CN106757298B - 一种无铬电抛光液、铝合金电抛光的方法及汽车铝装饰件 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种无铬电抛光液、铝合金电抛光的方法及汽车铝装饰件，属于电解液技术领域。以无铬电抛光液的重量为基准，所述的无铬电抛光液包括磷酸50‑60％、硫酸40‑50％、添加剂1‑2％，所述的添加剂至少包含一种有机酸或无机盐与一种醇的混合物。本发明的电抛光液不含具有危害的六价铬离子，通过提高硫酸含量以及降低添加剂含量，省略铝含量的配比，在保证电抛光液环保无害的同时适合铝合金的电解抛光，尤其适合汽车铝装饰件。且采用本发明电抛光液进行铝合金电解抛光处理的方法简单可行，在较低温度下即可得到质量较好的铝合金产品，尤其可得具有较好光泽度和细腻质感的汽车铝装饰件。

Description

一种无铬电抛光液、铝合金电抛光的方法及汽车铝装饰件

技术领域

本发明涉及一种无铬电抛光液、铝合金电抛光的方法及汽车铝装饰件，属于电解液技术领域。

背景技术

随着人们生活水平提高，审美也变得更多样，汽车车身开始使用光亮的装饰条来吸引消费者，例如车顶边框亮条，车窗边框亮条、行李架、尾门装饰条等，铝合金材质的装饰亮条因其质量轻、易成型、颜色丰富等特点，在汽车行业得到广泛的应用。

铝合金装饰亮条需要经过阳极氧化后才可以使用，电解抛光是阳极氧化过程中的重要工艺，电解抛光的好坏直接决定了产品亮度。一般传统电解抛光工艺配方：硫酸40％、磷酸50％、铬酸10％，铬酸虽然可以显著提高产品光泽，工艺稳定，但是这种传统电解抛光工艺含有铬酸，铬酸对环境影响很大，早已被列为环保管制的污染源，环保法规要求对含铬废水必须单独处理，大大的增加了废水处理成本。铬酸中的六价铬离子不仅对环境危害很大，对人体也有很大危害，六价铬是强致癌物质。

发明内容

本发明针对上述的问题提供一种使用工艺简单，绿色环保无污染的无铬电抛光液。

本发明的上述目的通过如下技术方案实现：一种无铬电抛光液，以无铬电抛光液的重量为基准，所述的无铬电抛光液包括磷酸50-60％、硫酸40-50％、添加剂1-2％，所述的添加剂至少包含一种有机酸或无机盐与一种醇的混合物。

在电抛光液中磷酸的主要作用是溶解铝合金表面的氧化物，而硫酸主要是促进电解过程的稳定性，降低电解工作温度，提高溶液电导，降低操作电压，减少能耗。本发明的电抛光液中不仅不含有铬，且含有较高含量的硫酸，一般的无铬电抛光液中硫酸的最高含量不超过28％，而本申请中硫酸的含量高达40-50％，与1-2％的添加剂配伍就可以得到较好的电抛光液，用于电解铝合金产品，使电解后的产品具有较高的光泽同时提高产品细腻感，提高其质感。再者，现有的无铬电抛光液中一般含有铝离子和表面活性剂，而电解抛光液中的铝离子会随着铝件的生产不断升高，若当铝离子升高到5％时，电解抛光液的性能会明显下降。此时则需要倒掉部分槽液，按配方的比例继续补加硫酸和磷酸，会造成生产过程中的繁琐工作。另外，表面活性剂的加入会使废水处理变得复杂，且生产过程中槽液表面产生大量气泡，甚至溢出，不适合连续生产。因此，本发明省略了添加铝单质以及表面活性剂，在提高硫酸含量的同时降低至少包含一种有机酸或无机盐与一种醇混合物的添加剂的含量就可以得到工艺简单、绿色环保的无铬电抛光液。

