CN102277575A - 一种铝制品化学抛光液及其制备方法 - Google Patents

Abstract

一种铝制品化学抛光液及其制备方法，涉及一种化学抛光液。提供一种不仅具有黄烟少、污染低、不含硝酸等优点，而且抛光质量可达到传统“三酸”工艺水平的硝酸盐改良“三酸”抛光工艺，可减轻氮氧化物释放引起环境污染的铝制品化学抛光液及其制备方法。其原料组成为硫酸、磷酸、硼酸、钝化剂、抑雾光亮剂、柠檬酸、酒石酸和水。具体步骤为将各固体原料加入到水中，溶解后，依次加入磷酸和硫酸，待溶液冷却后，转移至容量瓶中定容。使用方法：将铝制品化学抛光液加热至95～110℃；将干燥洁净的待抛光铝制品浸入铝制品化学抛光液中，处理30～100s后取出；将取出的待抛光铝制品浸入硝酸出光25～120s，清洗，即完成对铝制品的抛光。

Description

一种铝制品化学抛光液及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种化学抛光液，尤其是涉及一种铝制品化学抛光液及其制备方法。

背景技术

铝制品的化学抛光是铝及其合金在化学抛光液中进行化学浸渍，使产品外观达到光亮、洁净、平整的过程。化学抛光具有能耗小、操作简单、生产效率高、不受产品形状尺寸限制等优点，是铝制品表面精饰处理中及其重要的工序。传统的化学抛光工艺一般采用磷酸、硫酸、硝酸配合的“三酸”工艺，具有抛光质量好，亮度高等优点，但是由于硝酸的使用，在抛光过程中有大量黄烟(即氮氧化物)产生，造成严重的环境污染，大大危害操作人员健康。

国内对铝制品无黄烟化学抛光的研究大概始于20世纪80年代，取得了一些成果，部分生产企业也开始在小范围内使用。目前，一些无黄烟化学抛光多采用“磷酸+硫酸+添加剂”的方法，但是从总的情况来看，无黄烟化学抛光的应用还非常有限，除了生产企业环保意识不够，不愿采用新工艺新技术外，无黄烟抛光的抛光质量不过关是一个重要原因，也就是通常所说的抛光亮度(反射率)不够，不能达到传统三酸抛光的亮度和生产要求。因此，无黄烟化学抛光工艺在应用上受到了很大的限制(陈祖秋.国内铝制品无黄烟化学抛光工艺的研究现状[J].材料保护，1999，32(4)：23-24)。

发明内容

本发明的目的在于提供一种不仅具有黄烟少、污染低、不含硝酸等优点，而且抛光质量可达到传统“三酸”工艺水平的硝酸盐改良“三酸”抛光工艺，可减轻氮氧化物释放引起环境污染的铝制品化学抛光液及其制备方法。

本发明的另一目的在于提供一种铝制品化学抛光液的使用方法。

所述铝制品化学抛光液的原料组成为：

硫酸    110～166mL/L；

磷酸    382～466mL/L；

硼酸    2～3g/L；

钝化剂        10g/L；

抑雾光亮剂    60～130g/L；

柠檬酸        1～5g/L；

酒石酸        1～4g/L；

余量为水。

所述硫酸的质量百分比浓度可为98％，所述磷酸的质量百分比浓度可为85％。

所述钝化剂可选自钼酸钠或钼酸铵等。

所述抑雾光亮剂按质量百分比的组成如下：

所述铝制品化学抛光液的制备方法的具体步骤为：

将各固体原料加入到水中，溶解后，依次加入磷酸和硫酸，待溶液冷却至室温后，转移至容量瓶中定容。

所述铝制品化学抛光液的使用方法包括以下步骤：

1)将铝制品化学抛光液加热至95～110℃；

2)将干燥洁净的待抛光铝制品浸入铝制品化学抛光液中，处理30～100s后取出；

3)将取出的待抛光铝制品浸入硝酸出光25～120s，清洗，即完成对铝制品的抛光。

在步骤3)中，所述硝酸的体积比浓度可为50％。

所述铝制品化学抛光液抛光效果用表面粗糙度和表面光泽度这两个指标进行评价，并对其表面进行微观形貌检测，具体方法如下：

1)表面粗糙度。按照GB/T3505-2000中的规定进行检测，选用评定轮廓的算术平均偏差(Ra)作为表面粗糙度的评价指标。Ra值由北京时代之峰科技有限公司的TR200手持式粗糙度仪直接测得。

2)表面光泽度。通过考察铝制品的表面反射率(R％)来间接反映样品的表面光泽度。表面反射率由Varian Cary5000紫外-可见-近红外分光光度计的镜面反射模式测得。测定时，以标准光学镜面的表面反射率作为基准，即认定其表面反射率为100％，然后以此来考察铝制品的表面反射率。

