1.前言

1.1 市場常用的封孔技術(shù)

在中溫封孔技術(shù)興起之前，常溫封孔已經(jīng)得到了大面積的推廣應(yīng)用，主要是其能耗較低，其工藝控制方法也很成熟。隨著太陽能邊框的推廣應(yīng)用，中溫封孔開始大面積取代常溫封孔，因?yàn)橄鄬τ诔胤饪锥裕袦胤饪讜r間短，無氟，封孔后表面不發(fā)青，內(nèi)腔也是金屬本色，符合太陽能邊框的高標(biāo)準(zhǔn)要求，但經(jīng)過多年的應(yīng)用，中溫封孔的優(yōu)勢雖然明顯，暴露出的問題也較多，且長期以來，都沒有得到很好的解決，如冬天時失重較差、常出現(xiàn)粘膠問題、封孔白灰、雙組份使工藝控制困難、能耗高、槽液一般需要過濾、槽液抗污染能力特別是著色槽液的帶入使槽液老化較快等等，但常規(guī)常溫封孔也有其缺點(diǎn)，如封孔后表面發(fā)青、內(nèi)腔發(fā)黑等，這些均不符合太陽能邊框的要求。其封孔時間較中溫要長也制約了生產(chǎn)效率。

1.2 采用常溫封孔，但達(dá)到中溫封孔效果的可能性

本公司已于4年前開始在市場上獨(dú)家推廣本色常溫封孔劑，已取得成功應(yīng)用，為常溫封孔替代中溫封孔提供了可能性。使用這種封孔劑，可以解決普通常溫封孔存在的表面發(fā)青，內(nèi)腔發(fā)黑的問題。同時實(shí)驗(yàn)表明，其失重及抗粘膠性能優(yōu)于中溫封孔，同時發(fā)現(xiàn)，中溫封孔后表面為白色，光澤稍差，而本色常溫封孔后的表面光澤比中溫封孔要高，外觀顯得更有金屬的質(zhì)感。同時，市場上有些廠家的中溫封孔劑抗老化能力差，尤其是著色槽液帶入較多時會大大加快中溫封孔槽液的老化，使封孔后鋁材表面發(fā)黃，而常溫封孔對雜質(zhì)離子（如鈣、鎂、硫酸根等）的抗污染能力明顯好于中溫封孔，因此，進(jìn)一步提高了替代中溫封孔的可能性。

1.3 本色常溫封孔劑與普通常溫封孔劑的區(qū)別

本色常溫封孔劑與普通常溫封孔劑最大的區(qū)別是封孔后鋁材表面以及內(nèi)腔的顏色。本色常溫是在普通常溫的基礎(chǔ)上做了如下改進(jìn)：

1.3.1 實(shí)現(xiàn)封孔后的本色外觀：資料顯示，添加鈷鹽具有一定的效果，但其存在的問題是成本過高，其次，通過連續(xù)實(shí)驗(yàn)表明，鈷的消耗難以控制，容易造成封孔后外觀顏色的異常變動，時而偏白時而偏青，保持穩(wěn)定的本色很困難。因此，本公司選用了另外一種特殊成份，其在槽液中的濃度高低對封孔后的外觀無影響并能促進(jìn)封孔效果，以實(shí)現(xiàn)批量生產(chǎn)時也能保持外觀顏色的一致性。

1.3.2 實(shí)現(xiàn)內(nèi)腔不發(fā)黑：含有氟的常溫封孔劑封孔后內(nèi)腔是會發(fā)黑的，因此必須避免這種現(xiàn)象的產(chǎn)生。加入氧化性物質(zhì)可以達(dá)到效果，實(shí)驗(yàn)表明，常規(guī)的氧化性物質(zhì)如硝酸鹽等，雖然添加的量很少，但極易影響封孔效果（尤其是失重），且由于其含量很低，消耗及帶出使其根本無法實(shí)現(xiàn)連續(xù)生產(chǎn)，控制起來相當(dāng)困難。因此，本公司選擇了另外一種既可以抑制內(nèi)腔發(fā)黑又完全不影響封孔效果，且其在封孔槽中的濃度適應(yīng)范圍很寬的物質(zhì)。

2.基本性能的測試

以下內(nèi)容為常溫及中溫在工藝上的比較，以及失重及防粘膠性能上的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。