作为优选，所述的添加剂为有机酸与醇的混合物，有机酸与醇的含量分别占电解抛光液总质量的0.3-0.5％和0.7-1.5％。

作为优选，所述的添加剂为无机盐与醇的混合物，无机盐与醇的含量分别占电解抛光液总质量的0.3-0.5％和0.7-1.5％。

进一步优选，所述的有机酸为醋酸、酒石酸、草酸、枸橼酸、油酸中的一种或多种。

进一步优选，所述的无机盐为硫酸镁、硫酸铝、硫酸钠、醋酸钠中的一种或多种。无机盐的加入可很好的提高溶液的导电性、提高电解抛光效果，稳定抛光液的抛光能力。

进一步优选，所述的醇为丙三醇、木糖醇、异丙醇中的一种。再进一步优选，所述的醇为木糖醇与异丙醇按质量比2-3:1的混合物。

一种铝合金电抛光的方法，用上述的无铬电抛光液对铝合金基材进行电解抛光，电解抛光的温度为50-60℃，电压为30-35V，时间为15-25min。

作为优选，电解抛光的温度为50-55℃，电压为32-35V，时间为18-22min。

通过不断试验发现，本发明无铬电抛光液在较低温度下电解抛光有利于降低能耗，减少对设备的腐蚀，同时还可以提高产品的光泽上限，而较高的电压在电解抛光中生成的保护膜更厚，有利于抵抗电抛光后处理的变色问题，适当地提高电解抛光时间，利用缓慢的电解抛光有利于实现细腻的质感。

作为优选，电解抛光前还包括超声波脱脂。进一步优选，超声波脱脂处理中超声波频率35-50KHz，温度为60-65℃，脱脂剂的浓度为5-10g/L。

超声波脱脂的目的是去除铝件表面的机械抛光蜡，超声波频率太低会导致铝材表面出现斑状腐蚀，超声波频率太高故障率会增加，且会降低清洗效果；若温度过高和脱脂剂的浓度过高都会导致产品表面失去光泽，温度太低和脱脂剂的浓度过低也会降低清洗效果。此处所述的脱脂剂一般选择市售中性或弱碱性铝材专用脱脂剂。

作为优选，电解抛光后还依次包括除膜处理、除灰处理、氧化处理、封孔处理。

进一步优选，除膜处理具体为采用浓度为30-40g/L的氢氧化钠在38-40℃下处理0.5-1min。

除膜是为了去除电解抛光表面生成的保护膜，这层保护膜在氢氧化钠溶液中可以溶解去除，在除膜处理中若除膜时间过长则会导致失去光泽，时间过短会影响氧化膜外观。

进一步优选，除灰处理具体为采用浓度为170-190g/L的硫酸，以及浓度为10-20g/L的双氧水在30-40℃下处理1-2min。

由合金元素形成的金属间化合物如Mg₂Si，大多分布在晶界，不能被氢氧化钠溶解掉，就会留在铝材表面形成挂灰。这种挂灰不溶于氢氧化钠，需要用酸性溶解。

进一步优选，氧化处理具体为采用浓度为150-200g/L的硫酸在15-20℃下处理20-30min。

采用硫酸氧化，生成透明的多孔结构的氧化膜，作为铝材表面的保护层抵抗环境腐蚀。氧化处理时间的长短决定了氧化膜的厚度，氧化时间越长，氧化膜越厚。

进一步优选，封孔处理具体为采用浓度为1.7-2.0g/L的氟化镍以及浓度为1.0-1.4g/L的醋酸镍在25-30℃下处理8-10min。

氧化膜是多孔结构，对环境腐蚀的抵抗是有限的，将膜孔填塞封闭以后，对环境腐蚀的抵抗能力大大提升。采用本发明电抛光液电解抛光中的封孔可采用冷封孔，市售的冷封孔商品药剂很多，各家的使用参数略有差异，大多数封孔剂都含有氟化镍和醋酸镍。另外也有一些热封剂含有醋酸镍，但不含氟化镍。

本发明还提供一种汽车铝装饰件，该装饰件为通过上述铝合金电抛光的方法制得。

与现有技术相比，本发明具有如下优点：

1、本发明的电抛光液不含具有危害的六价铬离子，通过提高硫酸含量以及降低添加剂含量，省略铝含量的配比，在保证电抛光液环保无害的同时适合铝合金的电解抛光，尤其适合汽车铝装饰件。

