一种铝及铝合金阳极氧化膜无镍封孔剂及其应用[发明专利]

(12)发明专利申请

(10)申请公布号 CN 109440163 A(43)申请公布日 2019.03.08

(21)申请号 201811628083.3(22)申请日 2018.12.28

(71)申请人 江苏飞拓界面工程科技有限公司

地址 226100 江苏省南通市海门市三厂镇

青龙港青化路12号(72)发明人 王振兴　郑建　姜鹤旻　

(74)专利代理机构 北京清亦华知识产权代理事

务所(普通合伙) 11201

代理人 何世磊(51)Int.Cl.

C25D 11/24(2006.01)

权利要求书2页 说明书10页

()发明名称

一种铝及铝合金阳极氧化膜无镍封孔剂及其应用(57)摘要

本发明提供了一种铝合金阳极氧化膜无镍封孔剂及其应用，按质量百分比计，所述铝及铝合金阳极氧化膜无镍封孔剂包括：1～8％的锂盐；0.5～1％的表面活性剂；0.5～4％的络合剂；0.5～10％的分散剂；1～8％的缓蚀剂；0.5～10％的稳定剂；余量的水。该铝及铝合金阳极氧化膜无镍封孔剂封孔后保光性好，工件表面平整光亮，光滑手感好，避免使用重金属离子，安全环保，溶液体系稳定，封孔膜致密，失重率低，不粘保护膜。原料易得，价格低廉，能耗较小，适用于工业化生产。CN 109440163 ACN 109440163 A

权　利　要　求　书

1/2页

1.一种铝及铝合金阳极氧化膜无镍封孔剂，其特征在于，按质量百分比计，包括以下组分：

2.根据权利要求1所述的铝及铝合金阳极氧化膜无镍封孔剂，其特征在于，按质量百分比计，所述铝及铝合金阳极氧化膜无镍封孔剂还包括：

钼盐               2.5～10％；含氟化合物         0.3～5％。

3.根据权利要求1所述的铝及铝合金阳极氧化膜无镍封孔剂，其特征在于，所述锂盐为乙酸锂、硫酸锂、氯化锂、碳酸锂中的一种或多种。

4.根据权利要求1所述的铝及铝合金阳极氧化膜无镍封孔剂，其特征在于，所述络合剂为乙二胺四甲叉磷酸钠、二乙烯三胺五甲叉膦酸钠、乙二胺四乙酸二钠、柠檬酸钠、酒石酸钾钠、氨基三乙酸钠、苹果酸钠、葡萄糖酸钠中的一种或多种。

5.根据权利要求1所述的铝及铝合金阳极氧化膜无镍封孔剂，其特征在于，所述分散剂为聚醚多元醇、5-(2-氨乙基氨)-1-萘磺酸钠、亚甲基双萘磺酸二钠盐、聚萘甲醛磺酸钠盐、羟基烷基酚聚氧乙烯醚中的一种或多种。

6.根据权利要求1所述的铝及铝合金阳极氧化膜无镍封孔剂，其特征在于，所述缓蚀剂为三聚磷酸钠、六偏磷酸钠、硼酸、十一碳二元酸、癸二酸、二乙醇胺和三乙醇胺中的一种或多种。

7.根据权利要求1所述的铝及铝合金阳极氧化膜无镍封孔剂，其特征在于，所述稳定剂为γ-巯丙基三甲氧基硅烷、氨丙基三甲氧基硅烷、聚二甲基硅氧烷、丙三醇、乙二醇、聚乙二醇中的一种或多种。

