一.鈍化的意義及機理簡介
一般來說，易離子化的金屬容易氧化，即容易腐蝕，而事實上并非完全如此，有些金屬如鋁、鎂、鉻等雖然易離子化，但由于它們在大氣或水中容易生成一層腐蝕產物的薄膜，從而卻提高了耐蝕性。通過化學或電化學方法使金屬表面狀態(tài)發(fā)生變化，使其溶解速度急劇下降，使耐蝕性提高，此種工藝過程稱為鈍化。鈍化往往伴隨陽極電位突然升高，從而使陽極反應難以進行，使金屬腐蝕速度減慢或停止。由于鈍化能顯著提高金屬的耐蝕性，故在機械、電子、儀器、日用品、軍工器械等領域廣泛應用。
關于鈍化機理目前存在多種理論，主要有兩種，一種是薄膜理論，另一種是吸附理論。薄膜理論認為，在鈍化過程中，金屬表面生成一層氧化膜。正是由于這一層膜的存在，將基體金屬與腐蝕介質分開，達到保護基體金屬，使其不被繼續(xù)受腐蝕。吸附理論認為，在鈍化過程中，金屬表面形成一層吸附層，主要是氧的吸附層。正是由于這一吸附層的存在，使金屬耐蝕性提高。但是上述這兩種理論均不能完全解釋全部鈍化現象，有待進一步完善。
二.表面鈍化處理方法
鋁及鋁合金工件，無論是化學氧化法或陽極氧化法制取的氧化膜都是多孔的，易受污染，耐蝕性不高。例如，鋁及鋁合金陽極氧化膜是一種具有蜂窩狀結構的多于L膜，其微孔數量達4～77×109個/cm2，比表面積非常高。因此，使得氧化膜的表面具有極高的化學活性，空氣中或者使用環(huán)境中的腐蝕介質或污染物極易被吸附到膜孔內，所以未經封閉處理的鋁合金陽極氧化膜耐蝕性和抗污染能力均不高。即使氧化膜在染色后也應進行鈍化或封閉處理，以提高其耐蝕性。
1.化學氧化后鈍化處理
鋁及鋁合金工件化學氧化后鈍化處理的工藝條件及鈍化液配方。
2.陽極氧化后鈍化處理
鋁及鋁合金工件陽極氧化后鈍化處理的工藝條件及鈍化液配方。
3.氧化膜的封閉處理
氧化膜的封閉實際上就是封閉氧化膜的微孔，孔處理。鋁及鋁合金陽極氧化膜的封閉方法很多，如下：降低其表面活性，因此也稱為封主要可分為以下幾種方法，分述如下：
(1)水合封閉法 水合封閉的基本原理是氧化膜和孔壁的A1203在較高溫度的熱水或水蒸氣中發(fā)生水合反應，生成水合氧化鋁(A1203·H20)，使氧化膜體積膨脹，其體積將增大約33％以上。由于膜的體積膨脹而使孔徑變小，從而封閉膜孔。其反應式：
Al2O3十H2O→2AlO(OH)→Al2O3·H2O
水合封閉法又分高壓蒸汽封閉法和沸水封閉法兩種。高壓蒸汽封閉的效果比沸水封閉好，主要反映為封閉速度快，不受pH值影響，封閉后的氧化膜耐蝕性好，而且封閉質量穩(wěn)定，特別是在封閉染色氧化膜時不會出現流色現象，因此尤其適合于染色氧化膜的封閉處理。高壓蒸汽封閉的主要缺點是所需高壓蒸汽設備投資較大，生產成本較高，大型工件封閉處理時不能連續(xù)生產，厚氧化膜封閉時易破裂，因此只在特殊情況下使用。而沸水封閉則恰好相反，因其生產成本相對較低，操作方便，是一種普遍采用的封閉方法。
1)封閉工藝規(guī)范
?、俑邏赫羝忾]法工藝規(guī)范如下所示。
蒸汽壓力 1—3x105Pa
蒸汽溫度 100～110℃
時間 20～30min
操作注意事項：蒸汽溫度不可過高，否則易使氧化膜的硬度和耐磨性降低。
②沸水封閉法工藝規(guī)范如下所示。
封閉用水 去離子水或蒸餾水
PH值 5.5～6.5
溫度 95～98℃
時間 每1um厚的氧化膜約需2～3min
通常封閉的時間需要20～30min
操作注意事項：封閉用水應采用去離子水或蒸餾水，不用自來水，因為普通自來水易生水垢吸附于孔中，使膜的透明度下降。普通自來水中的C1-、SO2-4、Cu2+等均對封閉膜孔有不利影響。
2)影響沸水封閉質量的因素
?、偎|。水中的雜質離子或不純物會嚴重降低封閉后氧化膜的耐蝕性，對其外觀也有一定程度的危害，因此一定要嚴格控制用水的質量，保證其電阻率≥5x105Ω·cm。
在生產過程中應盡量避免前道工序殘留在制品表面的酸或清洗水將有害離子帶入封閉槽，為此最好在進入沸水封閉槽前先經過一道去離子水洗，以減少封閉槽的污染。為了保證封閉質量，應定期測定封閉水中的有害離子含量。
②溫度。水溫越高封閉速度越快，但長時間沸騰會加大水的消耗，因此溫度最好控制在95～98℃。當溫度低于90℃時封閉速度將顯著減緩，特別是低于80℃時，水合反應產物將不是一水合氧化鋁(A12O3·H2O)，而是三水合氧化鋁(A12O3·3H2O)，后者很不穩(wěn)定p致使氧化膜的耐蝕性能很差。
