專利名稱：：秒級快速封孔工藝技術(shù)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明是鋁表面處理技術(shù)中,對工件陽極氧化膜中的微孔隙進行僅需要數(shù)秒鐘工藝歷時級別的快速封孔工藝技術(shù)。技術(shù)背景近幾十年來，在鋁表面處理領(lǐng)域中，陽極氧化膜封孔技術(shù)的發(fā)展相對緩慢。目前在涉鋁行業(yè)的鋁工件氧化膜封孔作業(yè)中的絕大份額，還徘徊于上個世紀(jì)中后期所誕生的一些工藝模式中。廣大的鋁加工單位仍在沿續(xù)看老的"分鐘級別"的封孔工藝方法在操作，這些老工藝歷時是在IO(TC的蒸氣或熱水中封孔，平均需要30分鐘的工藝歷時。在9(TC10(TC的硅酸鈉一元堿性封孔溶液中封孔，平均需要2628分鐘的工藝歷時。在9(TC的由醋酸鎳和醋酸鈷組成的二元弱酸性封孔液中封孔時，平均需要20分鐘的工藝歷時。在35°C由氟化鎳和醋酸鈷組成的二元酸性封孔液中封孔時，平均需要810分鐘的工藝歷時。在94°C由鉻酸鹽并且添加了碳酸鈉為促進劑的二元堿性封孔液中封孔時，平均需要24分鐘的工藝歷時[以上數(shù)據(jù)摘"鋁及合金的化學(xué)與電解處理"書中259274頁(英)S維而利克和R皮聶爾合著，國防工業(yè)出版社1965年5月第1版第1次印刷]。當(dāng)前，伴隨著印刷業(yè)崛起的PS版、CTP版生產(chǎn)行業(yè),在對產(chǎn)品的鋁板基工藝界面上，由陽極氧化工藝所生成的氧化膜進行封孔作業(yè)中，當(dāng)封孔液的溫度為7(TC85。C時，平均需要13分鐘的封孔反應(yīng)歷時[數(shù)據(jù)摘自"PS版技術(shù)及應(yīng)用"一書109111頁，印刷工業(yè)出版社1994年6月第1版、1994年12月第2次印刷]。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明是在上面陳述的
背景技術(shù)：
映襯中，一個僅僅需要數(shù)秒鐘的工藝歷時，就能夠圓滿地完成封孔作業(yè)的"鋁陽極氧化膜的秒級快速封孔工藝技術(shù)"終于誕生了。發(fā)明刪繁求簡地采用了簡單的一元酸性封孔溶液，在對藥液進行適度地加熱狀況中，對鋁工件表面在陽極氧化工藝中所生成的氧化膜，進行了僅在68秒鐘的工藝歷時中就可以出色地完成氧化膜的快速封孔作業(yè)。經(jīng)過了本項發(fā)明所提供的秒級快速封孔工藝處理后的氧化膜孔隙封閉率，從老工藝的4070%上升到8590%或更高。由于新工藝的獨特優(yōu)勢，經(jīng)過本工藝封孔后氧化膜的耐堿腐蝕能力提高了30%，耐磨能力提高了150%。在此同時，封孔后氧化膜的親水性和抗上臟能力，都比封孔老工藝的封后氧化膜同類特性分別有了大幅度的提高。這些工藝效果上的優(yōu)勢，己經(jīng)表明了這項工藝歷時僅為數(shù)秒鐘的封孔工藝特別適宜與PS版、CTP版生產(chǎn)相配套的高速生產(chǎn)線作業(yè)。附圖是"秒級快速封孔工藝技術(shù)"示意圖下面以PS版生產(chǎn)中薄板鋁巻材的秒級快速封孔作業(yè)模式為代表，詳細闡述本項發(fā)明的具體實施方式。1.進出料擠水輥2個。2.外包復(fù)丁晴橡膠的碳鋼上導(dǎo)向輥2個。3.己經(jīng)完成了陽極氧化任務(wù)并且已經(jīng)進入了封孔環(huán)節(jié)中的薄板鋁巻材工件。4.封孔液噴淋管2根。5.外包復(fù)丁晴橡膠的碳鋼下導(dǎo)向輥2個。6.