8.根据权利要求2所述的铝及铝合金阳极氧化膜无镍封孔剂，其特征在于，所述钼盐为钼酸钠、钼酸铵、钼酸锂中的一种或多种。

9.根据权利要求2所述的铝及铝合金阳极氧化膜无镍封孔剂，其特征在于，所述氟化物为氟化钾、氟化铵、氟化钠、氟化氢铵、氟锆酸钾、氟钛酸钾中的一种或多种。

10.权利要求1至9任一项所述的铝及铝合金阳极氧化膜无镍封孔剂的应用，其特征在于，所述铝及铝合金阳极氧化膜无镍封孔剂的封孔工艺参数为：

(1)在工作槽液中，所述铝及铝合金阳极氧化膜无镍封孔剂的含量为2％～5％；(2)工作槽液的温度为20～45℃；(3)工件浸泡时间为5～25min；

2

CN 109440163 A

权　利　要　求　书

2/2页

(4)封孔速率为0.8～1μm/min；(5)溶液pH值为8.5～9.5。

3

CN 109440163 A

说　明　书

一种铝及铝合金阳极氧化膜无镍封孔剂及其应用

1/10页

技术领域

[0001]本发明涉及铝合金阳极氧化后处理技术领域，特别是涉及一种铝及铝合金阳极氧化膜无镍封孔剂及其应用。

背景技术

[0002]铝合金具有质量轻、强度比较高，接近或超过优质钢，塑性好，可加工成各种型材，耐蚀性强、导热导电良好等优点，在航空、航天、汽车、机械制造、民用工业中广泛应用。铝合金制品有个缺点——耐候性较差，容易被腐蚀，为避免铝型材的腐蚀，必须对铝及铝合金的表面进行处理，目前，主要有两种方法，一种是对铝合金表面进行清洗、钝化、喷涂，主要是化学反应的一个过程，生成保护膜，提高耐蚀能力和结合力，再进行喷涂。但这种方法处理的工件主要涉及到涂层的附着力问题，一旦涂层出现脱落，会对耐腐蚀性能影响较大。另外一种是铝阳极氧化处理，阳极氧化处理是通过施加电场使金属生成氧化膜，氧化膜层多孔且具有较强的化学活性，在阳极氧化处理完成以后需进行封孔表面处理。该方法处理的铝材可显著地提高其耐候性，提高铝及其合金表面的硬度、耐磨和耐蚀性能。外观更加均匀，可以根据不同的要求，进行多种颜色的加工处理，且氧化膜的厚度可根据不同工艺要求进行调整，氧化层不容易轻易遭到破坏，可以满足工艺要求较高的铝型材生产。[0003]随着工业化生产的发展以及铝及铝合金阳极氧化膜技术的发展，对封孔质量也提出了更高的要求。目前，阳极氧化封孔剂面临两个方面问题，1、之前占据大部分市场份额的含镍封孔剂，由于环保问题，将要逐渐退出市场；2、目前工业生产中的无镍封孔技术中存在封孔膜失光、保光性差，封孔后铝材工件表面易发白、起粉、检测封孔失重高等问题，影响了封孔效果。

发明内容

[0004]鉴于上述状况，本发明提供一种无毒环保、光亮平整、封孔效果好的封孔剂。[0005]一种铝及铝合金阳极氧化膜无镍封孔剂，按质量百分比计，包括以下组分：

[0006]

[0007]

其中，按质量百分比计，所述铝及铝合金阳极氧化膜无镍封孔剂还可以包括：

4

CN 109440163 A[0008]

说　明　书

2/10页

钼盐                  2.5～10％；

[0009]含氟化合物            0.3～5％。[0010]其中，所述锂盐为乙酸锂、硫酸锂、氯化锂、碳酸锂中的一种或多种。[0011]其中，所述表面活性剂为聚乙烯基吡咯烷酮、十二烷基苯磺酸钠、十六烷基磺基苯氧基苯磺酸二钠、十二烷基二苯醚二磺酸钠、十六烷基苯磺酸钠中的一种或多种。[0012]其中，所述络合剂为乙二胺四甲叉磷酸钠、二乙烯三胺五甲叉膦酸钠、乙二胺四乙酸二钠、柠檬酸钠、酒石酸钾钠、氨基三乙酸钠、苹果酸钠、葡萄糖酸钠中的一种或多种。[0013]其中，所述分散剂为聚醚多元醇、5-(2-氨乙基氨)-1-萘磺酸钠、亚甲基双萘磺酸二钠盐、聚萘甲醛磺酸钠盐、羟基烷基酚聚氧乙烯醚中的一种或多种。[0014]其中，所述缓蚀剂为三聚磷酸钠、六偏磷酸钠、硼酸、十一碳二元酸、癸二酸、二乙醇胺和三乙醇胺中的一种或多种。[0015]其中，所述稳定剂为γ-巯丙基三甲氧基硅烷、氨丙基三甲氧基硅烷、聚二甲基硅氧烷、丙三醇、乙二醇、聚乙二醇中的一种或多种。[0016]其中，所述钼盐为钼酸钠、钼酸铵、钼酸锂中的一种或多种。[0017]其中，所述氟化物为氟化钾、氟化铵、氟化钠、氟化氢铵、氟锆酸钾、氟钛酸钾中的一种或多种。

