一种阳极氧化膜封孔质量的评定方法

摘要

本发明提供一种阳极氧化膜封孔质量的评定方法。该方法包括：试样阳极氧化面积的测量、脱脂、称重、磷镁酸法，再通过计算得到试样单位面积的失重。本发明的阳极氧化膜封孔质量的评定方法是铝及铝合金阳极氧化膜封孔质量测试的环保方法，且与传统的试验方法磷铬酸法的关联性强。

权利要求

1.一种阳极氧化膜封孔质量的评定方法，其特征在于，该阳极氧化膜封孔质量的评定方法包括以下步骤：步骤一：试样阳极氧化面积的测量，用游标卡尺测量试样的尺寸，计算试样阳极氧化面积A；

步骤二：脱脂，在室温下，将试样在有机溶剂中搅拌或擦洗脱脂；

步骤三：干燥，试样在室温空干，再直立放入预热好的干燥箱内干燥，然后在密封的干燥器内，将试样置于硅胶上方冷却；

步骤四：称重，立即称量试样质量m1；

步骤五：磷镁酸法，将试样直立完全浸入预先加热的磷镁酸溶液中浸泡；从试验溶液中取出试样，先用自来水，然后用去离子水或蒸馏水清洗；按步骤三进行干燥处理后立即称量试样质量m2；结果计算：单位面积的失重按式(1)计算：式中：

δA--试样单位面积的失重，单位为毫克每平方分米(mg/dm2)；

m1--试样酸浸前的质量，单位为毫克(mg)；

m2--试样酸浸后的质量，单位为毫克(mg)；

A--试样阳极氧化面积，单位为平方分米(dm2)；

在所述步骤五中，磷镁酸溶液的配制方法：将10-50g硫酸镁和35mL磷酸溶解于500mL水中，移入1000mL容量瓶，以水稀释至刻度混匀；其中，所用磷酸的密度ρ20为1.7g/mL，其H3PO4质量分数为不少于85.0％，所用硫酸镁为MgSO4·7H2O。

2.如权利要求1所述的阳极氧化膜封孔质量的评定方法，其特征在于，在所述步骤二中，采用的有机溶剂为丙酮、乙醇或全氯乙烯中的一种，试样在有机溶剂中搅拌的时间为

30s。

3.如权利要求1所述的阳极氧化膜封孔质量的评定方法，其特征在于，在所述步骤三中，试样在室温空干的时间为5min，干燥箱的预热温度为50-70℃，在干燥箱内的干燥时间为15min，冷却时间为30min。

4.如权利要求1所述的阳极氧化膜封孔质量的评定方法，其特征在于，在所述步骤五中，试样在磷镁酸溶液中的浸泡时间为15min。

5.如权利要求1所述的阳极氧化膜封孔质量的评定方法，其特征在于，在所述步骤五中，试样浸泡在磷镁酸溶液中的试验温度为35-40℃。

6.如权利要求1所述的阳极氧化膜封孔质量的评定方法，其特征在于，在所述步骤五中，在试样浸入磷镁酸溶液之前，将试样直立完全浸入预浸溶液中，再将试样从预浸溶液取出，先用自来水再用去离子水或蒸馏水彻底洗净。

7.如权利要求6所述的阳极氧化膜封孔质量的评定方法，其特征在于，在所述步骤五中，预浸溶液为455-485g/L硝酸溶液。

8.如权利要求6所述的阳极氧化膜封孔质量的评定方法，其特征在于，在所述步骤五中，预浸溶液的温度为16-20℃。

9.如权利要求6所述的阳极氧化膜封孔质量的评定方法，其特征在于，在所述步骤五中，试样在预浸溶液中保持10min。

说明书

一种阳极氧化膜封孔质量的评定方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种阳极氧化膜封孔质量的评定方法，属于有色金属加工领域。

背景技术

[0002] 阳极氧化膜封孔质量是铝及铝合金阳极氧化膜耐腐蚀性的重要指标，能在考察生产工艺质量水平的同时，反映出产品的质量水平和使用寿命。在2010年以前，国内、外一直采用有(无)硝酸预浸磷铬酸法(以下称磷铬酸法)进行试验。由于从2010年开始，随着国内、外对环保意识的不断加强，限制重金属的应用，特别是毒性巨大的六价铬的应用，磷铬酸法应用的试剂三氧化铬中含有六价铬，六价铬很容易被人体吸收，具有致癌和诱发基因突变的作用，对环境影响大且具有持久危害性。因此国内、外一直在探索与传统的磷铬酸法关联性较好的环保方法。

