一种铝合金板杂化封孔处理方法与流程

1.本发明属于铝合金钝化处理技术领域，具体涉及一种铝合金板杂化封孔处理方法。


背景技术：

2.阳极氧化工艺在建筑用铝中得到了极大的应用，由于铝合金密度小，性价比高等特点，在建筑工程上广泛应用，但是铝合金固有的硬度低，耐磨性和耐腐蚀性差等缺点限制了它的应用，而采用阳极氧化技术处理过后，氧化后不仅提高了硬度，而且更易于着色，使其更加美观大方。但阳极氧化处理方式存在着硬度低、耐腐蚀性差等缺点。由于氧化膜的表面存在大量微孔，必须进行适当的封闭处理，常见的封闭方法主要有沸水封闭、镍盐封闭等。沸水封闭方法能耗高且无法满足对较高耐蚀性的要求。镍盐封闭有害。阿洛丁主要成分为铬酐、四氟硼酸钾、氟化钠等物质，能在铝合金表面通过铬酸盐钝化生成0.5～4μm的阳极氧化膜，可以提高铝合金的耐腐蚀性和与底漆的结合能力。王琪等公开了羟基石墨烯封闭剂在铝合金阳极氧化工艺中的应用。m.zemanov
á
等人首次提出用al2o3溶胶封闭硫酸阳极氧化膜，他们发现铝合金在硫酸中阳极氧化后可以用溶胶-凝胶涂层密封，其耐大气腐蚀能力可与水热密封媲美，甚至更高，但这种工艺的缺点是价格高，耐磨性和硬度降低。传统的稀铬酸、重铬酸盐、镍盐封闭工艺具有高能耗、对环境和人体都有危害等缺点，因此，开发无镍封闭工艺符合社会发展的需求。于兴文和曹楚南等人对铝合金进行了稀土二次钝化工艺研究，所获得的稀土双层转化膜的耐腐蚀性能明显优于一次钝化的单层转化膜。本领域技术人员亟待开发出一种铝合金板杂化封孔处理方法以满足现有的应用市场和性能需求。