[0018]根据本发明提供的铝及铝合金阳极氧化膜无镍封孔剂，具有以下有益效果：

[0019]该铝及铝合金阳极氧化膜无镍封孔剂主要由低粘度的有机化合物和无机化合物组成，避免使用重金属镍离子，提高了其环保性能，实际测试表明，该封孔剂溶液体系稳定，封孔渗透效果好，封孔膜致密，能完全封闭工件表面的孔隙，失重率低，不粘保护膜。封孔后工件表面平整光亮，光滑手感好，不变色，不起粉，可有效防止手印，抗油污，封孔效果好，提高了工件的强度、硬度和耐腐蚀性。且该封孔剂价格低廉，能耗较小，适用于工业化生产。[0020]本发明还提供了上述铝及铝合金阳极氧化膜无镍封孔剂的应用，所述铝及铝合金阳极氧化膜无镍封孔剂的封孔工艺参数为：[0021](1)在工作槽液中，所述铝及铝合金阳极氧化膜无镍封孔剂的含量为2％～5％；[0022](2)工作槽液的温度为20～45℃；[0023](3)工件浸泡时间为5～25min；[0024](4)封孔速率为0.8～1μm/min；[0025](5)溶液pH值为8.5～9.5。具体实施方式

[0026]为了便于理解本发明，下面将参照各实施例对本发明进行更全面的描述，但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容更加透彻全面。[0027]除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

[0028]本发明的实施方式提出一种无毒环保、光亮平整、封孔效果好的铝及铝合金阳极

5

CN 109440163 A

说　明　书

3/10页

氧化膜无镍封孔剂。

[0029]该铝及铝合金阳极氧化膜无镍封孔剂，按质量百分比计，包括以下组分：

[0030]

具体的，按质量百分比计，所述铝及铝合金阳极氧化膜无镍封孔剂还包括：[0032]钼盐                  2.5～10％；[0033]含氟化合物            0.3～5％。[0034]具体实施时，钼盐和含氟化合物可以选择性加入。[0035]其中，所述锂盐为乙酸锂、硫酸锂、氯化锂、碳酸锂中的一种或多种。[0036]其中，所述络合剂为乙二胺四甲叉磷酸钠、二乙烯三胺五甲叉膦酸钠、乙二胺四乙酸二钠、柠檬酸钠、酒石酸钾钠、氨基三乙酸钠、苹果酸钠、葡萄糖酸钠中的一种或多种。[0037]其中，所述分散剂为聚醚多元醇、5-(2-氨乙基氨)-1-萘磺酸钠、亚甲基双萘磺酸二钠盐、聚萘甲醛磺酸钠盐、羟基烷基酚聚氧乙烯醚中的一种或多种。[0038]其中，所述缓蚀剂为三聚磷酸钠、六偏磷酸钠、硼酸、十一碳二元酸、癸二酸、二乙醇胺和三乙醇胺中的一种或多种。[0039]其中，所述稳定剂为γ-巯丙基三甲氧基硅烷、氨丙基三甲氧基硅烷、聚二甲基硅氧烷、丙三醇、乙二醇、聚乙二醇中的一种或多种。[0040]其中，所述钼盐为钼酸钠、钼酸铵、钼酸锂中的一种或多种。[0041]其中，所述氟化物为氟化钾、氟化铵、氟化钠、氟化氢铵、氟锆酸钾、氟钛酸钾中的一种或多种。

