[发明专利]一种自修复封闭液以及用其对铝合金阳极氧化膜进行封闭的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种适用于铝合金阳极氧化膜的封闭技术，具体地说，是指一种自修复 封闭液以及用其对铝合金阳极氧化膜进行封闭的方法。

背景技术

阳极氧化是铝及铝合金最常用的表面处理手段，经阳极氧化后的铝及铝合金的表面 将会生成多孔型阳极氧化膜，它是由紧贴铝及铝合金基体的阻挡层与多孔层两部分所组 成。这种多孔的特性虽然赋予阳极氧化膜着色和其他功能的能力，但是耐腐蚀性、耐候 性、耐污染性等都不可能达到使用的要求。因此，从实践应用考虑，铝及铝合金的阳极 氧化膜必须进行封闭。

中华人民共和国航空工业标准《铝及铝合金硫酸阳极氧化工艺》(HB/Z 233-93) 中对铝及铝合金经表面阳极氧化处理后进行的封闭步骤作了相关的规定。采用的是重铬 酸盐和热水封闭。

重铬酸钾溶液封闭、稀铬酸封闭所产生的铬渣中的六价铬被列为对人体危害最大的 化学物质之一，是国际公认的致癌金属物之一(Earl Groshart，Chromium，Finishing in the Green，Metal finishing，1997，3：59～61)。

热水封闭表面常常产生污物，同时由于pH值的变化和污染(例如：磷酸盐、硅酸 盐和氯化物)使得在大规模的生产中热水很难控制，导致封闭溶液寿命较短。热水封闭 需要时间长(2min/μm)、能耗高是热水封闭的明显的不利方面。

发明内容

本发明的目的之一是提供一种自修复封闭液，其是由5g～15g的己二酸铵 C₆H₁₆O₄N₂溶于100ml的去离子水中形成。

本发明的目的之二是提出一种采用本发明的自修复封闭液对经阳极氧化处理后的 铝合金试样进行封闭的方法，该封闭方法是将经阳极氧化处理后的铝合金在电场作用下 进行封闭处理。本发明封闭方法不仅对氧化膜的微孔进行了封闭，而且对阳极氧化过程 中，由于第二相颗粒熔解脱落造成的孔洞进行填充和修复，在表面形成具有网状结构的 封闭层，使得封闭后的铝合金阳极氧化膜具有自修复能力和更高的耐腐蚀性能。

本发明自修复封闭液具有如下优点：

(A)采用去离子水作为溶剂，在90℃～100℃的温度下，去离子水与试样的阳极氧 化膜表面和孔壁中的氧化铝发生水合反应，水与氧化物化合生成勃姆石 AlO(OH)，其反应机理为Al₂O₃+nH₂O＝Al₂O₃·nH2O，n为1或3。当三氧化 二铝水化为一水合氧化铝Al₂O₃·H₂O时，其体积膨胀可增加约33％；当生成三 水合氧化铝Al₂O₃·3H₂O时，其体积增大几乎100％，因此能够更有效地将阳极 氧化膜中的微孔进行封闭。该封闭过程是己二酸铵与铝离子的螯合物和氧化铝水 合物协同封闭，经测试封闭效果比重铬酸钾封闭和热水封闭更好。

(B)采用己二酸铵与去离子水合成的自修复封闭液中，即使封闭液浓度过大，也不会 影响对阳极氧化膜表面微孔封闭效果，这说明本发明合成的自修复封闭液具有封 闭效果稳定特性。

(C)使用无毒的己二酸铵作封闭剂，对人体和环境均无不利影响。

采用本发明自修复封闭液进行的铝合金阳极氧化膜的封闭处理具有如下优点：

①封闭过程是在外加直流电压下，一方面对阳极氧化膜的壁垒层进行加固；另一方面， 己二酸铵与阳极氧化膜表面的孔壁中的氧化铝发生水合反应，生成螯合物沉淀；该 螯合物沉淀会进一步团聚，从而填充第二相颗粒熔解脱落造成的孔洞，在表面形成 网状结构的封闭层。

②经本发明方法封闭处理后的铝合金试样在进行盐雾实验的腐蚀过程中，阳极氧化膜 多孔层中的己二酸铵与铝离子发生螯合反应，从而再次形成耐腐蚀的防护膜，因此 这种功效称为自修复机制。

③在封闭处理过程中，外加电压能够使己二酸铵渗透至阳极氧化膜的多孔层中，多孔 层吸附己二酸铵从而预防腐蚀的发生，提高了阳极氧化膜的耐蚀性。另外加载的直 流电源的电流非常小，而且3～5分钟后电流几乎为零，并不会消耗大量的电能，节 约了封闭的成本。