[0003] 相对比较成熟的方法有载入国际标准ISO3210:2010、GB/T 8753.1-2017和GB/T 8013.1-2018的有(无)硝酸预浸磷铬酸法、有(无)硝酸预浸磷酸法、有(无)硝酸预浸磷钼酸法，共六种方法，但是这几种方法或从环保角度、或从试验的精准度仍然存在一定的局限性，不是最佳方法。

[0004] 有(无)硝酸预浸磷铬酸法是一种传统的方法，其中应用试剂三氧化铬含有六价铬，六价铬毒性巨大，不利于操作人员的职业健康安全的要求，同时对环境危害极大。

[0005] 有(无)硝酸预浸磷酸法是在传统方法磷铬酸法的基础上简单的去除了其中的有毒且起到缓蚀作用的药剂三氧化铬，因此腐蚀溶液中只含有腐蚀剂磷酸，少了缓蚀剂的作用，腐蚀速度加快，该方法只是简单缩短试验浸泡时间来降低腐蚀量，试验浸泡时间由磷铬酸的15分钟降低至13分钟，试验中的缓蚀剂的作用不能简单用减少试验浸泡时间来代替，磷酸法与传统的磷铬酸法的关联性较差。

[0006] (无)硝酸预浸磷钼酸法是中国的创新方法，采用钼酸钠代替三氧化铬作为缓蚀剂，有利于环保，且对于氧化膜全覆盖样品试验，与传统方法磷铬酸法的关联性很好，但对于铝金属基体裸露面积比例大的样品，由于钼酸钠在酸性条件下与裸露金属铝反应能形成钝化膜，会有增重效果，因此一定程度地影响试验结果的准确性。

发明内容

[0007] 鉴于目前上述的六种评定方法所存在的弊端，本发明提出一种新型环保的阳极氧化膜封孔质量的评定方法，该方法采用硫酸镁代替磷铬酸法中的三氧化铬作为缓蚀剂，具体步骤如下：

[0008] 步骤一：试样阳极氧化面积的测量，用游标卡尺测量试样的尺寸，计算试样阳极氧化面积A；

[0009] 步骤二：脱脂，在室温下，将试样在有机溶剂中搅拌或擦洗脱脂；

[0010] 步骤三：干燥，试样在室温空干(预干燥)，再直立放入预热好的干燥箱内干燥，然后在密封的干燥器内，将试样置于硅胶上方冷却；

[0011] 步骤四：称重，立即称量试样质量m1；

[0012] 步骤五：磷镁酸法，将试样直立完全浸入预先加热的磷镁酸溶液中浸泡；从试验溶液中取出试样，先用自来水，然后用去离子水或蒸馏水清洗；按步骤三进行干燥处理后立即称量试样质量m2；结果计算：单位面积的失重按式(1)计算：

[0013]

[0014] 式中：

[0015] δA--试样单位面积的失重，单位为毫克每平方分米(mg/dm2)；

[0016] m1--试样酸浸前的质量，单位为毫克(mg)；

[0017] m2--试样酸浸后的质量，单位为毫克(mg)；

[0018] A--试样阳极氧化面积，单位为平方分米(dm2)。

[0019] 所述步骤二中，采用的有机溶剂为丙酮、乙醇或全氯乙烯中的一种，试样在有机溶剂中搅拌的时间为30s。

[0020] 所述步骤三中，试样在室温空干(预干燥)的时间为5min，干燥箱的预热温度为50-70℃，在干燥箱内的干燥时间为15min，冷却时间为30min。

[0021] 所述步骤五中，磷镁酸溶液的配制方法：将10-50g硫酸镁和35mL磷酸溶解于500mL水中，移入1000mL容量瓶，以水稀释至刻度混匀；其中，所用磷酸的密度ρ20为1.7g/mL，其H3PO4质量分数为不少于85.0％，所用硫酸镁为MgSO4·7H2O。

