工业铝型材阳极氧化膜的封孔技术：

（1）工业铝型材封孔工艺的分类：

  工业铝型材阳极氧化膜呈多孔层结构，有较强的吸附能力和化学活性，尤其处在腐蚀性环境中，腐蚀介质容易渗透膜孔引起基体腐蚀。因此，经阳极氧化后的皮膜不管着色与否，均需经过封闭处理，以提高氧化膜的抗蚀、绝缘和耐磨等性能，并减弱它对杂质或油污的吸附。
  氧化膜封闭的方法很多，有热水封闭法、蒸汽封闭法、盐溶液封闭法和有机涂层封闭法等。下面介绍三种经常用的高温封孔、冷封孔和中温封孔处理法。

工业铝型材高温水合封孔工艺：

A水合封孔的原理
  工业铝型材的阳极氧化膜在水中有两种形式的反应：一是在80℃以下，PH值小于4的水中，与水结合成拜耳体三水合氧化铝，这种结合仅是物理结合，过程是可逆的。另一种是在80℃以上的中性水中，氧化铝与水化合成波米体型的一水合氧化铝，这就是通常所指的水合封孔的反应过程。
  由于一水合氧化铝的密度（3014kg/m3)比氧化铝（3420kg/m3）的小，故反应后体积增大33%左右，堵塞了氧化膜的孔隙。
  高温水合封孔包括沸水封孔和常压、加压蒸汽封孔。蒸汽封孔所处理的氧化膜抗蚀性、耐蚀性与蒸汽压力和封孔时间有关，一般随压力升高，时间延长，抗蚀性提高，耐蚀降低。

工业铝型材高温封孔工艺及影响因素：

  沸水封孔、蒸汽封孔工艺见表3-41.
  蒸汽（常压、加压）封孔的效果比沸水封孔好，需用高压容器或专用蒸箱，成本较高。因此蒸汽封孔特别是加压蒸汽封孔只能用于小型工业铝型材的处理。
  表3-41 沸水、蒸汽封孔工艺参数表
封孔方法                        工艺条件
                参数                      参数值
加压蒸汽      压力/MPa                    0.4-0.5
              时间/min                    20-30
常压蒸汽      压力/MPa                    0.05-0.15
              温度/℃                     100-110
              时间/min                    4-5
沸纯水        压力/MPa                    95-110
              pH                          6±0.5（用醋酸调节）
              时间/min                    20-30 

影响工业铝型材沸水封孔的因素及工艺操作要点分析：

  （1）槽液pH值：在pH值为5.5-6.5时的封孔液中封孔，膜层不但有良好的抗蚀性，而且耐磨性最好。当pH值小于4.5时封孔效果明显下降，氧化膜会受到浸蚀；而当pH值大于7.5时，也会影响封孔质量。这是由于铝氧化物属于两性化合物的原因，在偏酸或偏碱性封孔液中，氧化铝都能微溶于水中。pH值过高，封孔液易产生氢氧化合物絮状沉淀物，容易在工业铝型材表面产生“粉霜”。
  如果溶液的pH值总是向碱性增加方向变化，控制办法可采用添加缓冲剂，例如在封孔液中加入磷酸氢二铵0.003-0.03g/L+硫酸0.006-0.015mL/L。
（2）入槽封孔的工业铝型材必须清洗干净，为避免氧化膜产生裂纹，封孔前的清洗可使用温水。
（3）封孔工业铝型材应与槽体金属绝缘，为防止封孔液的大量蒸发，可用?50-70mm的耐温尼龙塑料球覆盖液面。
（4）时间、温度：在其他条件相对一致的前提下，随封孔时间的延长，膜层结合水量增加，抗蚀性提高，随封孔温度的升高，水化程度提高，抗蚀性增强。
 如果封孔温度低于78时℃，γ-AL?O?与水反应生成铝胶即AL(OH),(拜耳石），这种化合物达不到封孔的目的。所以在大多数情况下，封孔温度一般控制在95-98℃。温度过高易产生“粉霜”，在沸点时，水的损耗太大，能耗也大。
 （5）添加剂：在沸水中加入某些添加剂如无水碳酸钠、氨、醋酸镍、醋酸钠、硫酸、三乙醇胺等，可增强封孔效果，提高膜层的抗蚀性，甚至相当或超过蒸汽封孔。其工艺见表3-42。
   表3-42 有添加剂的封孔处理方法及工艺参数表
方法         处理溶液成分/g.L-1                      pH值       温度/℃     时间/min                 特点
             醋酸镍    4.5±0.5                     5.5-6       93-100       20-30                 常规工艺
             硫酸      0.7-2.05                     5.5-6       93-100       20-30                 常规工艺
             醋酸镍      5                          5.5-6       75-80        55
醋酸镍法     硼酸        5                          5.5-6       75-80        55
             醋酸镍     5-5.8                       5-6         70-90       15-20       有机染料着色制品的封孔稳定性好
             醋酸钴     1                           5-6         70-90       15-20       有机染料着色制品的封孔稳定性好
             硼酸        8                          5-6         70-90       15-20       有机染料着色制品的封孔稳定性好 
             重铬酸        15                       6.5-7.5      90-95       2-10       适合于2000系列铝合金，黄色的氧化膜
重铬酸法     碳酸钠        4                        6.5-7.5      90-95       2-10
             重铬酸钾      10%                      6.5-7.5      90以上      10-20
             硅酸钠                                 8-9           90-100     20-30
硅酸钠法    （Na?O:SiO?=1.3:3.3)  5%                 8-9            90-100    20-30       Na?O:SiO?=1.3:3.3时耐碱性能良好     磷酸钠法     磷酸氢二铵        0.02                 5-7           90以上     15-25       适用于大型铝材
             硫酸          0.02mL/L                 5-7            90以上    15-25  
钼酸盐法     钼酸钠或钼酸铵0.1%-2%                  6-8            90以上      20
醋酸钠法     醋酸钠        1%                       5-6            90以上      15          可用自来水封孔