封孔工藝箱的箱體。由PP—R聚丙烯工程塑料板或不銹鋼板焊制。若采用不銹鋼和箱體時，外壁須作保溫處理溢流管。7.封孔液溢流管。8.工藝箱噴淋管供液泵，采用H=45m、Q=34m3/n襯氟耐蝕泵。9.具有加熱功能的封孔儲箱。用PP—R聚丙烯工程塑料板或不銹鋼板焊制。若用不銹鋼板制作儲箱時，箱體外壁應(yīng)作保溫處理。10.2KW/220V電加熱管矩陣組合群，由三相四線制交流電源供電。具體實施方式一、秒級快速封孔工藝配方l.配方秒級快速封孔工藝的配方分為基礎(chǔ)封孔配方和補充配方兩個部分。A.基礎(chǔ)封孔液配方氟鋯酸鉀K2ZrF62g/l氟鋯酸鉀難溶于冷水，所以配液用水的水溫應(yīng)該》85。C，為了保證藥液清澈，避免水內(nèi)碳酸鹽的干擾，建議采用去離子水配液。.基礎(chǔ)封孔液配制完成后，自然形成的PH值為5.5,不須再行調(diào)整就可投入使用。B.封孔補充液配方氟鋯酸鉀K2ZrFe20g/l用溫度》85"c的去離子水配液。配液后，藥液自然形成的ra值大約等于5.2。2.配方原理A.配液后，氟鋯酸根離子又與由水本身微弱電離出的氫離子H+結(jié)合，暫時生成少量的氟鋯酸H2ZrF6;鉀離子也與水微弱電離出的氫氧根離子OH—結(jié)合成氫氧化鉀K0H，并且形成了一定的動平衡態(tài)勢。K2ZxF6+2H20=H2ZrF6+2K0HB.新生的氫氧化鉀K0H與由工件從前工藝環(huán)節(jié)沾帶來的殘余硫酸H2S04中和反應(yīng)后，生成了硫酸鉀K2S04和水H20。2K0H+H2S04=K2S04+2H20C.中和反應(yīng)發(fā)生后，失去了氫氧化鉀動平衡制約的氟鋯酸H2ZrF6的活性力口。在適宜的工藝溫度催化下，工件表面的氧化鋁Al20:;膜層與氟鋯酸立即發(fā)生了重新組合反應(yīng)，生成了氟鋯酸鋁Al2(ZrF^和水H20。Al203+3H2ZxF6=Al2(ZrF6)3+3H20將上面三個反應(yīng)歸納為下化學(xué)反應(yīng)式Al203+3K2ZrF6+3H20=Al2(ZrF6)3+6K0H當(dāng)工藝溫度》75。C時，上述反應(yīng)會進行得十分迅速，大約只需67秒鐘的時間就可以完成工藝所設(shè)計的封孔任務(wù)。反應(yīng)完成后，次生的氟鋯酸鋁Al(Zi^)3膜層比原來氧化膜Al203在質(zhì)量上增加了45倍，膜的體積也增加了34倍。由于次生膜層的體積膨脹使原來氧化膜中的孔隙發(fā)生了脹塞，從而出色地完成了工件表面氧化膜孔隙的封閉任務(wù)。二、秒級快速封孔工藝的實施l.設(shè)備與工藝秒級快速前封孔工藝段須設(shè)置封孔工藝池、貯液加熱箱、補液箱和配液箱四個環(huán)節(jié)的箱池(補液箱和配液箱可簡化為一個箱體)。為了盡量減少基礎(chǔ)封孔藥液被前工序殘液污染，封孔工藝池前的工件水洗工藝后，應(yīng)該設(shè)置擠水棍。為了減少基礎(chǔ)封孔液的流失,封孔工藝池的尾部也應(yīng)設(shè)置工件出池擠水輥。秒級快速前封孔工藝是屬于加熱型作業(yè)方式。設(shè)定的最高工藝溫度不小于75°C，設(shè)計的最短的工藝時間僅為6秒鐘。為了保證達標(biāo)的工藝溫度，貯液箱的加熱功率不小于35KW。冬季運行時貯液箱內(nèi)對溶液的加熱溫度不低于84'C，夏季運行時，因環(huán)境溫度較高，貯液箱的溶液加熱溫度可酌情降低。封孔作業(yè)的工藝溫度和工藝歷時，具有反向搭配的規(guī)律。降低工藝溫度，可相應(yīng)增加封孔作業(yè)的時間。