③時間。封閉所需時間與膜厚有關，通常每1um約需2～3min，對于一般的陽極氧化膜總的封閉時間大約為20～30min。當水質條件好時可取下限。
?、躊H值。 PH值越高封閉速度越快，但過高的PH值會引起膜層粉化，使表面出現粉霜。PH值一般控制在5.5～6.5之間，最佳為5.8?？捎么姿峄虬彼{節(jié)PH值。
可在沸水封閉液中加入一些添加劑作為封閉助劑，如鎳、鉆等金屬鹽和重鉻酸鉀、水玻璃及三乙醇胺等，添加封閉助劑不僅可以提高封閉質量，而且還有抑制粉霜的作用。在使用封閉助劑時應特別小心，如果封閉助劑選擇不當，或加入過量都會對封閉質量產生極不利影響。
(2)重鉻酸鹽封閉法 重鉻酸鹽封閉的基本原理是，在重鉻酸鹽水溶液中，氧化膜吸附了重鉻酸鹽后發(fā)生化學反應，生成堿性鉻酸鋁[Al(OH)CrO4]和重鉻酸鋁[Al(OH)Cr2O7]，這些生成物填充進膜空隙，從而起到封孔作用。
重鉻酸鹽封閉法一般用于防護性陽極氧化膜，氧化膜經封閉后呈現黃色，其耐蝕性較高。但該法不適用于裝飾性或染色的氧化膜。
重鉻酸鹽封閉溶液的配方及工藝規(guī)范如下：
重鉻酸鉀(K2Cr207)含量 15～l00g/L(用蒸餾水或去離子水配制)
pH值 6～7.5(用碳酸鈉或氫氧化鈉調節(jié))
溫度 90～98℃
時間 5～30min
操作注意事項：
?、俜忾]液中重鉻酸鉀的含量越高，封閉后的氧化膜耐蝕性越好。
②經陽極氧化的鋁制品工件，在封閉處理前必須仔細漂洗，以免將殘留在工件表面的酸性液帶入封閉槽，否則會對氧化膜的封閉質量和外觀造成不利影響。另外，還應防止工件與槽體接觸，否則會損壞氧化膜。
?、蹖Ψ忾]液中雜質應進行限制，當封閉液中SO2-4超過0.2g/L時，會使氧化膜的顏色變淺或發(fā)白，可加入適量的鉻酸鈣(CaCrO4)沉淀過濾排除；當SO2-4為0.02g/L時，會使氧化膜的顏色發(fā)白，耐蝕性下降，可添加硫酸鋁鉀[K2Al2(SO4)4·24H2O]0.1～0.5g/L進行調整。當CL-＞1.5g/L時，會對工件氧化膜產生腐蝕，封閉液需稀釋或更換。
(3)水解金屬鹽封閉法 水解金屬鹽封閉的原理是，除了封閉過程中AL203的水合反應外，主要是利用金屬鹽被氧化膜吸附后發(fā)生水解反應，生成氫氧化物沉淀析出，充填在膜子L內，從而達到封閉氧化膜的目的。 ．
水解金屬鹽封閉不影響氧化膜的色澤，而且由于金屬離子與有機染料分子之間會形成金屬絡合物，從而增加了染料的穩(wěn)定性和耐曬度。因此，水解金屬鹽封閉法特別適用于染色或著色的防護、裝飾性氧化膜。
(4)雙重封閉法 所謂雙重封閉是指先用金屬鹽溶液預封，然后再用熱水或重鉻酸鉀溶液封閉。這種封閉方式可大大提高氧化膜的耐蝕性能。它不僅適用于透明的陽極氧化膜，而且也適用于染色或著色的氧化膜。
(5)低溫封閉法 低溫封閉法又稱為常溫封閉或冷封閉，是近年來鋁型材行業(yè)使用最普遍的封閉方法。低溫封閉大多采用Ni—F溶液體系，其反應機理很復雜，但與水解金屬鹽封閉法也有某些類似之處，存在AL2O3；的水合反應和Ni(OH)2沉淀析出的雙重作用，只是由于F-的存在使封閉反應過程可在低溫下實現。
操作注意事項：
①低溫封閉溶液除上述基本組成外，還常加入少量的表面活性劑、PH緩蝕劑、鋁離子絡合劑以及粉霜抑制劑等助劑來進一步提高封閉質量。為了消除由于鎳的沉積而帶來的氧化膜偏綠，通常還加入約0.1g/L的CO2+加以改善。
?、诘蜏胤忾]溶液在長期使用過程中Ni2+和F-的消耗速度不一致，因此在生產過程中除定期檢測Ni2+含量外，還應定期檢測游離F-的含量，始終控制其含量在工藝規(guī)定的范圍內。
?、鄣蜏胤忾]溶液對SO2-4和NH4+比較敏感，當SO2-4≥5g/L，NH4+≥4g/L時會影響封閉質量，此時應稀釋溶液以消除其影響，或全部更換槽液。
?、苋芤旱膒H值可用醋酸或氨水(或氫氧化鈉稀溶液)調節(jié)。封閉后用50～60℃的熱水漂洗或經漂洗后用熱風吹干可起到強化封閉、加快干燥和防水跡的作用。
(6)有機物封閉法 有機涂層封閉方法在鋁型材行業(yè)應用已十分普遍，其目的是大幅度提高鋁材的防腐蝕性能和外觀裝飾性；同時，陽極氧化膜又是有機涂層的理想基底層。早期曾采用熔融蠟、干性油、樹脂等對鋁陽極氧化膜進行封閉處理，它們只是一種簡單的物理封閉，效果并不理想。近年來有機物封閉主要是指有機涂層封閉，典型的方法有靜電涂漆、電泳涂漆及其他涂漆方法，獲得廣泛應用。
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