CN105734574B - 抛光液 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种抛光液，包括如下质量份的各组分：磷酸1020份～1360份；硫酸367份～734份；铝离子3份～30份；强氧化剂5份～40份；缓蚀剂0.5份～10份；光亮剂0.1份～4份。上述抛光液采用磷酸、硫酸、铝离子、强氧化剂、缓蚀剂和光亮剂协同配合，可以有效地避免铝材过腐蚀的问题，并且还可以确保具有较好的抛光效果和较高的抛光效率。同时，其对人身和环境危害性也较小。此外，上述抛光液尤其适用于7系铝材的化学抛光工序。

Description

抛光液
技术领域
本发明涉及铝材抛光技术领域，特别是涉及一种抛光液。
背景技术
目前，铝合金产品作为合金材料中的一种最重要的合金之一，越来越广泛地应用于各行各业中，例如，7系铝合金主要包括Al-Zn-Mg-Cu铝合金，其与普通铝材不同的是，锌元素是7系铝材的主要合金元素，再加上少许铜、镁可使材料能受热处理，到达非常高强度特性，其硬度接近钢材硬度，耐磨性好、抗腐蚀性能强。由于7系铝材具有优异的性能，它主要应用在航空固定装置，卡车，塔式建筑，船，管道及其他需要有强度的建筑上的应用的领域。如：飞机零部件、齿轮和轴、熔丝零件、仪表轴和齿轮、导弹零件跳进阀零件、涡轮、钥匙、飞机、航空及国防应用。
在行业中，铝合金产品通常需要预先进行表面处理以获得更靓丽的外观以及更平整表面品质，在传统技术中，一般采用机械抛光或化学抛光表面处理方法。
首先，采用传统的含硝酸的三酸化学抛光液或不含硝酸的两酸化学抛光液对7系铝材进行化学抛光操作时，较难得到表面光亮和平整的效果，经常会出现过腐蚀等问题，整体抛光效果较差。
其次，采用机械抛光方法虽然也能够较勉强地得到较光亮的表面，但现有的机械抛光技术仍然存在缺陷，机械抛光过程中产生的金属铝粉灰尘严重危害工人的身体健康；机械抛光的生产效率低、人工成本高，生产设备投入成本高。
发明内容
基于此，有必要提供一种抛光效果较好、对人身和环境危害性较小以及抛光效率较高的抛光液。
一种抛光液，包括如下质量份的各组分：
在其中一个实施例中，所述磷酸的质量比浓度为85％。
在其中一个实施例中，所述硫酸的质量比浓度为98％。
在其中一个实施例中，所述铝离子采用铝粉、废铝材和铝盐中的至少一种溶解得到。
在其中一个实施例中，所述的铝盐包括氧化铝、硫酸铝、磷酸铝和氢氧化铝中的至少一种。
在其中一个实施例中，所述强氧化剂包括过硫酸铵、过硫酸钾、钼酸铵、铋酸钠、高碘酸钾、偏钒酸铵、防染盐、高锰酸钾、钨酸钠和氯酸钠中的至少一种。
在其中一个实施例中，所述缓蚀剂包括乌洛托品、硫脲、糊精、烟酸、尿素、山梨醇、磺基水扬酸、苯甲酸钠和水扬酸中的至少一种。
在其中一个实施例中，所述光亮剂包括硫酸铜、硫酸镍、硫酸钴和含硫有机物中的至少一种。
在其中一个实施例中，所述含硫有机物包括二硫代二苯并噻唑、二硫代二丙醇、二硫丙基硫胺、二硫代二丙酸、二硫代二丁酸、二硫代二蔡酚、二硫代二苯磺酸钠、二硫代二丙烷磺酸钠和二苯基硫脲中的至少一种。
在其中一个实施例中，所述抛光液的使用温度为70℃～110℃。
上述抛光液采用磷酸、硫酸、铝离子、强氧化剂、缓蚀剂和光亮剂协同配合，可以有效地避免铝材过腐蚀的问题，并且还可以确保具有较好的抛光效果和较高的抛光效率。同时，其对人身和环境危害性也较小。此外，上述抛光液尤其适用于7系铝材的化学抛光工序。
附图说明
图1为本发明一实施方式的抛光液的制备方法的步骤流程图；
图2为本发明一实施方式的抛光液的使用方法的步骤流程图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
