硝酸預(yù)浸在陽極氧化膜封孔質(zhì)量檢測中的應(yīng)用

1、硝酸預(yù)浸在陽極氧化膜封孔質(zhì)量檢測中的應(yīng)用The Application of Prior Nitric AcidTreatment in the Assessment of SealingQuality of Anodic Oxidation Coatings硝酸預(yù)浸在陽極氧化膜封孔質(zhì)量檢測中的應(yīng)用摘 要 陽極氧化膜封孔質(zhì)量的好壞，會直接影響陽極氧化膜的 使用壽命。硝酸預(yù)浸是歐洲標準中規(guī)定的外部建筑用鋁合金陽極氧化 膜封孔質(zhì)量檢測的仲裁方法， 文中考察了硝酸預(yù)浸在封孔質(zhì)量檢測中 的作用，結(jié)果表明 : 硝酸預(yù)浸有溶解氧化膜和擴孔的作用，在封孔質(zhì) 量檢測中引入硝酸預(yù)浸， 不僅嚴格了對封孔質(zhì)量的要求

2、， 而且使得封 孔質(zhì)量的判別更為靈敏。關(guān)鍵詞 硝酸預(yù)浸 ; 封孔質(zhì)量 ; 陽極氧化膜 ; 磷鉻酸法The Application of Prior Nitric Acid Treatment in the Assessment of Sealing Quality of Anodic Oxidation Coatings Abstract Sealing quality directly affects the service life of the anode anodic oxidation coatings. For the anodic oxida-tion coatings inte

3、nded for exterior buildings ， the phosphoric / chromic acid immersion with prior nitric acid treatment test method is specified as arbitration method in european standard. The effect of the prior nitric acid treatment on sealing quality test was studied. The results show that the prior nitric acid t

4、reatment has the action of dissolution and enlargement. The introduce of the prior nitric acid treatment in sealing quality test provides a more strict sealing quality test method，makes the sealing quality dis-crimination becoming more sensitive.Key words prior nitric acid treatment; sealing quality

5、; alloy anodic oxide coatings; the phosphoric / chromic acid im-mersion method鋁陽極氧化膜屬多孔結(jié)構(gòu)， 表面易因吸附灰塵、 油脂等而發(fā)生污 染，也易因受到腐蝕介質(zhì)侵蝕而遭到破壞， 因此必須經(jīng)過封孔處理后 才能投入使用。封孔質(zhì)量的好壞直接影響到陽極氧化膜的使用壽命， 是陽極氧化膜質(zhì)量的重要指標之一。封孔處理可以提高膜層的抗污染性、 電絕緣性和耐腐蝕性等 ， 由此衍生出了許多評定封孔質(zhì)量的方法， 包括染色斑點法、 導(dǎo)納法 和 酸浸法等。染色斑點法的特點是簡單、快速，但結(jié)果的重復(fù)性和數(shù)據(jù) 定量化比較差， 目前多用于生產(chǎn)控制

6、和在線快速檢測。 導(dǎo)納法的特點 是無損、快速，但其結(jié)果受陽極氧化膜厚度、著色方法、封孔工藝、 陳化時間、存放環(huán)境等方面的影響。因此在我國使用很少。酸浸法是通過陽極氧化膜酸浸前后的質(zhì)量損失率來評定封孔質(zhì) 量，是目前應(yīng)用最廣泛的評定方法。 它包括磷鉻酸法和硝酸預(yù)浸磷鉻 酸法，在歐洲標準 EN12373. 1-2001 中規(guī)定，內(nèi)部建筑和裝飾用陽 極氧化磷鉻酸法， 外部建筑用陽極氧化膜質(zhì)量的檢測采用硝酸預(yù)浸磷 鉻酸法。 在國際標準化組織新修訂的封孔質(zhì)量評價標準中， 也參照歐 洲標準引入了硝酸預(yù)浸的磷鉻酸法， 并進行了類似的規(guī)定。 但我國現(xiàn) 行鋁合金建筑型材標準 GB5237.2-2008 中并未對兩

7、種方法的差異和 適用范圍作出說明和劃分。 為此，文中對硝酸預(yù)浸在封孔質(zhì)量檢測中 的作用進行了探討。硝酸預(yù)浸在陽極氧化膜圭寸孔質(zhì)量檢測中的應(yīng)用一試驗前準備1儀器設(shè)備表6#經(jīng)過封孔，7#和8#沒有經(jīng)過封孔。在每支型材上截取三段，每段的表面級控制在0.5至1.5dm2范圍內(nèi)，然后對試樣邊緣進行打磨，使其光滑平整。4 溶液配制4.1 硝酸溶液的配制移取650ml的純硝酸（HNO3）溶液于1000ml的容量瓶中，然后 用水稀釋至刻度，混勻。4.2 磷鉻酸溶液的配制溶解20g三氧化鉻（CrO3）和35ml磷酸于500ml水中，移入1000ml 的容量瓶，以水稀釋至刻度，混勻。5 封孔質(zhì)量的評定參照 GB/

8、T 8753-2005 的要求，分別采用硝酸預(yù)浸法、磷鉻酸法 和硝酸預(yù)浸磷鉻酸法評定封孔質(zhì)量。 硝酸預(yù)浸法具體為： 將清潔試樣 直立地完全浸入溫度為（19士 1）C的預(yù)浸硝酸溶液中，保持 10min 后取出，水洗并烘干。磷鉻酸浸泡法具體為：將清潔試樣直立地完全 浸入溫度為（38士 1）C的磷鉻酸溶液中，保持15min后取出，水洗 并烘干。硝酸預(yù)浸磷鉻酸浸泡法為：試樣先在（19 士 1）C硝酸溶液 中浸泡10min，然后水洗，再放入到溫度為（38 士 1）C的磷鉻酸溶 液中，保持 15min 后取出，水洗并烘干。質(zhì)量損失率 m=（ m-m2）/S式中：m為試驗前試樣的質(zhì)量，單位為mg；m2為試驗

