一种铝合金阳极氧化膜封孔处理方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及封孔技术领域，尤其是一种铝合金阳极氧化膜封孔处理方法。
【背景技术】
[0002]纯铝较柔软，具有很好的延展性，但是其强度较低，在要求具有更高强度的情况下，其应用受到了限制。为此，工业上通常加入一些合金元素以获得不同性能的铝合金。铝合金具比强度较高，导热性优良，抗腐蚀性能较好，塑性好的优点，此外，铝合金的高温性能、成形性能以及表面处理性能也比较好，它是一种综合性能优良的有色金属。因此铝及其合金在航天航空、汽车、建筑、桥梁、船舶、化工、包装、机械设备等各个领域都得到了广泛应用，其使用量仅次于钢。
[0003]不过由于铝合金的耐蚀性较差，常需采用阳极氧化技术处理形成一层阳极氧化膜来满足对耐蚀方面的要求，由于铝合金的阳极氧化膜是多孔的，它能吸附周围环境中的腐蚀介质，大大降低了氧化膜的抗腐蚀性能。因此还需对阳极氧化后的铝合金进行封孔处理。阳极氧化膜的封孔质量非常重要，它直接关系到铝合金制品的使用寿命，封孔质量差的产品表面易被腐蚀或产生其他不良后果。
[0004]目前，常采用的封孔方法为重络酸封孔、沸水封孔和氟化镲为主体的冷封孔，而重铬酸封孔所使用的重铬酸是一种致癌物质；沸水封孔具有能耗大且容易产生粉霜等缺点；氟化镍为主体的冷封孔中的镍离子和氟化物极易对环境造成较大的污染。由于上述三种方法分别具有能耗大、致癌、不环保等缺点，因此，有必要开发绿色、低能耗且工艺稳定的封孔工艺。目前已开发有一些效果显著的绿色封闭工艺，主要包括醋酸镁封孔法、铈盐封孔法、稀土封孔法和溶胶-凝胶封孔法。在以上方法中，稀土封孔法的效果较好，其封孔质量与重铬酸封孔法相当。但是稀土封孔法和沸水封孔、重铬酸封孔、氟化镍一样，当氧化膜受到轻微损伤时易遭受腐蚀，同时，某些封孔物质在潮湿环境中可能被漂洗而失去封孔效果。因此，开发封孔效果优异且时效性较好的封孔处理工艺具有重大意义。
【发明内容】
[0005]本发明所要解决的技术问题是提供一种封孔效果较好且时效性也较好的铝合金阳极氧化膜封孔处理方法。
[0006]本发明解决其技术问题所采用的技术方案为:该铝合金阳极氧化膜封孔处理方法，包括以下步骤:
[0007]A、制备封孔剂，所述封孔剂为可溶性的磷酸盐溶液；
[0008]B、将制备好的磷酸盐溶液均匀地刷到铝合金阳极氧化膜上，并放置在空气中固化一段时间后，然后将刷有磷酸盐溶液的铝合金阳极氧化膜在150-350°C下热处理一段时间；
[0009]C、将经过热处理的铝合金阳极氧化膜室温自然冷却后，再次将制备好的磷酸盐溶液均匀地刷到铝合金阳极氧化膜上，并放置在空气中固化一段时间后，然后将刷有磷酸盐溶液的铝合金阳极氧化膜在150-350°C下热处理一段时间，重复上述步骤2-8次后，在铝合金阳极氧化膜表面形成一层致密磷酸盐涂层。
[0010]进一步的，所述磷酸盐溶液为Al (H2PO4) 3溶液。
[0011]进一步的，所述Al (H2PO4) 3溶液的制备方法如下所述:秤取一定量的H 3P04溶液并加热，按照物质的量的比A1/P = 1:3，向H3PO4溶液中缓缓加入固体状的Al(OH) 3，并搅拌至固体状的Al (OH)3完全溶解进而形成Al (H2PO4)3溶液，然后利用去离子水将配好的Al (H2PO4) 3溶液稀释，所述稀释后的Al (H 2P04) 3溶液的质量分数为5-20%。
[0012]进一步的，所述稀释后的Al (H2PO4)3溶液的质量分数为10%。
[0013]进一步的，在步骤B和步骤C中，所述固化时间为12小时。
[0014]进一步的，在步骤B和步骤C中，将刷有磷酸盐溶液的铝合金阳极氧化膜在250°C下热处理一段时间。
[0015]进一步的，在步骤C中，重复刷涂的次数为4次。
[0016]本发明的有益效果是:利用该铝合金阳极氧化膜封孔处理方法可以在铝合金阳极氧化膜表面形成一层致密的磷酸盐涂层，该磷酸盐涂层可显著提高铝合金阳极氧化膜的耐蚀性能和耐磨性，其封孔效果优于常用的沸水封孔和铈盐封孔，同时该封孔处理的时效性优于常用的沸水封孔并与铈盐封孔相当，可为阳极氧化膜封孔处理提供一种新途径，同时，磷酸铝是一种无毒、环保的材料，不会对环境造成污染。