需要说明的是，所述抛光液适用于Al-Zn-Mg-Cu铝合金的表面化学抛光工艺，尤其适用于7系铝材的化学抛光工艺，例如，所述7系铝材包括但不局限于7075、7050、7005、7022、7A03、7A04、7A09、7475、7A10、7072、7020、7009、7009、7010、7011、7012、7013、7014、7015、7016、7017、7018、7019、7020、7021、7022、、7A28、7A29、7A30、7A39、7A46、7A49、7A50、7051、7060、7072、7075、7A76、7A79、7A90、7A91、7A08、7A09、7A16、7129、7146、7149、7A03、7A09、7A10等7系铝材，特别适用于高硬度的7075铝材。其中，所述7系铝材的辅助添加金属元素以锌为主，并伴有少量的铜元素和镁元素。
例如，一实施方式中的抛光液，包括如下质量份的各组分：
上述抛光液中的所述铝离子与所述磷酸反应用于形成磷酸铝和/或磷酸二氢铝化合物，所述磷酸铝和/或所述磷酸二氢铝化合物一方面能够提高所述抛光液的粘度，另一方面还可以减少或抑制游离氢离子(H+)对铝材表面的过腐蚀问题，这样，可以有效地减少铝材在进行化学抛光操作时所产生的麻点，用于提高铝材表面的抛光效果、平整度、光泽度和反射率。
为了进一步减少或抑制游离氢离子(H+)对铝材表面的过腐蚀问题，以更可控地方式进行化学抛光工艺，进而提高铝材表面的抛光效果、平整度、光泽度和反射率，例如，所述抛光液采用25份～30份的铝离子；又如，所述抛光液，包括如下质量份的各组分：磷酸1020份～1360份；硫酸367份～734份；铝离子25份～30份；强氧化剂5份～40份；缓蚀剂0.5份～10份；光亮剂0.1份～4份，这样，可以进一步减少或抑制游离氢离子(H+)对铝材表面的过腐蚀问题，以更可控地方式进行化学抛光工艺，进而提高铝材表面的抛光效果、平整度、光泽度和反射率。
为了进一步提高抛光效果、平整度、光泽度和反射率，例如，所述铝离子采用铝粉、废铝材和铝盐中的至少一种溶解得到；又如，所述的铝盐包括氧化铝、硫酸铝、磷酸铝和氢氧化铝中的至少一种，这样，可以进一步提高抛光效果、平整度、光泽度和反射率。
上述抛光液中的所述强氧化剂在化学抛光工艺或过程中，起到类似传统“三酸”抛光剂中的硝酸的作用，但又可以避免由于使用硝酸产生的过腐蚀问题，从而可以提高抛光的可控性。其原因在于，所述强氧化剂可以使Al-Zn-Mg-Cu合金铝材表面生成完整且致密的钝化膜，即保护膜，从而可以抑制Al-Zn-Mg-Cu合金铝的过腐蚀问题，也就是说，在化学抛光工艺或过程中，所述钝化膜可以避免抛光过程的过腐蚀问题。
尤其需要指出的是，通过所述强氧化剂的加入，可以使所述钝化膜的生成和溶解达到动态平衡，进而获得良好的抛光效果，即可以提高铝材表面的抛光效果、平整度、光泽度和反射率。
其次，所述强氧化剂的加入，还可以抑制铝合金中的锌、铜和镁等元素在抛光中的点腐蚀问题，其原因在于所述强氧化剂作用生成的钝化膜层弥补了由磷酸作用生成的粘膜层对铝材表面凹陷部位保护的不足。
Al-Zn-Mg-Cu铝合金，尤其是7系铝合金，在化学抛光过程中，其本质是铝合金表面发生的铝、锌、镁和铜等金属元素溶解的氧化还原反应，其中，铝原子、锌原子、镁原子和铜原子不断被强酸或强氧化剂氧化成铝离子、锌离子、镁离子和铜离子，铝标准电极电位－1.66V；锌标准电极电位－0.762V；镁标准电极电位－2.34V；铜标准电极电位+0.342V，标准电极电位越小，金属越活泼，相对于传统的三酸或两酸抛光液，铝合金表面的铝原子、镁原子的溶解速度远远大于锌原子、铜原子的溶解速度，使得铝合金表面还残留着较多好的锌原子、铜原子，使得铝材表面凹凸不平和失去光泽，上述抛光液中的所述强氧化剂可以改变铝合金中的铝原子、锌原子、镁原子和铜原子的腐蚀电位差，使四者溶解速度接近于同一溶解速度，从而确保了铝合金表面腐蚀程度均匀，具有较好的平整度和光泽。
