工业铝型材经阳极氧化和着色处理后,其表面形成一层极薄的多孔性阳极氧化膜,其吸附性强、抗蚀能力和耐磨性差。工业铝型材通过氧化膜的水化作用,盐的水解作用以及形成转化膜的作用,降低氧化膜的表面活性,提高抗沾染能力,防止腐蚀,提高着色膜稳定性、耐光性、耐气候性,延长型材的使用寿命。工业上比较常见常用的封孔操作方法有4种,高温封孔、低温封孔、中温封孔和有机物封孔。我们鸿发有色采用的封孔方式是低温封孔。
低温封孔原理
铝及铝合金阳极氧化膜主要采用高温和低温两种方法进行封孔(电泳涂漆除外),其封孔原理是不相同的。高温封孔法原理是利用高温下氧化膜的水化作用,生成稳定的沉积于膜孔中,从而将膜孔封闭。由于水化反应的速度和产物的稳定性与温度有关,所以低温封闭法的原理就不仅是水化作用的结果。一般来说,它是下面三种作用的综合结果。
1水化作用
低温封孔(也称常温封孔)采用水溶液,是利用其水化作用。由于温度低,水化反应速度很慢,同时水化产物具有可逆性,因而不稳定,所以低温封闭剂中需要添加促进水化反应的物质,如Ni2+、Cr3+、Co2+、Li+等金属离子。
2形成铝的化学转化膜作用
利用封闭剂中某些物质与铝氧化膜的化学作用,在其表面生成稳定的化学转化膜,例如使用铬酸盐生成钝化膜、磷酸盐生成沉淀膜、赤备盐等络合剂生成表面铬化物等。
3生成金属的氢氧化物,将膜孔堵塞
封闭剂中的某些金属离子扩散至膜孔中后在一定的pH值下发生水解,以氢氧化物形式沉淀于膜孔中,或封闭剂中某些活性粒子与铝氧化膜作用产生OH-,然后与扩散至膜孔中的金属离子作用生成氢氧化物沉淀,将膜孔堵塞。
因组成封闭剂的物质不同。上述三种作用的大小就不同,但总是三种作用的综合效果。
镍氟体系低温封孔
低温封孔是建筑铝型材阳极氧化工艺的终处理工序。目前,国内采用的基本都是日本80年代初发明的金属氟化物-极性溶剂封孔方法,其主要成分由镍盐和氟离子组成。
镍氟体系低温封孔的机理是:(1)氟离子促进氧化膜的水化反应;(2)氟离子与无定形氧化铝反应生成络合物,同时放出氢氧根离子,使膜孔内pH值升高;(3)氧化膜内的镍离子水解,生成氢氧化物沉淀析出。其主要化学反应如下:
Al2O3+12 F-+3H2O→2 AlF6 3-+6OH-
AlF6 3-+ Al2O3+3H2O→Al3(OH)3F6+3OH-
Ni2++2 OH-→Ni(OH)2
以上这些溶解和沉积反应,其反应物(填塞物质)主要是水合Ni(OH)2、Al(OH)3、AlF3混合物,另外还有AlOOH(Al2O3)(它是F-与氧化膜反应生成的Al3+产生水合Al (H2O)63+,当其离子浓度达到一定值时,离子间发生缔和、水解和浓缩,后转化为稳定相的AlOOH(Al2O3)物质。可见,F-对低温封孔起了很重要的促进作用。阳极氧化低温封孔后,封孔物质主要集中在氧化膜的外层5~8?m的区域。
为保证封孔的质量,封孔前的水洗质量要严格控制,型材带水也会影响封孔质量,温度、PH值、封孔时间要严格控制,加药时需控槽,不能随意延长时间,否则封孔过度会起彩。型材或铝线掉入封孔槽要及时捞出,否则槽液会加速老化而失效。