[0042]上述铝及铝合金阳极氧化膜无镍封孔剂的封孔工艺参数为：[0043](1)在工作槽液中，所述铝及铝合金阳极氧化膜无镍封孔剂的含量为2％～5％；[0044](2)工作槽液的温度为20～45℃，适用于常温和中温封孔；[0045](3)工件浸泡时间为5～25min，实际浸泡时间根据氧化膜厚度决定；[0046](4)封孔速率为0.8～1μm/min；[0047](5)溶液pH值为8.5～9.5，最佳PH为9.0左右。

[0048]下面分多个实施例对本发明实施例进行进一步的说明。本发明实施例不限定于以下的具体实施例。在不变主权利的范围内，可以适当的进行变更实施。[0049]实施例1：

[0050]一种铝及铝合金阳极氧化膜无镍封孔剂，按质量百分比计，包括以下组分：

[0031]

6

CN 109440163 A

说　明　书

4/10页

[0051]

该铝及铝合金阳极氧化膜无镍封孔剂在应用时，工作槽液中含有2％的封孔剂，溶

液pH值为9，工作槽液的温度为30℃。[0053]铝制品工件进行前处理后，进行阳极氧化，制备得5～15μm厚的氧化膜层，后将铝制品工件浸渍于含有上述封孔剂的工作槽液中5～15分钟，封孔速率为0.8μm/min，取出铝制品工件清洗后，取出风干。[00]经目测检查：封孔后铝制品工件表面光亮、平整，无水渍、黄斑及粉霜。

[0055]按国家标准(GB/T8753.2-2005预浸的磷铬酸法)对已封孔的铝制品工件进行检测，封孔失重为25.3mg/dm2。按国家标准(GB/T8753.4-2005酸处理后的染色斑点法)对铝制品工件进行染色，染色等级为1级，抗染色吸附能力强，说明封孔质量合格，抗污染能力强。

[0056]实施例2：

[0057]一种铝及铝合金阳极氧化膜无镍封孔剂，按质量百分比计，包括以下组分：

[0052]

[0058]

[0059]

该铝及铝合金阳极氧化膜无镍封孔剂在应用时，工作槽液中含有2.5％的封孔剂，溶液pH值为9.2，工作槽液的温度为20℃。[0060]铝制品工件进行前处理后，进行阳极氧化，制备得5～15μm厚的氧化膜层，后将铝制品工件浸渍于含有上述封孔剂的工作槽液中5～15分钟，封孔速率为0.8μm/min，取出铝

7

CN 109440163 A

说　明　书

5/10页

制品工件清洗后，取出风干。[0061]经目测检查：封孔后铝制品工件表面光亮、平整，无水渍、黄斑及粉霜。

[0062]按国家标准(GB/T8753.2-2005预浸的磷铬酸法)对已封孔的铝制品工件进行检测，封孔失重为20.1mg/dm2。按国家标准(GB/T8753.4-2005酸处理后的染色斑点法)对铝制品工件进行染色，染色等级为0级，抗染色吸附能力强，说明封孔质量合格，抗污染能力强。

[0063]实施例3：

[00]一种铝及铝合金阳极氧化膜无镍封孔剂，按质量百分比计，包括以下组分：

[0065]

[0066]

该铝及铝合金阳极氧化膜无镍封孔剂在应用时，工作槽液中含有3％的封孔剂，溶液pH值为9.5，工作槽液的温度为32℃。[0068]铝制品工件进行前处理后，进行阳极氧化，制备得5～15μm厚的氧化膜层，后将铝制品工件浸渍于含有上述封孔剂的工作槽液中10～25分钟，封孔速率为0.9μm/min，取出铝制品工件清洗后，取出风干。[0069]经目测检查：封孔后铝制品工件表面光亮、平整，无水渍、黄斑及粉霜。