为了提高铝材表面的抛光效果、平整度、光泽度和反射率，例如，所述强氧化剂包括过硫酸铵、过硫酸钾、钼酸铵、铋酸钠、高碘酸钾、偏钒酸铵、防染盐、高锰酸钾、钨酸钠和氯酸钠中的至少一种；又如，所述强氧化剂包括过硫酸铵、过硫酸钾、钼酸铵、铋酸钠、高碘酸钾、偏钒酸铵、防染盐、高锰酸钾、钨酸钠和/或氯酸钠，这样，可以提高铝材表面的抛光效果、平整度、光泽度和反射率。例如，所述强氧化剂包括如下质量份的各组分：过硫酸铵0.1份～2份、过硫酸钾0.5份～5份、钼酸铵0.3份～3份、铋酸钠0.4份～5份、高碘酸钾0.6份～5份、偏钒酸铵0.1份～2份、高锰酸钾0.2份～2份、钨酸钠0.2份～2份和氯酸钠0.4份～2份，又如，所述强氧化剂包括如下质量份的各组分：过硫酸铵0.1份～2份、过硫酸钾0.5份～5份、钼酸铵0.3份～3份、铋酸钠0.4份～5份、高碘酸钾0.6份～5份、偏钒酸铵0.1份～2份、防染盐0.3份～2份、高锰酸钾0.2份～2份、钨酸钠0.2份～2份和氯酸钠0.4份～2份，这样，可以进一步提高铝材表面的抛光效果、平整度、光泽度和反射率。
上述抛光液中的所述缓蚀剂可以减少或抑制抛光过程中对铝材产生的过腐蚀问题，从而可以极大地提高铝材表面的光泽度。
为了进一步减少或抑制抛光过程中对铝材产生的过腐蚀问题，例如，所述的缓蚀剂是乌洛托品、硫脲、糊精、烟酸、尿素、山梨醇、磺基水扬酸、苯甲酸钠、水扬酸中的一种或两种以上，优选为水扬酸、山梨醇、和/或磺基水扬酸,例如其比例为1:1:1。
上述抛光液中的所述光亮剂在铝材抛光过程中与铝离子形成有机硫-铝络合物，所述有机硫-铝络合物可以附在铝材表面通过电化学腐蚀原理，增强大颗粒的腐蚀程度，减弱小颗粒的腐蚀程度，从而可以提高抛光后的铝表面的平整度和光泽度。
为了进一步提高抛光后的铝表面的平整度和光泽度，例如，所述光亮剂为有机硫化物；又如，所述光亮剂包括硫酸铜、硫酸镍、硫酸钴和含硫有机物中的至少一种；又如，所述含硫有机物包括二硫代二苯并噻唑、二硫代二丙醇、二硫丙基硫胺、二硫代二丙酸、二硫代二丁酸、二硫代二蔡酚、二硫代二苯磺酸钠、二硫代二丙烷磺酸钠和二苯基硫脲中的至少一种，例如，所述含硫有机物包括二硫代二苯并噻唑与二硫丙基硫胺，两者的比例为1:2；这样，可以进一步提高抛光后的铝表面的平整度和光泽度。
例如，所述磷酸的质量比浓度为85％，其密度为1.709g/ml，当然，所述磷酸的质量比浓度不局限于此，还可以根据实际情况进行调整。所述硫酸的质量比浓度为98％，其密度为g/ml，当然，所述硫酸的质量比浓度不局限于此，还可以根据实际情况进行调整。
例如，所述抛光液的使用温度为70℃～110℃，即采用所述抛光液对铝材进行化学抛光操作时，采用70℃～110℃的温度，可以提高抛光后的铝材的平整度和光泽度。
上述抛光液采用磷酸、硫酸、铝离子、强氧化剂、缓蚀剂和光亮剂协同配合，可以有效地避免铝材过腐蚀的问题，并且还可以确保具有较好的抛光效果和较高的抛光效率。同时，其对人身和环境危害性也较小。此外，上述抛光液尤其适用于7系铝材的化学抛光工序。
请参阅图1，一实施方式的抛光液的制备方法，包括如下步骤：
S110：将浓硫酸加入至磷酸中，混合均匀，再添加铝离子，混合均匀后，得到混合液。
S120：往所述混合液中加入强氧化剂，混合均匀，使其完全溶解。
S130：依次加入缓蚀剂和光亮剂，加热至60℃～80℃，保温1小时～2小时，混合均匀，使其完全溶解后，得到所述抛光液。
请参阅图1，一实施方式的抛光液的使用方法，包括如下步骤：
S210：将所述抛光液加入至抛光槽中，加热至70℃～110℃，将铝材工件浸入所述抛光槽内，30秒～120秒后取出所述铝材工件，静置5秒～15秒。
S220：将所述铝材工件浸入至10％～40％硝酸与5％～15％双氧水混合液中，除去所述铝材工件上的黑膜，2秒～5秒后取出所述铝材工件，用热风吹干。
采用上述任一实施例所述的抛光液及所述抛光液的使用方法可以得到光泽度为400～500的表面光亮平整的铝材，例如，所述铝材为7系铝材。
具体实施例如下：
实施例1
采用实施例1制备的抛光液对7系铝材进行化学抛光。抛光工艺参数如下:温度85℃，时间35秒，10％硝酸与15％双氧水混合液除黑膜，抛光后7系铝材表面光亮，平整。
实施例2
采用实施例2制备的抛光液对7系铝材进行化学抛光。抛光工艺参数如下:温度100℃，时间40秒，10％硝酸与15％双氧水混合液除黑膜，抛光后7系铝材表面光亮，平整。
实施例3
采用实施例3制备的抛光液对7系铝材进行化学抛光。抛光工艺参数如下:温度95℃，时间50秒，20％硝酸与10％双氧水混合液除黑膜，抛光后7系铝材表面光亮，平整。
