(一)常温封孔机理常温封孔基于吸附阻化原理,主要是金属的水解沉积作用,根据其组分不同,还有水化作用和生化学转化膜等协同效应,是三个作用的综合结果。
(1)水化作用。常温下氧化膜与水生成亚稳态的水化产物(1一Al:O。·3H。O),常温封闭剂中加有促进水化反应的物质,如Ni2+、Cr3+、C02+、Zr4+等,可加速水化作用。
(2)金属盐的水解作用。这是主反应,常温封孔中大都采用Ni—F或Ni—c0—F系。F-离子特性吸附在膜壁上,中和了阳极氧化膜的正电荷使之带负电位,有利于金属离子向膜孔中扩散,另外F-与膜反应又生成0H-,与扩散进入膜孔的Ni2+结合,生成氢氧化物面沉积于膜孔中堵塞孔隙。
(3)形成铝的化学转化膜。铝氧化膜与封孔剂作用发生微溶,生成的铝离子与封孔剂的
某些成分作用(如极性分子)生成有保护性的化学转化膜。
(二)常温封孔工艺
1.常温封孔的工艺规范(见表9—3—29)
2.常温封闭剂的化学组成
市面上售的封闭剂的化学组成都是不公开的专利品,一般主成分为Ni—F、Ni—c0—F。为使功能更为全面,还必须加入其他助剂,如极性溶剂、络合剂、缓冲剂、粉霜抑制剂以及表面活性剂等进行复配。
3.成分和工艺参数的影响
(1)镍和氟镍离子是封闭主剂,而氟离子是封闭促进剂。膜孔封闭质量的优劣主要取决于进入膜孔中的镍含量,镍大于7mg/dm2)以上,封闭质量才好。在生产中一定要控制Ni2+>0.8g/L,游离F->0.6g/L。由于F-的消耗速度大于镍,所以配槽和补充应使用两种制剂或者单独补充F-。
常温封孔的工艺规范
(2)pH值。常温封闭剂使用的最佳pH值范围是5.8—6.2,pH=6为最佳值,pH值影响的实质是对金属的水解起制约作用,从而影响膜中镍沉积量。pH<5.5,封闭液呈弱酸性,金属盐水解受抑制,故封闭效果差;pH>6.5,镍等金属变成氢氧化物沉淀,丧失了有效成分,亦降低封孔效果。
(3)封闭温度和时间的影响。这是影响封闭质量的重要因素,随温度升高和封闭时间延长封孔速度提高。常用温度范围是20℃~40℃,以30℃~35℃为最佳。低于20℃封孔速度很慢,需要较长时间;大于40℃容易产生封闭“粉霜”。一般规律是每提高10℃封闭速度可提高l倍,反之亦然
t=6/b
式中: t为封孔时间(min);6为氧化膜厚度(μm);b为封孔速度(μm/min),该值与封孔温度及封闭剂质量有关,一般30℃时b为1μm/min~1.2μm/min左右。
4.维护管理注意事项
(1)每班前、中、后都要用pH值计或精密pH值试纸检查pH值,正常情况下pH值朝上升趋势,用醋酸或氢氟酸调整。若pH值下降,说明零件清洗不净带入了硫酸。这是最危险的,要加强清洗。pH值低可用氨水调高。
(2)每两天要分析一次Ni2+和游离F-,及时调整。
(3)操作温度宜用30℃~35℃冬春要稍加热、根据膜厚和温度确定封闭时间。
(4)正常情况下溶液中有絮状沉淀,不影响封孔质量。但沉淀过多则要过滤。
(5)封孔液的有害杂质是NH4+、S042+、C1-、Ca2+、Mg2+。当杂质超标,如NH4+>4g/L、S042+>
8g/L将导致封孔液失效。
常温封孔常见故障和纠正方法