1、硝酸預(yù)浸在陽極氧化膜封孔質(zhì)量檢測中的應(yīng)用TheApplicationofPriorNitricAcidTreatmentintheAssessmentofSealingQualityofAnodicOxidationCoatings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(biāo)準(zhǔn)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(yán)格了對封孔質(zhì)量的要求，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

2、;封孔質(zhì)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(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

5、陽極氧化膜質(zhì)量的重要指標(biāo)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(biāo)準(zhǔn)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

6、的檢測采用硝酸預(yù)浸磷鉻酸法。在國際標(biāo)準(zhǔn)化組織新修訂的封孔質(zhì)量評價標(biāo)準(zhǔn)中，也參照歐洲標(biāo)準(zhǔn)引入了硝酸預(yù)浸的磷鉻酸法，并進(jìn)行了類似的規(guī)定。但我國現(xiàn)行鋁合金建筑型材標(biāo)準(zhǔn)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(yù)浸在封孔質(zhì)量檢測中的作用進(jìn)行了探討。硝酸預(yù)浸在陽極氧化膜封孔質(zhì)量檢測中的應(yīng)用一試驗前準(zhǔn)備1儀器設(shè)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(nèi)，然后對試樣邊緣進(jìn)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(zhì)量的評定參照GB/T8753-2005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±1）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±1）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±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(zhì)量損失率m=（m-m2）/S式中：m1為試驗前試樣的質(zhì)量，單位為mg；m2為試驗后試樣的質(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：AI2O3xH2O+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

9、中的質(zhì)量損失率都要遠(yuǎn)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(biāo)準(zhǔn)中，質(zhì)量損失率是否大于30mg/dm2作為合格與否的判別標(biāo)準(zhǔn)。圖2為試樣經(jīng)磷銘酸浸泡和硝酸預(yù)浸磷銘酸浸泡后的質(zhì)量損失率對比圖。可以看出，加入硝酸預(yù)浸的步驟后

10、，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)浸的引入使得封孔質(zhì)量的評定更為嚴(yán)格。圖2為進(jìn)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10mg/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銘酸溶液中質(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，

11、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(yán)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(xiàn)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(zhì)量的評定方法第一部分：無硝酸預(yù)浸磷鉻