  （6）有添加剂的沸水封孔工艺的操作要点如下。
  开始时使用纯水SO42﹣ 含量要控制下限，因为在使用过程中，有硫酸带入会引起SO4﹣2 增加。
  在生产过程中封孔槽液的醋酸镍和硫酸深度要保持稳定，才能保证封孔质量。封孔温度最低不得低于93℃，就是不生产时也要注意保温，以防止出现添加剂沉淀。
  封孔的pH值对着色铝材控制在5.5-6.0之间最好，而对银白色工业铝型材最好控制在6.5-7.0，小于5.5时，封孔品质下降。pH值过高，添加剂可能发生沉淀（如镍的沉淀）。如果氧化槽的H?SO4带入封孔槽中，pH值会逐渐下降。
  如果醋酸钠为封孔添加剂时，SO42﹣可放宽到小于500mg/L。当用其他方法封孔不合格时，可添加1%的醋酸钠进行再封孔处理15min，可以使封孔合格。
C水中杂质的影响和粉霜控制
（1）杂质的影响。随着纯水封孔液使用时间延长，难免有杂质带入或产生沉淀，在这种情况下，需进行过滤或更换新的纯水，以保证封孔质量。杂质含量要求见表3-43.
  表3-43  水中的杂质含量控制值
杂质离子              控制的含量/mg.kg-1            杂质影响
硫酸根离子            ﹤250                          有害
氯离子                ﹤100                          降低耐蚀性
硅酸根离子            ﹤10                           抑制封孔
磷酸根离子             ﹤5                           抑制封孔
氟离子                ﹤5                            有害，抑制封孔
硝酸根离子            ﹤50
镁离子                ﹤1000
钾离子               ﹤1000
钠离子                 ﹤1000
钙离子               ﹤1000                          容易产生斑痕
铁离子               ﹤60                             有沉淀
锡离子               ﹤400                            槽液浑小浊
铝离子               ﹤100                            槽液浑浊，有沉淀，产生自灰     
草酸                  ﹤1000
  （2）热封孔粉霜产生的机理。热水封闭氧化膜时，发生反应：
    AL?O?+H?O → 2ALO(OH) → AL?O?.H?O
  无晶形的氧化铝与H?O发生水化作用生成晶形水合物，体积膨胀，封闭或减小膜孔，因而改善了膜层性能。去离子水含杂质少，封闭温度较高，膜孔内外同时进行水化作用，大量的水合物很快填满膜孔，造成孔外膜表面部分水合物呈粉状堆积，形成粉霜。这种物质表面积很大又疏松。
  （3）为了避免封闭“粉霜”的产生，可在封闭液中加入适量的“粉霜”抑制剂，“粉霜”抑制剂都具有活性，能吸附在一水软铝石晶核的生长中心，抑制了晶体在某一方向的继续长大。作为“粉霜”抑制剂的物质有多羟基羟盐、芳香族羟酸盐、磷酸盐等。
  理想的“粉霜”抑制剂除了有很好的热稳定性外，应该是大分子物质，使其能在氧化膜表面起作用，而不能进入氧化膜孔中。
  某些有机酚类高分子化合物，分子中含有水中不解离的羟基，可与水分子形成氢键，也具有相同作用。