3)微观形貌检测。抛光后的铝制品的表面微观形貌由荷兰Philips-FEI公司的XL 30ESEM-TMP环境扫描电镜(铝合金样品)和德国LEO公司的1530场发射高分辩扫描电镜(纯铝锭样品)检测。

与传统“三酸”工艺比较，本发明所述铝制品化学抛光液中不含硝酸，可以有效地减轻抛光过程中的气体污染，氮氧化物的释放量可大大降低，肉眼观察无明显黄烟释放。同时，添加抑雾光亮剂和钝化剂以提高铝制品表面光洁度，抛光效果可达传统“三酸”工艺水平。另外，由于柠檬酸、硼酸和酒石酸的加入，可以有效地抑制转移腐蚀，减少过腐蚀点的产生，提高抛光质量。

附图说明

图1为处理前的99.99％纯铝锭的表面SEM图。在图1中，标尺为10μm。

图2为用传统“三酸”工艺处理后的99.99％纯铝锭的表面SEM图。在图2中，标尺为10μm。

图3为经过本发明所述的改良型铝制品化学抛光处理后的99.99％纯铝锭的表面SEM图。在图3中，标尺为10μm。

图4为处理前的6063铝合金的表面SEM图。在图4中，标尺为50μm。

图5为用传统“三酸”工艺处理后的6063铝合金的表面SEM图。在图5中，标尺为50μm。

图6为经过本发明所述的改良型铝制品化学抛光处理后的6063铝合金的表面SEM图。在图6中，标尺为50μm。

具体实施方式

实施例1

对6063铝合金进行化学抛光处理。本发明的铝制品化学抛合金光液的配方，由以下原料组成：

硫酸          166mL/L；

磷酸          382mL/L；

硼酸          2g/L；

柠檬酸        5g/L；

酒石酸        3g/L；

钝化剂        10g/L；

抑雾光亮剂    100g/L；

余量为水。

其中，硫酸的质量百分比浓度为98％，磷酸的质量百分比浓度为85％。钝化剂可选用钼酸钠或钼酸铵等；抑雾光亮剂的组成物质及各自的质量百分比为硝酸铜(或硝酸镍)15％，硝酸镁(或硝酸钙)5％，硝酸铁15％，硝酸铵50％，硝酸钠15％。

抛光步骤如下：

(1)按上述配比配制抛光液。

(2)将抛光液加热至105℃。

(3)将干燥洁净的待抛光铝制品浸入抛光液中，处理35s后取出。

(4)将取出的铝制品浸入50％(体积比)硝酸出光25～120s，清洗。

抛光过程中无明显黄烟出现，抛光处理后的6063铝合金可达镜面光亮，效果佳，表面无腐蚀麻点。6063铝合金在处理前后的表面粗糙度和反射率测定结果如表1所示。

表1

通过以上对比可以看出，6063铝合金经本发明所述化学抛光工艺抛光后所得的表面平整度可接近传统“三酸”的抛光效果。

实施例2

对6061铝合金进行化学抛光处理。本发明的铝制品化学抛合金光液的配方，由以下原料组成：

硫酸          110mL/L；

磷酸          452mL/L；

硼酸          2g/L；

柠檬酸        4g/L；

酒石酸        4g/L；

钝化剂        10g/L；

抑雾光亮剂    130g/L；

余量为水。

其中，硫酸的质量百分比浓度为98％，磷酸的质量百分比浓度为85％。钝化剂可选用钼酸钠或钼酸铵等；抑雾光亮剂的组成物质及各自的质量百分比为硝酸铜(或硝酸镍)15％；硝酸镁(或硝酸钙)5％、硝酸铁15％、硝酸铵50％、硝酸钠15％。

抛光步骤如下：

(1)按配比配制抛光液。

(2)将抛光液加热至105℃。

(3)将干燥洁净的待抛光铝制品浸入抛光液中，处理35s后取出。

(4)将取出的铝制品浸入50％(体积比)硝酸出光25～120s，清洗。

抛光过程中无明显黄烟出现，抛光处理后的6061铝合金可达镜面光亮，效果佳，表面无腐蚀麻点。6061铝合金在处理前后的表面粗糙度和反射率测定结果如表2所示。

表2

通过以上对比可以看出，6061铝合金经本发明所述化学抛光工艺抛光后所得的表面平整度可达到传统“三酸”的抛光效果。

实施例3

对纯度为99.99％纯铝锭进行化学抛光处理。本发明的铝制品化学抛合金光液的配方，由以下原料组成：

其中，硫酸的质量百分比浓度为98％，磷酸的质量百分比浓度为85％。钝化剂可选用钼酸钠或者钼酸铵；抑雾光亮剂的组成物质及各自的质量百分比为硝酸铜(或硝酸镍)15％；硝酸镁(或硝酸钙)5％、硝酸铁15％、硝酸铵50％、硝酸钠15％。