技术实现要素：

3.有鉴于此，本发明提供一种铝合金板杂化封孔处理方法。
4.一种铝合金板杂化封孔处理方法，包括以下步骤：第一步、铝合金板阳极氧化后步骤，溶液配方为：硼酸8～10g/l，草酸4～6g/l，草酸钛钾48～53g/l，酒石酸0.8～1.1g/l，电压为120～125v，时间为50～60min，温度为25～30℃；阳极氧化是将金属或合金的制件作为阳极，采用电解的方法使其表面形成氧化物薄膜。
5.第二步、杂化封闭处理：阳极氧化后的铝合金板进行封闭处理，封闭处理液为乙醇溶液，具体成分为：硅溶胶8～12g/ml、呋喃树脂乙醇溶液3.5～4.5g/l，封闭条件为35～40℃，15～20s；第三步、干燥：50～60℃下烘干5～10min；第四步、气相封闭：使用二氧化硫气体吹气处理对封闭后的铝合金板表面进行二氧化硫吹气封闭后65～70℃下陈化3～5min，即得。
6.封孔：铝阳极氧化之后对于阳极氧化膜进行的化学或物理处理过程，以降低阳极氧化膜的孔隙率和吸附能力。
7.进一步的，所述第二步呋喃树脂密度1.1～1.3g/cm3，粘度20～50mpa
·
s，氮含量
0.5%～2%。
8.进一步的，所述第三步二氧化硫气体吹气处理为空气和二氧化硫混合气体，二氧化硫与空气的质量比为1.5～2∶100，混合气体压力30～40psi，气相封闭时间15～30s，排气时间6～8s。
9.进一步的，所述第三步吹气温度为60～70℃。
10.进一步的，所述第二步硅溶胶为碱性钠型硅溶胶、碱性钠型硅溶胶、碱性钠型硅溶胶、中性型硅溶胶中的其中一种。
11.进一步的，所述第二步硅溶胶的二氧化硅含量为19～21%，ph7～10.5，粒径5～10nm。
12.进一步的，所述铝合金板牌号为5182、5083、6022、6016中的其中一种。
13.本发明公开的铝合金板杂化封孔处理方法，通过杂化封闭处理，对阳极氧化后的氧化膜的孔洞进行了封堵，在氧化膜上形成了有机-无机溶胶膜层，对外界的一些腐蚀介质起到很好的阻挡作用，从而使得阳极氧化膜层的耐腐蚀性能得到了提高。硅溶胶中的 sio2粒子能够进入微弧氧化膜层的孔洞，使氧化膜上的微孔进行封闭，呋喃树脂在二氧化硫催化和温度作用下与sio2表面硅羟基缩合生成si-o-c键，自交联生成不溶的体型交联结构，并且能够在外部疏松层上形成一层致密的封孔层，可在铝合金表面形成高强度、耐酸碱的封闭膜层。减少了钝化膜的孔隙，提高耐腐蚀性，二氧化硫作为气相交联剂催化呋喃树脂溶液交联，乙醇溶液使用方便，膜层平整均匀，使封孔膜层更加致密，结合力强，耐摩擦性好。
14.目前对氧化膜的封孔基本上采用高温蒸汽法、镍盐冷封孔、电泳涂装法等，相比于现有技术，呋喃树脂在二氧化硫催化和温度作用下与sio2表面硅羟基缩合生成si-o-c键，自交联生成不溶的体型交联结构，能增加封闭膜的强度，在封闭膜中能够有效阻挡腐蚀介质向氧化膜中渗入，延缓铝合金板腐蚀，提高铝合金板氧化膜的耐磨性和抗划伤性。
具体实施方式实施例1
15.原料：6016牌号、t4p状态、厚度为1.0mm、宽度为1960mm，长度为1460mm的铝合金板。xy90-20hb呋喃树脂密度1.25g/cm3，粘度30mpa
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s，氮含量2%。新创纳公司pcs-p6碱性钾型硅溶胶二氧化硅含量为19%，ph10.5，粒径5nm。
16.铝合金板杂化封孔处理方法，包括以下步骤：第一步、铝合金板阳极氧化后，溶液配方为：草酸钛钾53g/l，草酸6g/l，硼酸8g/l，酒石酸0.8g/l，电压为120v，时间为55min，温度为25℃；第二步、杂化封闭处理：阳极氧化后的铝合金板进行封闭处理，封闭处理液为乙醇溶液，具体成分为：硅溶胶12g/ml、呋喃树脂3.5g/l，封闭条件为35℃，15s；第三步、干燥：60℃下烘干8min；第四步、气相封闭：使用二氧化硫气体吹气处理对封闭后的铝合金板表面进行二氧化硫吹气封闭后68℃下陈化3min，二氧化硫气体吹气处理为空气和二氧化硫混合气体，采用二氧化硫气体混合装置：gaylordso2-g50lu型；将二氧化硫气体混合装置on按钮打至on位置上，同时按下start按钮，合上模具，将铝合金板置于吹气口和模具底部之间，并盖紧模具。按一下pressstart按钮，将铝合金板置于吹气口和模具之间，并压紧，按一下gasstart按钮，再通入压缩空气排气，二氧化硫与空气的质量比为2∶100，混合气体压力
30psi，气相封闭时间25s，排气时间7s，排除残留气体至气体回收装置，打开模具，取出吹气封闭后的铝合金板，即得。
17.产品：氧化膜厚（aa10级别），平均膜厚12μm；局部膜厚≥8μm，封孔质量30mg/dm2；耐盐雾腐蚀试验（48hcass），保护等级9.8；耐磨性磨耗系数330g/μm。
实施例2
18.原料：5182牌号、h111状态、厚度为0.9mm、宽度为1950mm，长度为1510mm的铝合金板；沣澳化工zf-0.5n呋喃树脂密度1.3，粘度50mpa
·
s，氮含量0.5%。国联公司ch83-120碱性钾型硅溶胶二氧化硅含量为20%，ph9.0，粒径10nm。
