CN103668211A - 一种铝及其合金蚀刻速度控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明利用NaAlO2在适量水的条件下，结晶析出Al(OH)3，从而使蚀刻液中铝离子控制在工艺范围内(铝离子浓度35-65g／L)，一方面确保铝及其合金蚀刻速度稳定，另一方面延长蚀刻液使用寿命5倍以上。
Description
技术领域
本发明专利涉及一种铝及其合金蚀刻速度控制方法。
背景技术
蚀刻是在航空航天工业中广泛应用的一种重要的铝合金加工方法。
铝及其合金蚀刻时的化学反应式如下：
2Al+2NaOH+2H2O→2NaAlO2+3H2
铝及其合金蚀刻过程中，铝溶解在蚀刻液中以NaAlO2的形式存在，NaAlO2的产生会使蚀刻液功效降低，随着蚀刻的进行，由于铝金属不断溶解，蚀刻液中的NaAlO2浓度不断增加，影响了蚀刻速度。
如何控制NaAlO2的浓度，保证蚀刻速度已成为铝及其合金蚀刻加工的一个难题。
现有技术蚀刻液配方及条件：
氢氧化钠：140-170g／L
硫化钠：13-18g／L
三乙醇胺38-45g／L
铝离子：35-65g／L
温度：100-105℃
现有技术的缺点
(1)当铝离子浓度大于75g／L时，铝及其合金蚀刻速度低，达不到工艺要求，蚀刻液报废。
(2)蚀刻液使用寿命短，生产成本高。
(3)报废后的蚀刻液是危害废物，处置费用高。
术语解释：
(1)苛性比：指的是铝酸钠溶液中Na2O与Al2O3的摩尔数之比；
(2)晶种系数(种子比)，即添加的晶种中Al2O3含量与溶液铝酸钠中Al2O3含量的比值。
发明内容
本发明提供一种铝及其合金蚀刻速度控制方法，其特征在于包括以下步骤：
步骤一，
从蚀刻槽中取出总量约10％的蚀刻液；所述蚀刻槽中含有蚀刻液体积在30m380m3，所述蚀刻液包括氢氧化钠：140-170g／L，硫化钠：13-18g／L，三乙醇胺38-45g／L，铝离子：35-65g／L。
步骤二，
将步骤一中的蚀刻液放入稀释槽中加纯水(体积比1：1)稀释冷却，使蚀刻液得到稀释，成为稀释液。
步骤三，
将步骤二中所制得的稀释液导入结晶槽进行结晶反应，生成Al(OH)3晶体和NaOH，结晶槽中的反应条件为：苛性比2.5-2.8，晶种系数1.0-1.7，时间24小时，温度25-35℃。每升蚀刻液产出氢氧化铝晶体沉淀物约25克。
步骤四，
将步骤三中反应制得的物质放入沉淀池中进行固液分离，沉淀时间1-2小时后，上清液回流到蚀刻槽中，分离出的氢氧化铝晶体沉淀物按废物安全处置或利用。
有益效果：
1、在蚀刻过程中新增溶解的铝，通过上述步骤以氢氧化铝晶体沉淀物的形式去除，从而使蚀刻液中的铝离子浓度稳定，达到控制产品质量，提高蚀刻液使用寿命的目的。
2、由于蚀刻液使用寿命的提高，从而带来生产过程化学药品使用量的减少，降低了生产成本，降低了危险废物的潜在危害，降低了报废蚀刻液处置费用。
附图说明
下面结合附图及实施方式对本发明作进一步详细的说明：
图1是本发明的流程图。
具体实施方式
本发明利用NaAlO2在适量水的条件下，结晶析出Al(OH)3，从而使蚀刻液中铝离子控制在工艺范围内(铝离子浓度35-65g／L)，一方面确保铝及其合金蚀刻速度稳定，另一方面延长蚀刻液使用寿命5倍以上。
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。
一种铝及其合金蚀刻速度控制方法，其特征在于包括以下步骤：
步骤一，
从蚀刻槽中取出总量约10％的蚀刻液；所述蚀刻槽中含有蚀刻液体积在30m3-80m3，所述蚀刻液包括氢氧化钠：140-170g／L，硫化钠：13-18g／L，三乙醇胺38-45g／L，铝离子：35-65g／L(在碱性条件下铝离子存在形式为AlO2 -，组成的化合物为NaAlO2)
步骤二，
将步骤一中的蚀刻液放入稀释槽中加纯水(体积比1：1)稀释冷却，使蚀刻液得到稀释，成为稀释液。
步骤三，
将步骤二中所制得的稀释液导入结晶槽进行结晶反应(反应式为：NaAlO2+H2O
NaOH+Al(OH)3)，生成Al(OH)3晶体和NaOH，结晶槽中的反应条件为：苛性比2.5-2.8，晶种系数1.0-1.7，时间24小时，温度25-35℃。每升蚀刻液产出氢氧化铝晶体沉淀物约25克。
步骤四，
将步骤三中反应制得的物质放入沉淀池中进行固液分离，沉淀时间1-2小时后，上清液回流到蚀刻槽中，分离出的氢氧化铝晶体沉淀物按废物安全处置或利用。
应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
Claims (1)
1.一种铝及其合金蚀刻速度控制方法，其特征在于包括以下步骤：
步骤一，
从蚀刻槽中取出总量约10％的蚀刻液；所述蚀刻槽中含有蚀刻液体积在30m3-80m3，所述蚀刻液包括氢氧化钠：140-170g／L，硫化钠：13-18g／L，三乙醇胺38-45g／L，铝离子：35-65g/L；
步骤二，
将步骤一中的蚀刻液放入稀释槽中加纯水(体积比1：1)稀释冷却，使蚀刻液得到稀释，成为稀释液；
步骤三，
将步骤二中所制得的稀释液导入结晶槽进行结晶反应，生成Al(OH)3晶体和NaOH，结晶槽中的反应条件为：苛性比2.5-2.8，晶种系数1.0-1.7，时间为24小时，温度25-35℃；每升蚀刻液产出氢氧化铝晶体沉淀物约25克；
步骤四，
将步骤三中反应制得的物质放入沉淀池中进行固液分离，沉淀时间1-2小时后，上清液回流到蚀刻槽中，分离出的氢氧化铝晶体沉淀物按废物安全处置或利用。
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