实施例4
采用实施例4制备的抛光液对7系铝材进行化学抛光。抛光工艺参数如下:温度80℃，时间60秒，10％硝酸与15％双氧水混合液除黑膜，抛光后7系铝材表面光亮，平整。
实施例5
采用实施例5制备的抛光液对7系铝材进行化学抛光。抛光工艺参数如下:温度100℃，时间40秒，2 0％硝酸与10％双氧水混合液除黑膜，抛光后7系铝材表面光亮，平整。
实施例6
采用实施例6制备的抛光液对7系铝材进行化学抛光。抛光工艺参数如下:温度105℃，时间30秒，10％硝酸与15％双氧水混合液除黑膜，抛光后7系铝材表面光亮，平整。
实施例7
采用实施例7制备的抛光液对7系铝材进行化学抛光。抛光工艺参数如下:温度80℃，时间60秒，10％硝酸与15％双氧水混合液除黑膜，抛光后7系铝材表面光亮，平整。
实施例8
采用实施例8制备的抛光液对7系铝材进行化学抛光。抛光工艺参数如下:温度100℃，时间20秒，20％硝酸与15％双氧水混合液除黑膜，抛光后7系铝材表面光亮，平整。
实施例9
采用实施例9制备的抛光液对7系铝材进行化学抛光。抛光工艺参数如下:温度95℃，时间35秒，10％硝酸与15％双氧水混合液除黑膜，抛光后7系铝材表面光亮，平整。
实施例10
采用实施例10制备的抛光液对7系铝材进行化学抛光。抛光工艺参数如下:温度100℃，时间40秒，10％硝酸与15％双氧水混合液除黑膜，抛光后7系铝材表面光亮，平整。
对比例1
组成成份 磷酸(85％) 硫酸(98％) 硝酸(65％)
用量 760g 190g 50g
采用对比例1制备的“三酸”抛光液对7系铝材进行化学抛光。
对比例2
组成成份 磷酸(85％) 硫酸(98％)
用量 800g 200g
采用对比例2制备的“两酸”抛光液对7系铝材进行化学抛光。
对实施例1～10以及对比例1～2处理后的普通7系铝材进行测试，测试结果详见表1。
表1
从表1可以看出，对比例1～2制备得到的传统抛光液，用于对普通7系铝材进行化学抛光后，其抛光效果较差，无光泽，且麻点较多。而实施例1～10制备得到的传统抛光液，用于对普通7系铝材进行化学抛光后，其抛光效果较好，光泽度可以达到400以上。
对实施例1～10以及对比例1～2处理后的喷砂7系铝材进行测试，测试结果详见表2。其中，喷砂7系铝材是指该7系铝材经过了喷砂工序，由于喷砂工序会对铝材表面进行强烈的冲击，且还会在铝材表面附着上喷洒用的颗粒，因此，其表面会比普通的7系铝材的表面粗糙。
表2
从表2可以看出，对比例1～2制备得到的传统抛光液，用于对喷砂7系铝材进行化学抛光后，其抛光效果较差，无光泽，且麻点较多。而实施例1～10制备得到的传统抛光液，用于对喷砂7系铝材进行化学抛光后，其抛光效果较好，光泽度可以达到100以上。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各块技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施方式仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (1)

1.一种抛光液，其特征在于，包括如下质量份的各组分：
所述抛光液的使用方法，包括如下步骤：
将所述抛光液加入至抛光槽中，加热至105℃，将铝材工件浸入所述抛光槽中的所述抛光液内，30秒后取出所述铝材工件，静置5秒～15秒；
将静止后的所述铝材工件浸入至10％硝酸与15％双氧水混合液中，除去所述铝材工件上的黑膜，2秒～5秒后取出所述铝材工件，用热风吹干；
所述抛光液适用于7075铝材的化学抛光工艺；其中，所述抛光液的制备方法包括如下步骤：将浓硫酸加入至磷酸中，混合均匀，再添加硫酸铝，混合均匀后，得到混合液；往所述混合液中加入过硫酸钾、铋酸钠和高碘酸钾，混合均匀，使其完全溶解；依次加入烟酸、硫酸铜、二硫丙基硫胺和二硫代二蔡酚，加热至60℃～80℃，保温1小时～2小时，混合均匀，使其完全溶解后，得到所述抛光液。
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