19.铝合金板杂化封孔处理方法，包括以下步骤：第一步、铝合金板阳极氧化后，溶液配方为：草酸钛钾50g/l，草酸6g/l，硼酸9g/l，酒石酸1.1g/l，电压为122v，时间为55min，温度为28℃；第二步、杂化封闭处理：阳极氧化后的铝合金板进行封闭处理，封闭处理液为乙醇溶液，具体成分为：硅溶胶10g/ml、呋喃树脂4g/l，封闭条件为35℃，18s；第三步、干燥：55℃下烘干8min；第四步、气相封闭：使用二氧化硫气体吹气处理对封闭后的铝合金板表面进行二氧化硫吹气封闭后68℃下陈化4min，二氧化硫气体吹气处理为空气和二氧化硫混合气体，采用二氧化硫气体混合装置：gaylordso2-g50lu型；将二氧化硫气体混合装置on按钮打至on位置上，同时按下start按钮，合上模具，将铝合金板置于吹气口和模具底部之间，并盖紧模具。按一下pressstart按钮，将铝合金板置于吹气口和模具之间，并压紧，按一下gasstart按钮，再通入压缩空气排气，二氧化硫与空气的质量比为1.8∶100，混合气体压力35psi，气相封闭时间20s，排气时间7s，排除残留气体至气体回收装置，打开模具，取出吹气封闭后的铝合金板，即得。
20.产品：氧化膜厚（aa10级别），平均膜厚12μm；局部膜厚≥8μm，封孔质量30mg/dm2；耐盐雾腐蚀试验（24hcass），保护等级10；耐磨性磨耗系数330g/μm。
实施例3
21.原料：5083牌号、h111状态、厚度为1mm、宽度为1950mm，长度为1510mm的铝合金板。佳和化工zfs-10n呋喃树脂密度1.15，粘度40mpa
·
s，氮含量1.0%。智发公司ja-20碱性氨型硅溶胶二氧化硅含量为21%，ph9.0，粒径10nm。
22.铝合金板杂化封孔处理方法，包括以下步骤：第一步、铝合金板阳极氧化后，溶液配方为：草酸钛钾48g/l，草酸6g/l，硼酸10g/l，酒石酸0.8g/l，电压为120v，时间为50min，温度为25℃；第二步、杂化封闭处理：阳极氧化后的铝合金板进行封闭处理，封闭处理液为乙醇溶液，具体成分为：硅溶胶8g/ml、呋喃树脂3.5g/l，封闭条件为40℃，15s；第三步、干燥：50℃下烘干5min；第四步、气相封闭：使用二氧化硫气体吹气处理对封闭后的铝合金板表面进行二氧化硫吹气封闭后65℃下陈化3min，二氧化硫气体吹气处理为空气和二氧化硫混合气体，采用二氧化硫气体混合装置：gaylordso2-g50lu型；将二氧化硫气体混合装置on按钮打至on位置上，同时按下start按钮，合上模具，将铝合金板置于吹气口和模具底部之间，并盖紧模具。按一下pressstart按钮，将铝合金板置于吹气口和模具之间，并压紧，按一下gasstart按钮，再通入压缩空气排气，二氧化硫与空气的质量比为1.5∶100，混合气体压力30psi，气相封闭时间15s，排气时间6s，排除残留气体至气体回收装置，打开模具，取出吹
气封闭后的铝合金板，即得。
23.产品：氧化膜厚（aa10级别），平均膜厚12μm；局部膜厚≥8μm，封孔质量30mg/dm2；耐盐雾腐蚀试验（48hcass），保护等级9.5；耐磨性磨耗系数330g/μm。
实施例4
24.6022牌号、t4p状态、厚度为1.0mm、宽度为1960mm，长度为1460mm的铝合金板。g共享化工k-fn-zn-b呋喃树脂密度1.1，粘度20mpa
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s，氮含量2%。智发公司zs-20碱性氨型硅溶胶二氧化硅含量为21%，ph7.0，粒径5nm。
25.铝合金板杂化封孔处理方法，包括以下步骤：第一步、铝合金板阳极氧化后，溶液配方为：草酸钛钾53g/l，草酸6g/l，硼酸10g/l，酒石酸1.1g/l，电压为125v，时间为60min，温度为30℃；第二步、杂化封闭处理：阳极氧化后的铝合金板进行封闭处理，封闭处理液为乙醇溶液，具体成分为：硅溶胶12g/ml、呋喃树脂4.5g/l，封闭条件为40℃，20s；第三步、干燥：60℃下烘干10min；第四步、气相封闭：使用二氧化硫气体吹气处理对封闭后的铝合金板表面进行二氧化硫吹气封闭后70℃下陈化5min，二氧化硫气体吹气处理为空气和二氧化硫混合气体，采用二氧化硫气体混合装置：gaylordso2-g50lu型；将二氧化硫气体混合装置on按钮打至on位置上，同时按下start按钮，合上模具，将铝合金板置于吹气口和模具底部之间，并盖紧模具。按一下pressstart按钮，将铝合金板置于吹气口和模具之间，并压紧，按一下gasstart按钮，再通入压缩空气排气，二氧化硫与空气的质量比为2∶100，混合气体压力40psi，气相封闭时间30s，排气时间8s，排除残留气体至气体回收装置，打开模具，取出吹气封闭后的铝合金板，即得。
26.产品：氧化膜厚（aa10级别），平均膜厚12μm；局部膜厚8μm，封孔质量30mg/dm2；耐盐雾腐蚀试验（48hcass），保护等级9.8；耐磨性磨耗系数330g/μm。
27.注：参考gb/t8013.1-2018铝及铝合金阳极氧化膜与有机聚合物膜第1部分：阳极氧化膜；gb/t8013.2-2018铝及铝合金阳极氧化膜与有机聚合物膜第2部分：阳极氧化复合膜；gb/t8013.3-2018铝及铝合金阳极氧化膜与有机聚合物膜第3部分：有机聚合物涂膜；gb/t12967.1-2020铝及铝合金阳极氧化膜及有机聚合物膜检测方法第1部分：耐磨性的测定。

