表面處理系列之四：陽極氧化-封孔技術
陽極氧化是將金屬或合金的制件作為陽極，采用電解的方法使其表面形成氧化物薄膜。金屬氧化物薄膜改變了表面狀態(tài)和性能，如表面著色、提高耐腐蝕性、增強耐磨性及硬度、保護金屬表面等。最常用的當屬鋁材或鋁合金的陽極氧化。將鋁及其合金置于相應電解液(如硫酸、鉻酸、草酸等)中作為陽極，在特定條件和外加電流作用下，進行電解。陽極的鋁或其合金發(fā)生氧化反應，表面上形成氧化鋁薄層，其厚度為5～20微米，硬質陽極氧化膜可達60～200微米。
陽極氧化后的鋁或其合金，提高了其硬度和耐磨性，可達250～500千克／平方毫米；良好的耐熱性，硬質陽極氧化膜熔點高達2320K；優(yōu)良的絕緣性，耐擊穿電壓高達2000V；增強了抗腐蝕性能，在ω＝0.03NaCl鹽霧中經(jīng)幾千小時不腐蝕。氧化膜薄層中具有大量的微孔，可吸附各種潤滑劑，適合制造發(fā)動機氣缸或其他耐磨零件；膜微孔吸附能力強可著色成各種美觀艷麗的色彩。有色金屬或其合金（如鋁、鎂及其合金等）都可進行陽極氧化處理，這種方法廣泛用于機械零件，飛機汽車部件，精密儀器及無線電器材，日用品和建筑裝飾等方面。
鋁合金陽極氧化之后對氧化膜進行的物理或化學處理過程，以降低氧化膜的孔隙率和吸附能力，以便把染料密封在微孔中，同時提高膜的耐蝕性、耐磨等性能。對氧化膜的封孔基本上采用熱封孔、冷封孔、中溫封孔、有機物封孔四種工藝，但目前中溫封孔有擴大的趨勢。從封孔原理來分主要有水合反應、無機物填充或有機物填充三大類：
（1）熱封孔
a.沸水封孔：在接近沸點的純水中（溫度95度以上，去離子水），通過氧化鋁的水合反應將非晶態(tài)的氧化鋁轉化成水合氧化鋁，由于水合氧化鋁比原來的體積大了30%，體積膨脹使得氧化膜的微孔填充封閉。
b.高溫蒸汽封孔：原理和沸水封孔一樣，優(yōu)點：速度快、水質的依賴性小、少出現(xiàn)白灰、褪色風險小。設備需要密閉來保證溫濕度，一般溫度115~120度，壓力在0.7~1atm為佳，成本高！
由于熱封孔具有較好的封孔效果，因此人們在熱封孔的基礎上研制出高溫封孔劑，可以降低體系的溫度，仍具有較好的封孔效率。
圖1、禾川化學研發(fā)的高溫封孔劑
（2）冷封孔
冷封孔是我國最常用、最基本的封孔技術，操作溫度為室溫，因此也叫常溫封孔，時間比熱封孔短一半，是依靠微孔中沉積填充物來進行封孔的，最成熟的工藝為氟化鎳為主成分的冷封孔工藝。近幾年，由于鎳鹽在水體中難以處理，廢水處理成本大大增加，因此，人們把更多的經(jīng)歷放在了無鎳封孔劑的研制方面。
圖2、禾川化學研發(fā)的常溫無鎳封孔劑
（3）中溫封孔
中溫封孔指的是封孔溫度在高溫封孔和冷封孔二者之間的一種封孔技術，由于這種特點，中溫封孔具有很多前二者沒有的優(yōu)點。中溫封孔溫度要求不高，消耗能耗低，1-1.3μm/min的封孔速度，效率比較的高，封孔效果也很優(yōu)良。而且主封孔劑為無機鹽，穩(wěn)定性好，容易控制，滿足國家的環(huán)保要求。
A.醋酸鎳封孔劑（最常用封孔劑）
圖3、禾川化學研發(fā)的醋酸鎳封孔劑
B.乙酸鹽封孔劑（無鎳封孔劑）
圖4、禾川化學研發(fā)的中溫無鎳封孔劑
（4）有機物封孔
電泳就是有機物封孔的最好例子，即在鋁材氧化膜上涂上一層有機聚合物涂層。
通過對化工產(chǎn)品的配方分析還原，有利于企業(yè)了解現(xiàn)有技術的發(fā)展水平，實現(xiàn)知己知彼；有利于在現(xiàn)有產(chǎn)品上進行自主創(chuàng)新，獲得知識產(chǎn)權；有利于在生產(chǎn)過程中發(fā)現(xiàn)問題、解決問題。通過對化工產(chǎn)品的配方改進，配方研發(fā)，可以加快企業(yè)產(chǎn)品更新?lián)Q代的速度，提升市場競爭力，因此，對于化工產(chǎn)品的分析、研發(fā)已變得刻不容緩！
