭剂，包含如下按体积质量计的组分：

所述新型环保封闭剂的制备方法(2)中依次加入异辛酸铝、柠檬酸、二乙醇胺、醋酸铵、十四烷基二甲基氧化铵，以及剩余的去离子水，其余步骤与实施例1的相同。

实施例5

一种铝及铝合金阳极氧化膜新型环保封闭剂，包含如下按体积质量计的组分：

所述新型环保封闭剂的制备方法(2)中依次加入柠檬酸铝、磺基琥珀酸、三乙醇胺、醋酸铵、月桂基二甲基氧化铵，以及剩余的去离子水，其余步骤与实施例1的相同。

实施例6

一种铝及铝合金阳极氧化膜新型环保封闭剂，包含如下按体积质量计的组分：

所述新型环保封闭剂的制备方法(2)中依次加入酒石酸铝、马来酸、三乙醇胺、醋酸铵、椰油酰胺丙基氧化铵，以及剩余的去离子水，其余步骤与实施例1的相同。

实施例7

一种铝及铝合金阳极氧化膜新型环保封闭剂，包含如下按体积质量计的组分：

所述新型环保封闭剂的制备方法(2)中依次加入二羟基氨基乙酸铝、氨基铝、赤霉酸、一乙醇胺、硝酸铵、椰油酰胺丙基氧化铵，以及剩余的去离子水，其余步骤与实施例1的相同。

实施例8

一种铝及铝合金阳极氧化膜新型环保封闭剂，包含如下按体积质量计的组分：

所述新型环保封闭剂的制备方法(2)中依次加入二羟基氨基乙酸铝、异丙醇铝、赤霉酸、一乙醇胺、硫酸铵、椰油酰胺丙基氧化铵，以及剩余的去离子水，其余步骤与实施例1的相同。

对比实施例1

沸水封孔

纯水

温度100度

ph6-7

时间13分钟

对比实施例2

对比实施例3

封孔性能测试

1、失重测试

按照gb/t8753.1-2017铝及铝合金阳极氧化氧化膜封孔质量的评定方法第1部分：酸浸蚀失重法，将封孔处理后的各试验片浸泡于磷酸-铬酸水溶液中，测定单位面积的试片的减重，数值越小，则表示封孔度越好。

2、耐污染性-附着污物去除性试验

将封孔后的各试验片在室温下放置1天，用油性黑色万能笔油墨在表面标记出，并静置30秒，接着，用浸染有水或异丙醇的盒式纸巾进行搽拭，按照下述评价基准进行评价：

0级：轻擦拭时，能够完全去除印记；

1级：强力擦拭时，能够去除印记；

2级：即使强力擦拭，也会残留若干的印记痕迹；

3级：去不掉印记的黑色。

通过使用水擦拭，若评价为低于1级，则可评价为实际使用中没问题。

3、外观评价

通过目视观察封孔后的试片表面的起粉，起雾，或者由它们导致的干涉虹膜的发生状态，并按照下述评价基准进行评价：

0级：完全未发生起粉，起雾，或者由它们导致的干涉虹膜，外观良好；

1级：略微发生起粉，起雾，或者由它们导致的干涉虹膜，但是外观没有问题的程度；

2级：发生了起粉，起雾，或者由它们导致的干涉虹膜，产生了轻度的外观不良；

3级：强烈发生起粉，起雾，或者由它们导致的干涉虹膜，产生了严重的外观不良。

4、抗胶粘测试

用市面上通用铝型材的高粘覆膜纸粘贴在封孔后的试片表面，放置24小时后，快速撕掉覆膜纸，并观察覆膜纸上胶残留的状态，然后按照下述评价基准进行评价：

0级：表面干净清洁，完全无胶残留；

1级：表面有零星点状的胶残留；

2级：表面有散片状的胶残留；

3级：表面有大面积的胶残留。

5、测试结果

以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述。对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。