9、后試樣的質(zhì)量，單位為mg；S為試樣總有效表面積，單位為dm2；二 試驗過程1 試樣在硝酸預(yù)浸溶液中的質(zhì)量損失率試樣經(jīng)過硝酸預(yù)浸后，就會發(fā)生溶解，產(chǎn)生一定的質(zhì)量損失率。這是因為陽極氧化膜的主要成分是非晶態(tài)水合氧化鋁，試樣浸入預(yù)浸溶液中，陽極氧化膜會通過以下反應(yīng)發(fā)生溶解：AI2O3 - XH2O+6HNO3 = Al (NO3) 3+(x+3)H2O圖1示出了試樣在硝酸預(yù)浸溶液中的質(zhì)量損失率變化，可以看出，經(jīng)過封孔處理的試樣(1#6#)在硝酸預(yù)浸溶液中的質(zhì)量損失率 都要遠低于未封孔的試樣(7#和8#)。這是因為未封孔的陽極氧化膜 呈蜂窩狀多孔結(jié)構(gòu)，具有很強的物理吸附能力和化學(xué)活性， 在硝酸預(yù) 浸溶

10、液中的有效溶解面積大，會迅速發(fā)生溶解；而經(jīng)過封孔處理后， 由于封孔反應(yīng)產(chǎn)物填充到了氧化膜的微孔中， 降低了氧化膜的孔隙率 和吸附能力，使暴露在預(yù)浸溶液中的有效面積溶解面積大大降低，溶解速率也因此大幅下降。圖12硝酸預(yù)浸對封孔質(zhì)量性能的影響質(zhì)量損失率越小，代表封孔質(zhì)量越好，我國目前的陽極氧化膜封孔檢查評價標準中，質(zhì)量損失率是否大于 30mg/dm2作為合格與否的 判別標準。圖2為試樣經(jīng)磷鉻酸浸泡和硝酸預(yù)浸磷鉻酸浸泡后的質(zhì)量 損失率對比圖?？梢钥闯?，加入硝酸預(yù)浸的步驟后，質(zhì)量損失率明顯 比沒有加入硝酸預(yù)浸的質(zhì)量損失率要大， 這說明硝酸預(yù)浸的引入使得 圭寸孔質(zhì)量的評定更為嚴格I I磷鉻酸法I I硝酸

11、預(yù)浸 磷鉻酸法為進一步說明引入硝酸預(yù)浸前后的差異，在圖 2中也可以看到， 對于封孔質(zhì)量好的試樣，引入硝酸預(yù)浸前后的質(zhì)量損失率差值都小于 10 mg/dm2;對于封孔質(zhì)量不好的試樣，引入硝酸預(yù)浸前后的質(zhì)量損 失率差值隨著隨著試樣在磷鉻酸溶液中質(zhì)量損失率的增大而增大。這說明引入硝酸預(yù)浸后，可以增強封孔質(zhì)量評定的靈敏性。 結(jié)合圖2及 圖1可以看出，對于未封孔的試樣，引入硝酸預(yù)浸前后的質(zhì)量損失率 結(jié)果相近，且其與試樣在硝酸預(yù)浸溶液中的質(zhì)量損失率值也相近，這說明硝酸預(yù)浸過程主要是使氧化膜溶解。引入硝酸預(yù)浸后，對于封孔質(zhì)量好的試樣，表面主要由封孔產(chǎn)物 覆蓋，硝酸預(yù)浸溶液接觸到的陽極氧化膜有效溶解面積小，因

12、此有、 無硝酸預(yù)浸兩種方法檢查的差值相差不會很多；而對于封孔質(zhì)量不好 的試樣，由于存在氧化膜疏松、氧化膜孔徑偏大、氧化膜孔錐度偏大 等原因，使得氧化膜的微孔未完全封閉， 硝酸預(yù)浸溶液接觸到的陽極 氧化膜有效溶解面積大， 因此溶解快， 使得兩種方法檢測結(jié)果的差值 較大。此外，硝酸預(yù)浸還對氧化膜起到擴孔的作用， 使得氧化膜在隨后 磷鉻酸浸泡中的有效溶解面積增大。 硝酸預(yù)浸對氧化膜的溶解和擴孔 作用，使得硝酸預(yù)浸磷鉻酸法測得的質(zhì)量損失率均大于磷鉻酸法測得 的質(zhì)量損失率。三 總結(jié)在封孔質(zhì)量檢測中引入硝酸預(yù)浸， 一方面嚴格了對封孔質(zhì)量的要 求，另一方面也使得封孔質(zhì)量合格與否的鑒別與篩選更加靈敏。 硝酸 預(yù)浸主要是使陽極氧化膜發(fā)生溶解， 并起到擴孔的作用。 對于封孔質(zhì) 量好的試樣，由于引入硝酸預(yù)浸而增加的質(zhì)量損失率通常都低于 10mg/dm；而對于封孔質(zhì)量不好的試樣，此質(zhì)量損失率增加值則隨著 試樣在磷鉻酸浸泡中質(zhì)量損失率的增加而增大。參考文獻1 GB 5237.2-2008鋁合金建筑型材 第 2部分：陽極氧化型材2 GB/T 8753.1-2005 鋁及鋁合金陽極氧化膜封孔質(zhì)量的評定 方法 第一部分：無硝酸預(yù)浸磷鉻酸法3 GB