技术特征：
1.一种铝合金板杂化封孔处理方法，包括第一步的铝合金板阳极氧化步骤，溶液配方为：草酸钛钾48～53g/l，草酸4～6g/l，硼酸8～10g/l，酒石酸0.8～1.1g/l，电压为120～125v，时间为50～60min，温度为25～30℃，其特征在于，还包括以下步骤：第二步、杂化封闭处理：阳极氧化后的铝合金板进行封闭处理，封闭处理液为乙醇溶液，具体成分为：硅溶胶8～12g/ml、呋喃树脂乙醇溶液3.5～4.5g/l，封闭条件为35～40℃，15～20s；第三步、干燥：50～60℃下烘干5～10min；第四步、气相封闭：使用二氧化硫气体吹气处理对封闭后的铝合金板表面进行二氧化硫吹气封闭后65～70℃下陈化3～5min，即得。2.根据权利要求1所述的一种铝合金板杂化封孔处理方法，其特征在于，所述第二步呋喃树脂密度1.1～1.3g/cm3，粘度20～50mpa
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s，氮含量0.5%～2%。3.根据权利要求1所述的一种铝合金板杂化封孔处理方法，其特征在于，所述第三步二氧化硫气体吹气处理为空气和二氧化硫混合气体，二氧化硫与空气的质量比为1.5～2∶100，混合气体压力30～40psi，气相封闭时间15～30s，排气时间6～8s。4.根据权利要求1所述的一种铝合金板杂化封孔处理方法，其特征在于，所述第三步吹气温度为60～70℃。5.根据权利要求1所述的一种铝合金板杂化封孔处理方法，其特征在于，所述第二步硅溶胶为碱性钠型硅溶胶、碱性钠型硅溶胶、碱性钠型硅溶胶、中性型硅溶胶中的其中一种。6.根据权利要求1所述的一种铝合金板杂化封孔处理方法，其特征在于，所述第二步硅溶胶的二氧化硅含量为19～21%，ph7～10.5，粒径5～10nm。7.根据权利要求1所述的一种铝合金板杂化封孔处理方法，其特征在于，所述铝合金板牌号为5182、5083、6022、6016中的其中一种。

技术总结
本发明公开了一种铝合金板杂化封孔处理方法，本发明属于铝合金钝化处理技术领域，通过杂化封闭处理，对阳极氧化后的氧化膜的孔洞进行了封堵，在氧化膜上形成了有机-无机溶胶膜层，对外界的一些腐蚀介质起到很好的阻挡作用，从而使得阳极氧化膜层的耐腐蚀性能得到了提高。硅溶胶中的SiO2粒子能够进入微弧氧化膜层的孔洞，使氧化膜上的微孔进行封闭，呋喃树脂在二氧化硫催化和温度作用下与SiO2表面硅羟基缩合生成Si-O-C键，自交联生成不溶的体型交联结构，并且能够在外部疏松层上形成一层致密的封孔层，可在铝合金表面形成高强度、耐酸碱的封闭膜层，膜层平整均匀，使封孔膜层更加致密，结合力强，耐摩擦性好。耐摩擦性好。


技术研发人员：苗雪峰 苗皓翔
受保护的技术使用者：安徽舜邦精细化工有限公司
技术研发日：2023.08.03
技术公布日：2023/10/19