2、采用本发明电抛光液进行铝合金电解抛光处理的方法简单可行，在较低温度下即可得到质量较好的铝合金产品，尤其可得具有较好光泽度和细腻质感的汽车铝装饰件。

附图说明

图1为本发明实施例13电解抛光得到的汽车铝装饰件的200倍显微照片。

图2为本发明实施例14电解抛光得到的汽车铝装饰件的200倍显微照片。

图3为现有技术中用含铬电解液电解抛光得到的汽车铝装饰件的200倍显微照片。

图4为现有技术中用不含铬的电解液电解抛光得到的汽车铝装饰件的200倍显微照片。

具体实施方式

以下是本发明的具体实施例，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。

实施例1

一种无铬电抛光液，以无铬电抛光液的重量为基准，所述的无铬电抛光液包括磷酸55％、硫酸43.5％、添加剂1.5％，所述的添加剂为醋酸、木糖醇与异丙醇的混合物，醋酸、木糖醇与异丙醇的含量分别占电解抛光液总质量的0.45％、0.75％和0.3％。

实施例2

一种无铬电抛光液，以无铬电抛光液的重量为基准，所述的无铬电抛光液包括磷酸56％、硫酸42.9％、添加剂1.1％，所述的添加剂为酒石酸、木糖醇与异丙醇的混合物，酒石酸、木糖醇与异丙醇的含量分别占电解抛光液总质量的0.4％、0.525％和0.175％。

实施例3

一种无铬电抛光液，以无铬电抛光液的重量为基准，所述的无铬电抛光液包括磷酸52％、硫酸46％、添加剂2％，所述的添加剂为草酸、木糖醇与异丙醇的混合物，草酸、木糖醇与异丙醇的含量分别占电解抛光液总质量的0.5％、1％和0.5％。

实施例4

一种无铬电抛光液，以无铬电抛光液的重量为基准，所述的无铬电抛光液包括磷酸54％、硫酸44.4％、添加剂1.6％，所述的添加剂为枸橼酸与丙三醇的混合物，枸橼酸与丙三醇的含量分别占电解抛光液总质量的0.4％和1.2％。

实施例5

一种无铬电抛光液，以无铬电抛光液的重量为基准，所述的无铬电抛光液包括磷酸59％、硫酸40％、添加剂1％，所述的添加剂为油酸与木糖醇的混合物，油酸与木糖醇的含量分别占电解抛光液总质量的0.3％和0.7％。

实施例6

一种无铬电抛光液，以无铬电抛光液的重量为基准，所述的无铬电抛光液包括磷酸50％、硫酸48％、添加剂2％，所述的添加剂为醋酸与异丙醇的混合物，醋酸与异丙醇的含量分别占电解抛光液总质量的0.5％和1.5％。

实施例7

一种无铬电抛光液，以无铬电抛光液的重量为基准，所述的无铬电抛光液包括磷酸55％、硫酸43.5％、添加剂1.5％，所述的添加剂为硫酸镁、木糖醇与异丙醇的混合物，硫酸镁、木糖醇与异丙醇的含量分别占电解抛光液总质量的0.45％、0.75％和0.3％。

实施例8

一种无铬电抛光液，以无铬电抛光液的重量为基准，所述的无铬电抛光液包括磷酸56％、硫酸42.9％、添加剂1.1％，所述的添加剂为硫酸铝、木糖醇与异丙醇的混合物，硫酸铝、木糖醇与异丙醇的含量分别占电解抛光液总质量的0.4％、0.525％和0.175％。

实施例9

一种无铬电抛光液，以无铬电抛光液的重量为基准，所述的无铬电抛光液包括磷酸52％、硫酸46％、添加剂2％，所述的添加剂为硫酸钠、木糖醇与异丙醇的混合物，硫酸钠、木糖醇与异丙醇的含量分别占电解抛光液总质量的0.5％、1％和0.5％。

实施例10

一种无铬电抛光液，以无铬电抛光液的重量为基准，所述的无铬电抛光液包括磷酸54％、硫酸44.4％、添加剂1.6％，所述的添加剂为醋酸钠与丙三醇的混合物，醋酸钠与丙三醇的含量分别占电解抛光液总质量的0.4％和1.2％。

实施例11

一种无铬电抛光液，以无铬电抛光液的重量为基准，所述的无铬电抛光液包括磷酸59％、硫酸40％、添加剂1％，所述的添加剂为硫酸镁与木糖醇的混合物，硫酸镁与木糖醇的含量分别占电解抛光液总质量的0.3％和0.7％。

实施例12

一种无铬电抛光液，以无铬电抛光液的重量为基准，所述的无铬电抛光液包括磷酸50％、硫酸48％、添加剂2％，所述的添加剂为硫酸钠与异丙醇的混合物，硫酸钠与异丙醇的含量分别占电解抛光液总质量的0.5％和1.5％。