2.1 在基本工藝及現(xiàn)象上的區(qū)別

如表1所示，后續(xù)實(shí)驗(yàn)中的封孔工藝均采用表中所示工藝的中間值（有上下限范圍時）。

表1

2.2 失重性能

磷鉻酸腐蝕失重作為封孔質(zhì)量最為重要的性能，得到了各型材廠家的高度重視。本實(shí)驗(yàn)采用硝酸預(yù)浸的磷鉻酸腐蝕失重測試。樣件制備條件如下：氧化及其前處理工藝采用常規(guī)處理，且封孔之前的處理工藝相同，氧化膜厚均為18-22微米。工藝為表1中所示。每組均10個，合計60個樣品。其結(jié)果如下表2所示，表中數(shù)值為失重平均數(shù)值。

表2

數(shù)據(jù)結(jié)果表明：1.48小時之后，三種封孔方式均可滿足國標(biāo)要求。2.本色常溫封孔失重略好于常規(guī)常溫封孔及中溫封孔。3.采用55℃熱水浸泡，對常溫封孔失重有較為明顯的作用，而對中溫封孔的失重沒有改善。4.短期失重（24小時），兩種常溫封孔均好于中溫封孔。

2.3 抗粘膠性能

本實(shí)驗(yàn)采用太陽能邊框型材，由于型材的表面狀態(tài)不同而粘膠性能不同，如光面（不經(jīng)過噴砂或酸蝕，僅堿蝕3-5分鐘）型材比噴砂型材更容易粘膠，因此，采用了光面鋁材進(jìn)行貼膜測試。
實(shí)驗(yàn)條件如下：堿蝕5分鐘，其他工藝采用常規(guī)處理。在封孔之前，其處理工藝相同，氧化膜厚均為18-21微米。每組均10個，合計30個樣品。封孔完畢干燥后立即貼膜，采用的是一種常用的太陽能型材保護(hù)膜。采取即時觀察和烘烤后觀察兩種方式，其結(jié)果如表3所示。

表3

由表可見：普通常溫封孔及本色常溫封孔在抗粘膠性能上均要優(yōu)于中溫封孔。

常溫封孔基于吸收阻化原理，通過金屬鹽水解沉積、水化反應(yīng)和化學(xué)轉(zhuǎn)化膜形成的綜合。下面就按此分類分別簡述如下：

(1)金屬鹽水解過程。在Ni-F或Ni-Co-F系列的工藝配方中金屬鹽水解是主要反應(yīng)，配方中F一能吸收在膜孔的壁上，中和陽極氧化膜的正電荷，使之帶上負(fù)電，從而有利金屬離子在膜孔中擴(kuò)散，此外，F(xiàn)-與膜反應(yīng)又會生成OH?，并擴(kuò)散到膜孔內(nèi)與Ni2+結(jié)合，生成氫氧化鎳而沉積于膜孔中堵塞孔隙。

(2)水化反應(yīng)過程。在常溫封孔劑中加有能促進(jìn)水化反應(yīng)的Ni2+、Co2+和Cr3+等水化離子，這些離子與氧化膜孔中的亞穩(wěn)態(tài)的水化物相遇之后即會有水化反應(yīng)發(fā)生。

除上述條件能引起水化反應(yīng)之外，若膜孔中還存在Al(OH)F2，則遇上水汽后還會進(jìn)一步發(fā)生水化作用，沉淀出更多的Al(OH)3，使封孔效果更好、更完全。

（3） 化學(xué)轉(zhuǎn)化膜的形成過程

所謂化學(xué)轉(zhuǎn)化膜就是氧化膜與封孔劑接觸后發(fā)生微溶、進(jìn)而形成具有保護(hù)作用的膜層。

3.結(jié)論

常規(guī)常溫封孔后鋁材表面會偏青、中空鋁材內(nèi)腔會發(fā)黑，為解決此問題，特研制了一種新型本色常溫封孔劑。經(jīng)過技術(shù)改進(jìn)，該產(chǎn)品可以達(dá)到與中溫封孔相同甚至更好的處理效果，封孔后的鋁材表面與中溫一樣為白色，內(nèi)腔不會發(fā)黑，且封孔后的鋁材比中溫封孔更有金屬質(zhì)感，其失重及耐粘膠性能要優(yōu)于中溫封孔。

3.1 封孔性能上，本色常溫封孔劑的封孔效果優(yōu)于普通常溫封孔劑及中溫封孔劑。尤其是失重及抗粘膠性能優(yōu)于中溫封孔。

3.2 本色常溫封孔劑可以實(shí)現(xiàn)封孔后為白色，內(nèi)腔不發(fā)黑，且效果持續(xù)穩(wěn)定。

3.3 本色常溫封孔可以替代中溫封孔，尤其適用于太陽能邊框型材的封孔。