[0022] 所述步骤五中，试样在磷镁酸溶液中的浸泡时间为15min。

[0023] 所述步骤五中，试样浸泡在磷镁酸溶液中的试验温度为35-40℃。

[0024] 所述步骤五中，在试样浸入磷镁酸溶液之前，将试样直立完全浸入温度为16-20℃的预浸溶液中保持10min，再将试样从预浸溶液取出，先用自来水再用去离子水或蒸馏水彻底洗净。

[0025] 所述步骤五中，预浸溶液为455-485g/L硝酸溶液。

[0026] 本发明中采用的硫酸镁是一种无毒无害的化学药剂，相比于对人体有致癌作用的三氧化铬，有利于操作人员的职业健康要求，也有利于环保要求，而且该方法与传统的磷铬酸法有很好的关联性，能有效代替磷铬酸法进行阳极氧化膜封孔质量试验。

附图说明

[0027] 图1为本发明实施例1和对比例1、对比例2、对比例3的结果数据对比图。

[0028] 图2为本发明实施例2、实施例3和对比例4、对比例5、对比例6的结果数据对比图。

具体实施方式

[0029] 一种阳极氧化膜封孔质量的评定方法，包括以下步骤：

[0030] 步骤一：试样阳极氧化面积的测量，用游标卡尺测量试样的尺寸，计算试样阳极氧化面积A；

[0031] 步骤二：脱脂，在室温下，将试样在有机溶剂中搅拌或擦洗脱脂；

[0032] 步骤三：干燥，试样在室温空干，再直立放入预热好的干燥箱内干燥，然后在密封的干燥器内，将试样置于硅胶上方冷却；

[0033] 步骤四：称重，立即称量试样质量m1；

[0034] 步骤五：磷镁酸法，将试样直立完全浸入预先加热的磷镁酸溶液中浸泡；从试验溶液中取出试样，先用自来水，然后用去离子水或蒸馏水清洗；按步骤三进行干燥处理后立即称量试样质量m2；结果计算：单位面积的失重按式(1)计算：

[0035]

[0036] 式中：

[0037] δA--试样单位面积的失重，单位为毫克每平方分米(mg/dm2)；

[0038] m1--试样酸浸前的质量，单位为毫克(mg)；

[0039] m2--试样酸浸后的质量，单位为毫克(mg)；

[0040] A--试样阳极氧化面积，单位为平方分米(dm2)。

[0041] 所述的阳极氧化膜封孔质量的评定方法，在步骤二中，采用的有机溶剂为丙酮、乙醇或全氯乙烯中的一种，试样在有机溶剂中搅拌的时间为30s。

[0042] 所述的阳极氧化膜封孔质量的评定方法，在步骤三中，试样在室温空干的时间为5min，干燥箱的预热温度为50-70℃，在干燥箱内的干燥时间为15min，冷却时间为30min。

[0043] 所述的阳极氧化膜封孔质量的评定方法，在步骤五中，磷镁酸溶液的配制方法：将10-50g硫酸镁和35mL磷酸溶解于500mL水中，移入1000mL容量瓶，以水稀释至刻度混匀；其中，所用磷酸的密度ρ20为1.7g/mL，其H3PO4质量分数为不少于85.0％(本文之后的磷酸也采用相同的磷酸)，所用硫酸镁为MgSO4·7H2O。相关所使用的试剂都是符合国家标准或行业标准的分析纯试剂，所用水为GB/T 6682规定的三级及以上蒸馏水或去离子水。

[0044] 所述的阳极氧化膜封孔质量的评定方法，在步骤五中，试样在磷镁酸溶液中的浸泡时间为15min。

[0045] 所述的阳极氧化膜封孔质量的评定方法，在步骤五中，试样浸泡在磷镁酸溶液中的试验温度为35-40℃。

[0046] 所述的阳极氧化膜封孔质量的评定方法，在步骤五中，在试样浸入磷镁酸溶液之前，将试样直立完全浸入预浸溶液中，再将试样从预浸溶液取出，先用自来水再用去离子水或蒸馏水彻底洗净。

[0047] 所述的阳极氧化膜封孔质量的评定方法，在步骤五中，预浸溶液为480-500g/L硝酸溶液。可以由硝酸和水以1:1的体积混匀配置而成；其中，所用硝酸的密度ρ20为1.40g/mL，其HNO3质量分数为65.0％-68.0％(本文之后的硝酸也采用相同的硝酸)。

