一种提高铝合金阳极氧化膜耐磨性无镍封孔剂及其制备方法.pdf

本发明公开了一种提高铝合金阳极氧化膜耐磨性无镍封孔剂，由下列重量份的原料制成：醋酸镁8-8.5、三乙醇胺19-20、醋酸铵3-3.2、去离子水适量、氟化钠1.1-1.2、氟硅酸钠0.6-0.7、纳米聚四氟乙烯0.2-0.3、硫酸铵0.3-0.4、硅酸锂0.4-0.5、十二氟庚基丙基三甲氧基硅烷2.6-2.8、钛酸四丁酯1-1.2、乙醇45-48、氨水8.6-9、含氟表面活性剂0.3-0.4。本发明通过使用氟化钠、氟硅酸钠、纳米聚四氟乙烯、硫酸铵，渗透效率高，处理速度提高了10%，处理后的氧化膜密封性好，润滑性、耐磨性好，节省能耗，操作简便，并且氧化膜使用寿命长，减少对环境污染。

权利要求书
1.  一种提高铝合金阳极氧化膜耐磨性无镍封孔剂，其特征在于由下列重量份的原料制成：醋酸镁8-8.5、三乙醇胺19-20、醋酸铵3-3.2、去离子水适量、氟化钠1.1-1.2、氟硅酸钠0.6-0.7、纳米聚四氟乙烯0.2-0.3、硫酸铵0.3-0.4、硅酸锂0.4-0.5、十二氟庚基丙基三甲氧基硅烷2.6-2.8、钛酸四丁酯1-1.2、乙醇45-48、氨水8.6-9、含氟表面活性剂0.3-0.4。

2.  根据权利要求1所述的提高铝合金阳极氧化膜耐磨性无镍封孔剂的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
（1）将钛酸四丁酯、乙醇混合，搅拌得到钛酸四丁酯乙醇溶液，将硅酸锂、十二氟庚基丙基三甲氧基硅烷、含氟表面活性剂混合，加入5-6重量份的水搅拌均匀，得到溶液，将所述溶液搅拌下滴入钛酸四丁酯乙醇溶液中，在250-300r/min条件下搅拌1.5-1.8h，得到混合物，然后将氨水缓慢滴加人上述混合物中，在30-35℃下搅拌反应3-3.5h后得到乳液；
（2）配制混合溶液，醋酸镁8g/L、三乙醇胺19g/L、醋酸铵3g/L；
（3）将第（1）步得到的乳液按1.6-1.8g/L加入第（2）步得到的溶液中，再加入其它剩余成分，混合均匀，调节pH=5，加热至80-82℃，将铝型材浸渍18-22min，即得。