[0070]按国家标准(GB/T8753.2-2005预浸的磷铬酸法)对已封孔的铝制品工件进行检测，封孔失重为19.3mg/dm2。按国家标准(GB/T8753.4-2005酸处理后的染色斑点法)对铝制品工件进行染色，染色等级为0级，抗染色吸附能力强，说明封孔质量合格，抗污染能力强。

[0071]实施例4：

[0072]一种铝及铝合金阳极氧化膜无镍封孔剂，按质量百分比计，包括以下组分：

[0067]

8

CN 109440163 A

说　明　书

6/10页

[0073]

该铝及铝合金阳极氧化膜无镍封孔剂在应用时，工作槽液中含有3％的封孔剂，溶

液pH值为9，工作槽液的温度为35℃。[0075]铝制品工件进行前处理后，进行阳极氧化，制备得5～15μm厚的氧化膜层，后将铝制品工件浸渍于含有上述封孔剂的工作槽液中5～15分钟，封孔速率为1μm/min，取出铝制品工件清洗后，取出风干。[0076]经目测检查：封孔后铝制品工件表面光亮、平整，无水渍、黄斑及粉霜。

[0077]按国家标准(GB/T8753.2-2005预浸的磷铬酸法)对已封孔的铝制品工件进行检测，封孔失重为17.9mg/dm2。按国家标准(GB/T8753.4-2005酸处理后的染色斑点法)对铝制品工件进行染色，染色等级为1级，抗染色吸附能力强，说明封孔质量合格，抗污染能力强。

[0078]实施例5：

[0079]一种铝及铝合金阳极氧化膜无镍封孔剂，按质量百分比计，包括以下组分：

[0074]

[0080]

9

CN 109440163 A[0081]

说　明　书

7/10页

该铝及铝合金阳极氧化膜无镍封孔剂在应用时，工作槽液中含有5％的封孔剂，溶

液pH值为8.5，工作槽液的温度为45℃。[0082]铝制品工件进行前处理后，进行阳极氧化，制备得5～15μm厚的氧化膜层，后将铝制品工件浸渍于含有上述封孔剂的工作槽液中5～15分钟，封孔速率为1μm/min，取出铝制品工件清洗后，取出风干。[0083]经目测检查：封孔后铝制品工件表面光亮、平整，无水渍、黄斑及粉霜。

[0084]按国家标准(GB/T8753.2-2005预浸的磷铬酸法)对已封孔的铝制品工件进行检测，封孔失重为15.9mg/dm2。按国家标准(GB/T8753.4-2005酸处理后的染色斑点法)对铝制品工件进行染色，染色等级为0级，抗染色吸附能力强，说明封孔质量合格，抗污染能力强。

[0085]实施例6：

[0086]一种铝及铝合金阳极氧化膜无镍封孔剂，按质量百分比计，包括以下组分：

[0087]

该铝及铝合金阳极氧化膜无镍封孔剂在应用时，工作槽液中含有3％的封孔剂，溶液pH值为9，工作槽液的温度为40℃。[00]铝制品工件进行前处理后，进行阳极氧化，制备得5～15μm厚的氧化膜层，后将铝制品工件浸渍于含有上述封孔剂的工作槽液中7～18分钟，封孔速率为1μm/min，取出铝制品工件清洗后，取出风干。[0090]经目测检查：封孔后铝制品工件表面光亮、平整，无水渍、黄斑及粉霜。

[0091]按国家标准(GB/T8753.2-2005预浸的磷铬酸法)对已封孔的铝制品工件进行检测，封孔失重为21.5mg/dm2。按国家标准(GB/T8753.4-2005酸处理后的染色斑点法)对铝制品工件进行染色，染色等级为1级，抗染色吸附能力强，说明封孔质量合格，抗污染能力强。

[0092]实施例7：

[0093]一种铝及铝合金阳极氧化膜无镍封孔剂，按质量百分比计，包括以下组分：

[0088]

[0094]

10

CN 109440163 A

说　明　书

8/10页

[0095]