[0048] 所述的阳极氧化膜封孔质量的评定方法，在步骤五中，预浸溶液的温度为16-20℃。

[0049] 所述的阳极氧化膜封孔质量的评定方法，在述步骤五中，试样在预浸溶液中保持10min。在本发明的各实施例和对比例中，试样质量称重采用感量为0.1mg的分析天平，试验的温度控制采用温度波动度不大于±1℃的恒温水浴槽控制，试样阳极氧化面积的测量采用分辨率不大于0.05mm的游标卡尺。其中的预浸溶液为470g/L的硝酸溶液，由硝酸溶液和水以(1:1)的体积混匀配制而成；其中的磷镁酸溶液采用10-50g的硫酸镁和35mL磷酸溶解于500mL水中，再移入1000mL容量瓶，以水稀释至刻度后混匀；其中的磷酸钼酸钠溶液采用
1g钼酸钠和35mL磷酸溶液溶于500mL水中，再移入1000mL容量瓶，以水稀释至刻度后混匀；
其中的磷铬酸溶液采用20g的三氧化二铬和35mL磷酸溶解于500mL水中，再移入1000mL容量瓶，以水稀释至刻度后混匀；其中的磷酸溶液采用35mL磷酸溶解于500mL水中，再移入
1000mL容量瓶，以水稀释至刻度后混匀。

[0050] 实施例1

[0051] 本实施例提供一种阳极氧化膜封孔质量的评定方法，本实施例中评定的型材包括：X1、X2、X3、X4、X5、X6、X7、X8、X9、X10，另外还包含未经阳极氧化处理(包括封孔)的型材空白1#和空白2#，配制磷镁酸溶液时采用的硫酸镁的浓度为20g/L，评定方法是通过以下步骤实现的：

[0052] 步骤一：试样阳极氧化面积的测量，用游标卡尺测量试样的尺寸，计算试样阳极氧化面积A(保留2位小数)。

[0053] 步骤二：脱脂，在室温下，将试样在无水乙醇中擦洗脱脂。

[0054] 步骤三：干燥，试样在室温空干(预干燥)5min，再直立放入预热60℃的干燥箱内干燥15min，然后在密封的干燥器内，将试样置于硅胶上方冷却30min。

[0055] 步骤四：称重，立即称量试样质量m1，精确至0.1mg。

[0056] 步骤五：磷镁酸法，将试样直立完全浸入温度19℃的预浸溶液中，保持10min；后将试样从预浸溶液中取出，先用自来水，再用去离子水彻底洗净；将试样直立完全浸入预先加热的磷镁酸溶液中，浸泡15min，试验温度38℃；从实验溶液中取出试样，先用自来水，然后用去离子水清洗；最后按步骤三进行干燥处理后立即称量试样质量m2，精确至0.1mg；结果计算：单位面积的失重按式(1)计算：

[0057]

[0058] 式中：

[0059] δA--试样单位面积的失重，单位为毫克每平方分米(mg/dm2)；

[0060] m1--试样酸浸前的质量，单位为毫克(mg)；

[0061] m2--试样酸浸后的质量，单位为毫克(mg)；

[0062] A--试样阳极氧化面积，单位为平方分米(dm2)。

[0063] 对比例1

[0064] 对实施例1中相同的试样进行评定，其中步骤一至步骤四与实施例1相同，步骤五：将试样直立完全浸入预先加热的磷酸溶液中，浸泡13min，试验温度38℃；从实验溶液中取出试样，先用自来水，然后用去离子水清洗；最后按步骤三进行干燥处理后立即称量试样质量m2，精确至0.1mg；结果计算按照实施例1中的计算方法。

[0065] 对比例2

[0066] 对实施例1中相同的试样进行评定，其中步骤一至步骤四与实施例1相同，步骤五：将试样直立完全浸入预先加热的磷酸钼酸钠溶液中，浸泡10min，试验温度38℃；从实验溶液中取出试样，先用自来水，然后用去离子水清洗；最后按步骤三进行干燥处理后立即称量试样质量m2，精确至0.1mg；结果计算按照实施例1中的计算方法。

[0067] 对比例3

[0068] 对实施例1中相同的试样进行评定，其中步骤一至步骤四与实施例1相同，只将实施例1步骤五中的硫镁酸溶液替换为磷铬酸溶液，其他不变。

[0069] 实施例1与对比例1的主要区别在于，评定方法步骤五中有无添加缓蚀剂(硫酸镁)；而实施例1与对比例2、对比例3的主要区别在于，评定方法步骤五中添加的缓蚀剂不同，实施例1中为硫酸镁，对比例2中为钼酸钠，对比例3中为三氧化二铬。