说明书一种提高铝合金阳极氧化膜耐磨性无镍封孔剂及其制备方法
技术领域
本发明涉及铝合金阳极氧化膜无镍封孔剂技术领域，尤其涉及一种提高铝合金阳极氧化膜耐磨性无镍封孔剂及其制备方法。
背景技术
目前，铝及其合金一般采用阳极氧化表面防护技术，在铝及其合金表面形成一定厚度的氧化膜，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(或蒸汽)封闭、镍盐封闭、高分子树脂封闭。沸水(或蒸汽)封闭方法能耗高且无法满足对较高耐蚀性的要求;常用的镍盐封闭剂含Ni2+、F－对人体和环境有毒害作用，其溶出量受到欧盟94/27/EEC镍指令等法规的严格限制;高分子树脂的分子体积太大，无法扩散进入孔隙内部实现良好的封闭性能。因此，高效节能、无毒环保的绿色铝阳极氧化膜封闭技术开发的需求迫切，其中，以碱金属盐或碱土金属盐为主要成分的封孔剂具有资源广阔、成本低廉、环境友好等特性，是一种新型绿色阳极氧化膜封孔剂。美国、我国武汉材料保护研究所先后开展了碱土金属盐封孔的工艺研究。《6063铝合金阳极氧化膜无镍封孔工艺的优化》一文以醋酸镁为封孔剂主要成分，采用正交试验法研究了封孔工艺参数对封孔质量的影响，得到了无镍封孔技术的优化工艺，并对该工艺开展了抗离子干扰的工艺适用性研究。结果表明，优化的无镍封孔工艺可实现在80℃中温下对阳极氧化膜进行封孔处理，封孔质量良好，抗Na+干扰能力突出，实现了封孔过程无Ni2+等环境污染源、绿色环保，且封孔温度的降低有利于减少能耗，节能效益显著。但是该工艺还是有不足之处，抗SO42-干扰较差，而且渗透性不好，底层的氧化膜底层的空隙封闭性不好，还存在抗菌性、耐蚀性、耐热性、耐盐雾性、耐磨性、抗氧化性等性能不佳的问题，而且封闭剂的韧性、硬度、收缩率等也会影响封闭性，需要改进。
发明内容
本发明目的就是为了弥补已有技术的缺陷，提供一种提高铝合金阳极氧化膜耐磨性无镍封孔剂及其制备方法。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种提高铝合金阳极氧化膜耐磨性无镍封孔剂，由下列重量份的原料制成：醋酸镁8-8.5、三乙醇胺19-20、醋酸铵3-3.2、去离子水适量、氟化钠1.1-1.2、氟硅酸钠0.6-0.7、纳米聚四氟乙烯0.2-0.3、硫酸铵0.3-0.4、硅酸锂0.4-0.5、十二氟庚基丙基三甲氧基硅烷2.6-2.8、钛酸四丁酯1-1.2、乙醇45-48、氨水8.6-9、含氟表面活性剂0.3-0.4。
所述的提高铝合金阳极氧化膜耐磨性无镍封孔剂的制备方法，包括以下步骤：
（1）将钛酸四丁酯、乙醇混合，搅拌得到钛酸四丁酯乙醇溶液，将硅酸锂、十二氟庚基丙基三甲氧基硅烷、含氟表面活性剂混合，加入5-6重量份的水搅拌均匀，得到溶液，将所述溶液搅拌下滴入钛酸四丁酯乙醇溶液中，在250-300r/min条件下搅拌1.5-1.8h，得到混合物，然后将氨水缓慢滴加人上述混合物中，在30-35℃下搅拌反应3-3.5h后得到乳液；
（2）配制混合溶液，醋酸镁8g/L、三乙醇胺19g/L、醋酸铵3g/L；
（3）将第（1）步得到的乳液按1.6-1.8g/L加入第（2）步得到的溶液中，再加入其它剩余成分，混合均匀，调节pH=5，加热至80-82℃，将铝型材浸渍18-22min，即得。
本发明的优点是：本发明使用钛酸四丁酯形成纳米二氧化钛，同时使用了硅酸锂、十二氟庚基丙基三甲氧基硅烷、含氟表面活性剂，经反应，能够提高封孔剂的渗透性、粘结性、疏水性，提高封孔效果，同时提高了氧化膜的抗氧化性和抗SO42-干扰性；通过使用氟化钠、氟硅酸钠、纳米聚四氟乙烯、硫酸铵，渗透效率高，处理速度提高了10%，处理后的氧化膜密封性好，润滑性、耐磨性好，节省能耗，操作简便，并且氧化膜使用寿命长，减少对环境污染。
具体实施方式
一种提高铝合金阳极氧化膜耐磨性无镍封孔剂，由下列重量份（公斤）的原料制成：醋酸镁8、三乙醇胺19、醋酸铵3、去离子水适量、氟化钠1.1、氟硅酸钠0.6、纳米聚四氟乙烯0.2、硫酸铵0.3、硅酸锂0.4、十二氟庚基丙基三甲氧基硅烷2.6、钛酸四丁酯1、乙醇45、氨水8.6、含氟表面活性剂0.3。
所述的提高铝合金阳极氧化膜耐磨性无镍封孔剂的制备方法，包括以下步骤：
（1）将钛酸四丁酯、乙醇混合，搅拌得到钛酸四丁酯乙醇溶液，将硅酸锂、十二氟庚基丙基三甲氧基硅烷、含氟表面活性剂混合，加入5重量份的水搅拌均匀，得到溶液，将所述溶液搅拌下滴入钛酸四丁酯乙醇溶液中，在250r/min条件下搅拌1.5h，得到混合物，然后将氨水缓慢滴加人上述混合物中，在30℃下搅拌反应3h后得到乳液；
（2）配制混合溶液，醋酸镁8g/L、三乙醇胺19g/L、醋酸铵3g/L；
（3）将第（1）步得到的乳液按1.6g/L加入第（2）步得到的溶液中，再加入其它剩余成分，混合均匀，调节pH=5，加热至80℃，将铝型材浸渍18min，即得。
根据GB/T8753．2－2005检测，封孔失重为12.5mg/dm2;根据GB/T8753．4－2005，染色等级为0，抗染色吸附能力强，说明封闭质量合格。
通过抗离子干扰研究，结果显示即使Na+含量增至400mg/L时，封孔失重也仅为12.6mg/dm2，小于30mg/dm2，封孔质量良好，抗Na+干扰能力突出；当SO42－的含量为500mg/L时，封孔失重为15.3mg/dm2，小于30mg/dm2，封孔效果较好，抗SO42－干扰好。
通过对氧化膜表面进行电镜扫描，看到氧化膜的表面的大量微孔几乎都被封闭，孔洞结构少，封孔较为均匀。