【附图说明】
[0017]图1为铝合金阳极氧化膜采用磷酸盐封孔处理前的表面形貌图；
[0018]图2为铝合金阳极氧化膜采用磷酸盐封孔处理后的表面形貌图；
[0019]图3为铝合金阳极氧化膜采用磷酸盐封孔处理前的截面图；
[0020]图4为铝合金阳极氧化膜采用磷酸盐封孔处理后的截面图；
[0021]图5为未封孔铝合金阳极氧化膜在3.5% NaCl溶液中浸泡不同时间后的电化学行为图；
[0022]图6为磷酸盐封孔处理后的铝合金阳极氧化膜在3.5% NaCl溶液中浸泡不同时间后的电化学行为图；
[0023]图7为经不同封孔处理后的铝合金阳极氧化膜在3.5% NaCl溶液中的电化学阻抗谱图。
【具体实施方式】
[0024]该铝合金阳极氧化膜封孔处理方法，包括以下步骤:
[0025]A、制备封孔剂，所述封孔剂为可溶性的磷酸盐溶液；
[0026]B、将制备好的磷酸盐溶液均匀地刷到铝合金阳极氧化膜上，并放置在空气中固化一段时间后，然后将刷有磷酸盐溶液的铝合金阳极氧化膜在150-350°C下热处理一段时间；
[0027]C、将经过热处理的铝合金阳极氧化膜室温自然冷却后，再次将制备好的磷酸盐溶液均匀地刷到铝合金阳极氧化膜上，并放置在空气中固化一段时间后，然后将刷有磷酸盐溶液的铝合金阳极氧化膜在150-350°C下热处理一段时间，重复上述步骤2-8次后，在铝合金阳极氧化膜表面形成一层致密磷酸盐涂层。磷酸盐封孔的机理为在阳极氧化膜表面形成磷酸盐涂层，该涂层可有效地覆盖阳极氧化膜的大尺寸腐蚀坑。因此，多次涂覆过程中，磷酸盐溶液能渗入之前形成的涂层中，可将上一次涂层中由于热处理而形成的裂纹覆盖。因此，磷酸盐封孔处理的阳极氧化膜可表现出优异的耐蚀性能。因此，采用刷涂法将磷酸盐溶液均匀地刷到铝合金阳极氧化膜上，既可以保证最后形成的磷酸盐涂层厚度均匀一致，同时也可以使磷酸盐涂层更加致密，从而进一步提高其耐腐蚀性和耐磨性，同时也不容易被漂洗掉，不容易发生脱落，其时效性较好。
[0028]利用该铝合金阳极氧化膜封孔处理方法可以在铝合金阳极氧化膜表面形成一层致密的磷酸盐涂层，该磷酸盐涂层可显著提高铝合金阳极氧化膜的耐蚀性能，其封孔效果优于常用的沸水封孔和铈盐封孔，同时该封孔处理的时效性优于常用的沸水封孔并与铈盐封孔相当，可为阳极氧化膜封孔处理提供一种新途径，同时，磷酸铝是一种无毒、环保的材料，不会对环境造成污染。
[0029]在上述实施方式中，所述磷酸盐溶液只要是可溶性的都可以，为了保证封孔效果，所述所述磷酸盐溶液优选为Al (H2PO4)3溶液。所述Al (H2PO4)3溶液的制备方法如下所述:秤取一定量的H3PO4S液并加热，按照物质的量的比A1/P = 1: 3，向H 3P04溶液中缓缓加入固体状的Al (OH) 3，并搅拌至固体状的Al (OH) 3完全溶解进而形成Al (H2PO4) 3溶液，然后利用去离子水将配好的Al (H2PO4) 3溶液稀释，所述稀释后的Al (H2PO4) 3溶液的质量分数为5-20%。利用这种浓度的Al (H2PO4) 3溶液形成的磷酸盐涂层化学性能稳定，涂层较为致密，封孔效果较好。进一步的，在保证涂层效果的前提下，为了使成本降到最低，所述稀释后的Al (H2PO4)3溶液的质量分数为10%。在步骤B和步骤C中，所述固化时间根据实际情况而定，只要能够保证磷酸盐涂层完全固化即可，通常情况下所述固化时间优选为12小时即可使磷酸盐涂层完全固化。为了保证最后形成的磷酸盐涂层致密不宜脱落，在步骤B和步骤C中，将刷有磷酸盐溶液的铝合金阳极氧化膜在250°C下热处理一段时间，可以保证热处理的效果达到最好。另外，在步骤C中，重复刷涂的次数为优选4次，经过四次涂刷后，便可在铝合金阳极氧化膜表面形成约为15 μ m厚的致密磷酸盐涂层，封孔效果非常好。
[0030]具体实施例
[0031]试验一:磷酸盐封孔。采用Al (H2PO4)3溶液进行封孔处理，所使用