[0070] 根据前述该阳极氧化膜封孔质量的评定方法所实施的实施例1、对比例1、对比例2及对比例3的结果，列于表一。

[0071] 表一

[0072]

[0073] 由于硝酸预浸的磷铬酸法的实验数据重现性好，与使用环境的相关性好强，被国际公认为评价铝及铝合金阳极氧化膜封孔质量的仲裁方法，因此，可将实施例1、对比例1、对比例2的试验结果与对比例3的结果作对比分析，以判定各方法与公认方法的关联性。将表一中的试验数据绘制成图1，可以看出，实施例1与对比例3的数据关联性最优。

[0074] 实施例2

[0075] 本实施例提供一种阳极氧化膜封孔质量的评定方法，本实施例中评定的试样与实施例1中的相同，配制磷镁酸溶液时采用的硫酸镁的浓度为20g/L，评定方法是通过以下步骤实现的：

[0076] 步骤一至步骤四按照实施例1中的方法。

[0077] 步骤五：磷镁酸法，将试样直立完全浸入预先加热的磷酸镁溶液中，浸泡15min，试验温度38℃；从实验溶液中取出试样，先用自来水，然后用去离子水清洗；最后按步骤三进行干燥处理后立即称量试样质量m2，精确至0.1mg；结果计算按照实施例1中的计算方法。

[0078] 实施例3

[0079] 本实施例提供一种阳极氧化膜封孔质量的评定方法，本实施例中评定的试样与实施例1中的相同，配制磷镁酸溶液时采用的硫酸镁的浓度为50g/L，评定方法是通过以下步骤实现的：

[0080] 步骤一至步骤四按照实施例1中的方法。

[0081] 步骤五：磷镁酸法，将试样直立完全浸入预先加热的磷镁酸溶液中，浸泡15min，试验温度38℃；从实验溶液中取出试样，先用自来水，然后用去离子水清洗；最后按步骤三进行干燥处理后立即称量试样质量m2，精确至0.1mg；结果计算按照实施例1中的计算方法。

[0082] 对比例4

[0083] 对实施例2中相同的试样进行评定，其中步骤一至步骤四与实施例1相同，步骤五：将试样直立完全浸入预先加热的磷酸溶液中，浸泡时间13min，试验温度38℃；从试验溶液中却出试样，先用自来水，后用去离子水清洗；最后按步骤三进行干燥处理后立即称量试样质量m2，精确至0.1mg；结果计算按照实施例1中的计算方法。

[0084] 对比例5

[0085] 对实施例2中相同的试样进行评定，其中步骤一至步骤四与实施例1相同，步骤五：将试样直立完全浸入预先加热的磷酸钼酸钠溶液中，浸泡10min，试验温度38℃；从实验溶液中取出试样，先用自来水，然后用去离子水或蒸馏水清洗；最后按步骤三进行干燥处理后立即称量试样质量m2，精确至0.1mg；结果计算按照实施例1中的计算方法。

[0086] 对比例6

[0087] 对实施例2中相同的试样进行评定，其中步骤一至步骤四与实施例1相同，只将实施例2步骤五中的硫酸镁替换为相同质量的三氧化二铬，其他不变。

[0088] 实施例2、3与对比例4的主要区别在于，评定方法步骤五中有无添加缓蚀剂(硫酸镁)；而实施例2、3与对比例5、对比例6的主要区别在于，评定方法步骤五中添加的缓蚀剂不同，实施例2、3中为硫酸镁，对比例5中为钼酸钠，对比例6中为三氧化二铬。

[0089] 根据前述该阳极氧化膜封孔质量的评定方法所实施的实施例2、实施例3、对比例4、对比例5及对比例6的结果，列于表二。

[0090] 表二

[0091]

[0092] 将实施例2、实施例3、对比例4、对比例5的试验结果与对比例6的结果作对比分析，以判定各方法与公认方法的关联性。将表二中的试验数据绘制成图2，综合来看，实施例2、实施例3与对比例6的数据关联性较优，其中实施例2最优，表明本发明与公认方法磷铬酸法的关联性优于其它方法。