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鋁及鋁合金的鈍化配方工藝研究
一、鋁及鋁合金化學氧化后鈍化
鋁及鋁合金工件化學氧化膜鈍化處理見表1。
表1 鋁及鋁合金化學氧化后鈍化液配方及工藝條件
配方號 | 溶液成分 | 含量 /g.L-1 | 溫度 /℃ | 時間 | 烘烤溫度 | 備注 |
1 | 重鉻酸鉀（K3Cr4O7） | 30～50 | 90～95 | 5～10min | ≤90 | 適用于酸性氧化 |
2 | 鉻酐（CrO4） | 20 | 室溫 | 5～15s | ≤50 | 適用于堿性氧化 |
二、鋁及鋁合金陽極氧化后鈍化
鋁及鋁合金陽極氧化后鈍化膜處理見表2
表2 鋁及鋁合金陽極氧化后鈍化液配方及工藝條件
配方號 溶液成分及工藝條件 | 1 | 2 |
重鉻酸鉀（K3Cr4O7） 鉻酸鉀（K2CrO4） 溫度/℃ 時間/min | 40～70 80～95 10～20 | 50 80 20 |
三、鋁及鋁合金氧化膜封閉處理
1. 熱水封閉
(1)原理
氧化膜表面和孔壁的Al2O3在熱水(溫度大于80℃)中發生水合反應，生成水合氧化鋁，令氧化膜體積膨脹(膨脹率33%～100%)，由于膜膨脹而使孔徑變小最終封閉。反應式為:
Al2O3 + H2O → 2AlO(OH) → Al2O3 ·H2O
熱水用蒸餾水或去離子水，不用自來水，因自來水易生水垢吸附于孔中令膜透明度下降。普通自來水中的Cl-、SO42+、PO43-、Cu2+均有封孔，因而有害。
(2)工藝
溫 度：95～100℃。
pH值：5. 5～6 (用乙酸調節)。
時 間：10～30min。
2. 蒸汽封閉
(1)原理 與熱水封閉相同。
(2)特點 封閉速度快，不受pH值影響，膜的耐蝕性高。在著色孔封閉時，染料損失比熱水封閉時少。缺點是:壓力容器費用高;大型工件封閉，不能連續操作，厚氧化膜處理時易破裂，成本較高。
(3)工藝
溫度:100～110℃。
壓力:0. 05～0. 1 MPa。
時間(按膜厚度計):4～5min/μm。
3金屬鹽封閉
將陽極氧化膜浸在金屬鹽溶液中進行封閉，稱為金屬鹽封閉。所用金屬鹽有鐵、鉆、鎳、輻、鋅、銅、鋁等醋酸鹽，硝酸鹽，硫酸鹽。其封孔機理是:金屬鹽水溶液進人陽極氧化膜微細孔發生水解，產生氫氧化物沉淀，將孔封閉，目前常用有重鉻酸鹽封閉及水解鹽封閉。
(1)重鉻酸鹽封閉
①原理在重鉻酸鹽水溶液中，氧化吸附了重鉻酸鹽后發生化學反應，生成堿式鉻酸鋁[Al(OH)CrO4]和重鉻酸鋁[Al(OH)Cr2O7]，這些生成物填充進膜孔隙，從而起到封孔作用。
②溶液配方及工藝條件見表3.
表3 重鉻酸鹽封閉溶液配方及工藝條件
項目 | 配方 | ||
1 | 2 | 3 | |
重鉻酸鉀/g.L-1 碳酸鈉/g.L-1 氫氧化鈉/g.L-1 PH值 溫度/℃ 時間/min | 100 18 (或13) 6～7 90～95 2～5 | 40～55 6.5～7 90～95 20～30 | 15 4 3 6.5～7.5 90～95 2～5 |
③幾點注意事項
a. 工件要求封閉處理前，工件一定要清洗干凈，以免將酸帶入封閉槽中。此外，應防止工件與槽接觸，以免破壞氧化膜。
b. 二對封閉液中雜質進行限制當SO42+ > 0. 2g/L時，可加人適量鉻酸鈣(CaCrO4)沉淀過濾排除，否則會令封閉工件色變淡且發白;當SO42+ > 0.02g/L時，可添加硫酸鋁鉀[K2Al2(SO4)4.24H2O]0.1～0.15g/L，否則會令封閉工件發白，耐蝕性下降。當Cl- > 1.5 g/L時，封閉液需稀釋或更換，否則會對工件氧化膜產生腐蝕。
(2)水解鹽類封閉
①原理利用金屬鹽被氧化膜吸附后，發生水解作用，生成氫氧化物沉淀，填充在孔隙內，達到封閉目的。常用金屬鹽有Co、Ni鹽類，反應式為：
NiSO4 + 2H2O → Ni(OH)2↓+ H2SO4
封孔過程如下。
a. 水合過程產物(透明物)將孔封住。
b. 加水分解。在微孔中產生氫氧化物沉淀。
c. 這些沉淀物與染料分子發生化學反應，形成金屬鉻合物。
②水解鹽封閉溶液配方及工藝條件見表4。
表4 水解鹽封閉溶液
序號 | 配方 | 工藝條件 | |||
成分 | 含量/g.L-1 | PH值 | 溫度/℃ | 時間/min | |
1 | 硫酸鎳（NiSO4.7H2O） | 4.2 | 4.5～5.5 | 80～85 | 10～20 |
硫酸鈷（CoSO4.7H2O） | 0.7 | ||||
乙酸鈉（CH3COONa.3H2O） | 4.8 | ||||
硼酸（H3BO3） | 5.3 | ||||
2 | 乙酸鈉（CH3COONa.3H2O） | 5.5 | 4.5～5.5 | 80～85 | 10～15 |
乙酸鈷(CH3COO)2Co.4H2O） | 0.1 | ||||
硼酸（H3BO3） | 3.5 | ||||
3 | 乙酸鎳(CH3COO)2Ni.4H2O） | 5.5 | 5.5 | 沸點 | 30 |
乙酸鈷(CH3COO)2Co.4H2O） | 1.0 | ||||
硼酸（H3BO3） | 8 | ||||
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