抛光步骤如下：

(1)按上述配比配制抛光液。

(2)将抛光液加热至95℃。

(3)将干燥洁净的待抛光铝制品浸入抛光液中，处理30s后取出。

(4)将取出的铝制品浸入50％(体积比)硝酸出光25～120s，清洗。

高纯铝在较少的抑雾光亮剂配合量和较低的温度条件下即可达到满意的抛光效果，可达镜面光亮。99.99％纯铝锭在化学抛光处理前后的表面粗糙度和反射率测定结果如表3所示。

表3

通过以上对比可以看出，99.99％纯铝锭经本发明所述化学抛光工艺抛光后所得的表面平整度可达到或接近传统“三酸”的抛光效果。

实施例4

对7005铝合金进行化学抛光处理。本发明所述铝制品化学抛光液的配方，由以下原料组成：

其中，硫酸的质量百分比浓度为98％，磷酸的质量百分比浓度为85％。钝化剂可选自钼酸钠或者钼酸铵；抑雾光亮剂的组成物质及各自的质量百分比为硝酸铜(或硝酸镍)15％；硝酸镁(或硝酸钙)5％、硝酸铁15％、硝酸铵50％、硝酸钠15％。

抛光步骤如下：

(1)按上述配比配制抛光液。

(2)将抛光液加热至110℃。

(3)将干燥洁净的待抛光铝制品浸入抛光液中，处理100s后取出。

(4)将取出的铝制品浸入50％(体积比)硝酸出光25～120s，清洗。

7005铝合金抛光后可达镜面光亮，无点腐蚀。7005铝合金在处理前后的表面粗糙度和反射率测定结果如表4所示。

表4

通过以上对比可以看出，7005铝合金经本发明所述化学抛光工艺抛光后所得的表面平整度达到传统“三酸”的抛光效果。

处理前的99.99％纯铝锭的表面SEM图参见图1，从图1中可以明显地看到机加工所留下的痕迹。用传统“三酸”工艺处理后的99.99％纯铝锭的表面SEM图参见图2，从图2中可以看出，铝制品经过“三酸”抛光后，表面的平整度得到了提高，表面无明显的机加工痕迹。经过本发明所述的改良型铝制品化学抛光处理后的99.99％纯铝锭的表面SEM图参见图3，将图2与图3对比，可以看出，二者的表面形貌并无明显的区别，这说明本发明所述的改良型铝制品化学抛光效果能达到传统“三酸”工艺的水平。

处理前的6063铝合金的表面SEM图参见图4，从图4中可以明显地看到机加工所留下的痕迹。用传统“三酸”工艺处理后的6063铝合金的表面SEM图参见图5，从图5中可以看出，铝制品经过“三酸”抛光后，表面的平整度得到了提高，表面无明显的机加工痕迹。经过本发明所述的改良型铝制品化学抛光处理后的6063铝合金的表面SEM图参见图6，将图5与图6对比，可以看出，二者的表面形貌并无明显的区别，这说明本发明所述的改良型铝制品化学抛光效果能达到传统“三酸”工艺的水平。

Claims (7)

1.一种铝制品化学抛光液，其特征在于其原料组成为：

硫酸            110～166mL/L；

磷酸            382～466mL/L；

硼酸            2～3g/L；

钝化剂          10g/L；

抑雾光亮剂      60～130g/L；

柠檬酸          1～5g/L；

酒石酸          1～4g/L；

余量为水。

2.如权利要求1所述的一种铝制品化学抛光液，其特征在于所述硫酸的质量百分比浓度为98％，所述磷酸的质量百分比浓度为85％。

3.如权利要求1所述的一种铝制品化学抛光液，其特征在于所述钝化剂选自钼酸钠或钼酸铵。

4.如权利要求1所述的一种铝制品化学抛光液，其特征在于所述抑雾光亮剂按质量百分比的组成如下：

5.如权利要求1所述的一种铝制品化学抛光液的制备方法，其特征在于其具体步骤为：

将各固体原料加入到水中，溶解后，依次加入磷酸和硫酸，待溶液冷却至室温后，转移至容量瓶中定容。

6.如权利要求1所述的一种铝制品化学抛光液的使用方法，其特征在于包括以下步骤：

1)将铝制品化学抛光液加热至95～110℃；

2)将干燥洁净的待抛光铝制品浸入铝制品化学抛光液中，处理30～100s后取出；

3)将取出的待抛光铝制品浸入硝酸出光25～120s，清洗，即完成对铝制品的抛光。

7.如权利要求6所述的一种铝制品化学抛光液的使用方法，其特征在于在步骤3)中，所述硝酸的体积比浓度为50％。

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