硝酸預浸在陽極氧化膜封孔質量檢測中的應用

1、硝酸預浸在陽極氧化膜封孔質量檢測中的應用TheApplicationofPriorNitricAcidTreatmentintheAssessmentofSealingQualityofAnodicOxidationCoatings硝酸預浸在陽極氧化膜封孔質量檢測中的應用摘要陽極氧化膜封孔質量的好壞，會直接影響陽極氧化膜的使用壽命。硝酸預浸是歐洲標準中規(guī)定的外部建筑用鋁合金陽極氧化膜封孔質量檢測的仲裁方法，文中考察了硝酸預浸在封孔質量檢測中的作用，結果表明:硝酸預浸有溶解氧化膜和擴孔的作用，在封孔質量檢測中引入硝酸預浸，不僅嚴格了對封孔質量的要求，而且使得封孔質量的判別更為靈敏。關鍵詞硝酸預浸

2、;封孔質量;陽極氧化膜;磷鉻酸法TheApplicationofPriorNitricAcidTreatmentintheAssessmentofSealingQualityofAnodicOxidationCoatingsAbstractSealingqualitydirectlyaffectstheservicelifeoftheanodeanodicoxidationcoatings.Fortheanodicoxida-tioncoatingsintendedforexteriorbuildings，thephosphoric/chromicacidimmersionwithpriorn

3、itricacidtreatmenttestmethodisspecifiedasarbitrationmethodineuropeanstandard.Theeffectofthepriornitricacidtreatmentonsealingqualitytestwasstudied.Theresultsshowthatthepriornitricacidtreatmenthastheactionofdissolutionandenlargement.Theintroduceofthepriornitricacidtreatmentinsealingqualitytestprovides

4、amorestrictsealingqualitytestmethod，makesthesealingqualitydis-criminationbecomingmoresensitive.Keywordspriornitricacidtreatment;sealingquality;alloyanodicoxidecoatings;thephosphoric/chromicacidim-mersionmethod前言鋁陽極氧化膜屬多孔結構，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。封孔質量的好壞直接影響到陽極氧化膜的使用壽命，是

5、陽極氧化膜質量的重要指標之一。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量的方法，包括染色斑點法、導納法和酸浸法等。染色斑點法的特點是簡單、快速，但結果的重復性和數(shù)據(jù)定量化比較差，目前多用于生產控制和在線快速檢測。導納法的特點是無損、快速，但其結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量損失率來評定封孔質量，是目前應用最廣泛的評定方法。它包括磷鉻酸法和硝酸預浸磷鉻酸法，在歐洲標準EN12373.1-2001中規(guī)定，內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量

6、的檢測采用硝酸預浸磷鉻酸法。在國際標準化組織新修訂的封孔質量評價標準中，也參照歐洲標準引入了硝酸預浸的磷鉻酸法，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，文中對硝酸預浸在封孔質量檢測中的作用進行了探討。硝酸預浸在陽極氧化膜封孔質量檢測中的應用一試驗前準備1儀器設備6#經(jīng)過封孔，7斷口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，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

7、稀釋至刻度，混勻。4.2 磷鉻酸溶液的配制溶解20g三氧化銘（503）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 封孔質量的評定參照GB/T8753-2005的要求，分別采用硝酸預浸法、磷鉻酸法和硝酸預浸磷鉻酸法評定封孔質量。硝酸預浸法具體為：將清潔試樣直立地完全浸入溫度為（19±1）的預浸硝酸溶液中，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±1）的磷鉻酸溶液中，保持15min后取出，水洗并烘干。硝酸預浸磷鉻酸浸泡法為：試樣先在（19±1）硝酸溶液中浸泡10min，然后水洗，

8、再放入到溫度為（38±1）的磷鉻酸溶液中，保持15min后取出，水洗并烘干。質量損失率m=（m-m2）/S式中：m1為試驗前試樣的質量，單位為mg；m2為試驗后試樣的質量，單位為mg；S為試樣總有效表面積，單位為dm2；二試驗過程1試樣在硝酸預浸溶液中的質量損失率試樣經(jīng)過硝酸預浸后，就會發(fā)生溶解，產生一定的質量損失率。這是因為陽極氧化膜的主要成分是非晶態(tài)水合氧化鋁，試樣浸入預浸溶液中，陽極氧化膜會通過以下反應發(fā)生溶解：AI2O3xH2O+6HNO3=Al(NO3)3+(x+3)H2O圖1示出了試樣在硝酸預浸溶液中的質量損失率變化，可以看出，經(jīng)過封孔處理的試樣(1#6#)在硝酸預浸溶液

9、中的質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構，具有很強的物理吸附能力和化學活性，在硝酸預浸溶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，由于封孔反應產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硝酸預浸對封孔質量性能的影響質量損失率越小，代表封孔質量越好，我國目前的陽極氧化膜封孔檢查評價標準中，質量損失率是否大于30mg/dm2作為合格與否的判別標準。圖2為試樣經(jīng)磷銘酸浸泡和硝酸預浸磷銘酸浸泡后的質量損失率對比圖?？梢钥闯?，加入硝酸預浸的步驟后

10、，質量損失率明顯比沒有加入硝酸預浸的質量損失率要大，這說明硝酸預浸的引入使得封孔質量的評定更為嚴格。圖2為進一步說明引入硝酸預浸前后的差異，在圖2中也可以看到，對于封孔質量好的試樣，引入硝酸預浸前后的質量損失率差值都小于10mg/dm2;對于封孔質量不好的試樣，引入硝酸預浸前后的質量損失率差值隨著隨著試樣在磷銘酸溶液中質量損失率的增大而增大。這說明引入硝酸預浸后，可以增強封孔質量評定的靈敏性。結合圖2及圖1可以看出，對于未封孔的試樣，引入硝酸預浸前后的質量損失率結果相近，且其與試樣在硝酸預浸溶液中的質量損失率值也相近，這說明硝酸預浸過程主要是使氧化膜溶解。引入硝酸預浸后，對于封孔質量好的試樣，

11、表面主要由封孔產物覆蓋，硝酸預浸溶液接觸到的陽極氧化膜有效溶解面積小，因此有、無硝酸預浸兩種方法檢查的差值相差不會很多；而對于封孔質量不好的試樣，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果的差值較大。此外，硝酸預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。硝酸預浸對氧化膜的溶解和擴孔作用，使得硝酸預浸磷鉻酸法測得的質量損失率均大于磷鉻酸法測得的質量損失率。三總結在封孔質量檢測中引入硝酸預浸，一方面嚴格了對封孔質量的要求，另一方面也使得封孔質量合格與否的鑒別與篩選更加靈敏。硝酸預浸主要是使陽極氧化膜發(fā)生溶解，并起到擴孔的作用。對于封孔質量好的試樣，由于引入硝酸預浸而增加的質量損失率通常都低于10mg/dm；而對于封孔質量不好的試樣，此質量損失率增加值則隨著試樣在磷鉻酸浸泡中質量損失率的增加而增大。參考文獻1GB5237.2-2008鋁合金建筑型材第2部分：陽極氧化型材2GB/T8753.1-2005鋁及鋁合金陽極氧化膜封孔質量的評定方法第一部分：無硝酸預浸磷鉻