秒級快速前封孔工藝溫度和歷時(以孔隙封閉率》90%為準(zhǔn))工藝溫度(。c)757065605550工藝時間(秒)6813223658注因工件吸收和液體輸送降溫，冬季貯箱液溫應(yīng)比工藝溫度高89。C;夏季貯箱液溫比設(shè)定的工藝溫度高34。C。為了保持基礎(chǔ)封孔液的藥力恒定,每前封孔1itf工件，須向基礎(chǔ)封孔液中添加補充液15ml。生產(chǎn)線封孔補充液添加量如下表格所列<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>注機列速度為ra/min、補液為me/min、工件寬度為mm。2.工藝實施過程中應(yīng)該注意的事項A.為了保證封孔藥液的清沏和藥力不被水中雜質(zhì)所浪費，建議用準(zhǔn)純凈水或硬度小的自然水配液。B.因封孔工藝采用的藥品難溶于冷水，所以，配液用水的溫度應(yīng)該》85"。配液完成后，基礎(chǔ)封孔藥液自然成的pH值等于5.5;補充封孔藥液自然形成的pH值等于5.2(精密pH值試紙顯示值)。C.封孔工藝過程中需要借助一定數(shù)量的硫酸，去消耗封孔藥品水解后生成的氫氧化鉀，借此誘發(fā)剩余氟鋯酸封孔反應(yīng)能力的形成。但是，當(dāng)進入基礎(chǔ)封孔液中的硫酸太多時，導(dǎo)致溶液的pH值下降速度太快。當(dāng)基礎(chǔ)封孔液的pH值《5時,過低的溶液pH值又會抑制封孔反應(yīng)的進行。所以，必須把握好封孔工藝的水洗程度。封孔工藝前應(yīng)設(shè)置23道水洗環(huán)節(jié)，水洗后應(yīng)采取加裝擠水輥的措施，調(diào)控封前工序的殘液帶入量。D.基礎(chǔ)封孔藥液的運行pH值應(yīng)該控制在5.25.5范圍內(nèi)。當(dāng)藥液的pH值小于5.2時，應(yīng)該用3540%的氫氧化鉀或氫氧化鈉溶液進行調(diào)整。E.當(dāng)工件氧化膜厚度在11.2um(膜重約2.53g/m2)時，每1itf工件完全封孔反應(yīng)時，理論消耗氟鋯酸鉀0.250.3g。因工藝的封孔反應(yīng)只占層厚的6080%左右，所以氟鋯鉀的實際消耗大致可以減半。F.本封孔的工藝溫度和工藝歷時偏差量，應(yīng)該控制在510%的范圍。權(quán)利要求1.一種對鋁工件在陽極氧化工藝中生成氧化膜內(nèi)的孔隙進行秒級工藝歷時的快速封孔工藝技術(shù)。2.為實現(xiàn)秒級封孔工藝歷時的基礎(chǔ)封孔液配方。3.保持基礎(chǔ)封孔液有穩(wěn)定藥力的封孔補充液配方。全文摘要發(fā)明名稱“秒級快速封孔工藝技術(shù)”，采用了簡潔的一元酸性封孔溶液的配方制式。這項發(fā)明使傳統(tǒng)的鋁氧化膜老封孔工藝所需要的歷時從1～30分鐘，下降到新工藝僅需要的6～8秒鐘。由于縮短了封孔的工藝歷時，能減少生產(chǎn)線中80％的封孔段工藝長度，也同時減少了80％工藝需要加熱的能耗，使新工藝比老工藝處理后工件氧化膜的封孔率，從大多數(shù)老工藝僅能達到的50～60％上升到新工藝的90％以上；封孔氧化膜的耐磨性也提高了100～150％；耐堿腐蝕性提高了30％。本發(fā)明的另外一個優(yōu)勢是封孔后氧化膜的親水性和抗上臟能力也有了大幅度的提高。文檔編號C25D11/24GK101230476SQ200710166139公開日2008年7月30日申請日期2007年11月12日優(yōu)先權(quán)日2007年11月12日發(fā)明者李文志申請人:李文志