该铝及铝合金阳极氧化膜无镍封孔剂在应用时，工作槽液中含有2％的封孔剂，溶

液pH值为9.2，工作槽液的温度为30℃。[0097]铝制品工件进行前处理后，进行阳极氧化，制备得5～15μm厚的氧化膜层，后将铝制品工件浸渍于含有上述封孔剂的工作槽液中5～15分钟，封孔速率为0.8μm/min，取出铝制品工件清洗后，取出风干。[0098]经目测检查：封孔后铝制品工件表面光亮、平整，无水渍、黄斑及粉霜。

[0099]按国家标准(GB/T8753.2-2005预浸的磷铬酸法)对已封孔的铝制品工件进行检测，封孔失重为18.1mg/dm2。按国家标准(GB/T8753.4-2005酸处理后的染色斑点法)对铝制品工件进行染色，染色等级为0级，抗染色吸附能力强，说明封孔质量合格，抗污染能力强。

[0100]实施例8：

[0101]一种铝及铝合金阳极氧化膜无镍封孔剂，按质量百分比计，包括以下组分：

[0096]

[0102]

11

CN 109440163 A

说　明　书

9/10页

[0103]

该铝及铝合金阳极氧化膜无镍封孔剂在应用时，工作槽液中含有4.5％的封孔剂，

溶液pH值为9.2，工作槽液的温度为40℃。[0105]铝制品工件进行前处理后，进行阳极氧化，制备得5～15μm厚的氧化膜层，后将铝制品工件浸渍于含有上述封孔剂的工作槽液中5～15分钟，封孔速率为0.8μm/min，取出铝制品工件清洗后，取出风干。[0106]经目测检查：封孔后铝制品工件表面光亮、平整，无水渍、黄斑及粉霜。

[0107]按国家标准(GB/T8753.2-2005预浸的磷铬酸法)对已封孔的铝制品工件进行检测，封孔失重为18.7mg/dm2。按国家标准(GB/T8753.4-2005酸处理后的染色斑点法)对铝制品工件进行染色，染色等级为0级，抗染色吸附能力强，说明封孔质量合格，抗污染能力强。

[0108]对照例1：

[0109]使用市售的以乙酸镁为主盐的封孔剂进行封孔作业，在应用时，工作槽液中含有5％的封孔剂，溶液pH值为5.4，工作槽液的温度为60℃。[0110]铝制品工件进行前处理后，进行阳极氧化，制备得5～15μm厚的氧化膜层，后将铝制品工件浸渍于含有上述封孔剂的工作槽液中12～30分钟，封孔速率为0.7μm/min，取出铝制品工件清洗后，取出风干。[0111]经目测检查：封孔后铝制品工件表面有起粉和发白现象，不够光亮、平整。

[0112]按国家标准(GB/T8753.2-2005预浸的磷铬酸法)对已封孔的铝制品工件进行检测，封孔失重为.7mg/dm2。按国家标准(GB/T8753.4-2005酸处理后的染色斑点法)对铝制品工件进行染色，染色等级为3级，抗染色吸附能力和抗污染能力一般。[0113]表1封孔效果对比

[0104]

12

CN 109440163 A[0114]

说　明　书

10/10页

表1对比了本发明各实施例的封孔剂与传统的无镍、以乙酸镁为主盐的封孔剂的

封孔效果，由以上数据对比可以看出本发明的封孔剂的工作温度更加温和，封孔失重和染色等级明显优于市售封孔剂，且采用本发明的封孔剂相比市售封孔剂，封孔后铝制品工件表面更加光亮、平整。[0116]综上，根据本发明提供的铝及铝合金阳极氧化膜无镍封孔剂主要由低粘度的有机化合物和无机化合物组成，避免使用重金属镍离子，提高了其环保性能，实际测试表明，该封孔剂溶液体系稳定，封孔渗透效果好，封孔膜致密，能完全封闭工件表面的孔隙，失重率低，不粘保护膜。封孔后工件表面平整光亮，光滑手感好，不变色，不起粉，可有效防止手印，抗油污，封孔效果好，提高了工件的强度、硬度和耐腐蚀性。且该封孔剂价格低廉，能耗较小，适用于工业化生产。

[0117]以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

[0115]

13