实施例13

一种汽车铝装饰件通过如下方法制得：

将铝合金基材用浓度为8g/L的脱脂剂在超声波频率40KHz，温度为63℃的条件下先进行超声波脱脂；

然后用如实施例1中所述的无铬电抛光液对铝合金基材在53℃、34V的条件下电解抛光20min；

将电解抛光后的铝合金基材先采用浓度为35g/L的氢氧化钠在39℃下除膜处理0.8min；再采用浓度为180g/L的硫酸，以及浓度为15g/L的双氧水在35℃下除灰处理1.5min；然后采用浓度为180g/L的硫酸在18℃下氧化处理25min；最后采用浓度为1.8g/L的氟化镍以及浓度为1.2g/L的醋酸镍在28℃下封孔处理9min，得汽车铝装饰件。

实施例14

一种汽车铝装饰件通过如下方法制得：

将铝合金基材用浓度为6g/L的脱脂剂在超声波频率40KHz，温度为62℃的条件下先进行超声波脱脂；

然后用如实施例2中所述的无铬电抛光液对铝合金基材在52℃、33V的条件下电解抛光19min；

将电解抛光后的铝合金基材先采用浓度为32g/L的氢氧化钠在39℃下除膜处理0.6min；再采用浓度为175g/L的硫酸，以及浓度为12g/L的双氧水在32℃下除灰处理2min；然后采用浓度为160g/L的硫酸在16℃下氧化处理28min；最后采用浓度为1.8g/L的氟化镍以及浓度为1.1g/L的醋酸镍在26℃下封孔处理9.5min，得汽车铝装饰件。

实施例15

一种汽车铝装饰件通过如下方法制得：

将铝合金基材用浓度为8g/L的脱脂剂在超声波频率40KHz，温度为64℃的条件下先进行超声波脱脂；

然后用如实施例3中所述的无铬电抛光液对铝合金基材在54℃、34V的条件下电解抛光21min；

将电解抛光后的铝合金基材先采用浓度为38g/L的氢氧化钠在39℃下除膜处理0.9min；再采用浓度为185g/L的硫酸，以及浓度为18g/L的双氧水在38℃下除灰处理1min；然后采用浓度为190g/L的硫酸在19℃下氧化处理22min；最后采用浓度为1.9g/L的氟化镍以及浓度为1.3g/L的醋酸镍在29℃下封孔处理8.5min，得汽车铝装饰件。

实施例16

一种汽车铝装饰件通过如下方法制得：

将铝合金基材用浓度为7g/L的脱脂剂在超声波频率40KHz，温度为64℃的条件下先进行超声波脱脂；

然后用如实施例4中所述的无铬电抛光液对铝合金基材在52℃、34V的条件下电解抛光18min；

将电解抛光后的铝合金基材先采用浓度为32g/L的氢氧化钠在39℃下除膜处理1min；再采用浓度为178g/L的硫酸，以及浓度为18g/L的双氧水在32℃下除灰处理1.8min；然后采用浓度为190g/L的硫酸在16℃下氧化处理23min；最后采用浓度为1.8g/L的氟化镍以及浓度为1.3g/L的醋酸镍在26℃下封孔处理8-10min，得汽车铝装饰件。

实施例17

一种汽车铝装饰件通过如下方法制得：

将铝合金基材用浓度为5g/L的脱脂剂在超声波频率40KHz，温度为60℃的条件下先进行超声波脱脂；

然后用如实施例5中所述的无铬电抛光液对铝合金基材在50℃、30V的条件下电解抛光25min；

将电解抛光后的铝合金基材先采用浓度为30g/L的氢氧化钠在38℃下除膜处理1min；再采用浓度为170g/L的硫酸，以及浓度为10g/L的双氧水在30℃下除灰处理2min；然后采用浓度为150g/L的硫酸在15℃下氧化处理30min；最后采用浓度为1.7g/L的氟化镍以及浓度为1.0g/L的醋酸镍在25℃下封孔处理10min，得汽车铝装饰件。

实施例18

一种汽车铝装饰件通过如下方法制得：

将铝合金基材用浓度为10g/L的脱脂剂在超声波频率40KHz，温度为65℃的条件下先进行超声波脱脂；

然后用如实施例6中所述的无铬电抛光液对铝合金基材在60℃、35V的条件下电解抛光15min；

将电解抛光后的铝合金基材先采用浓度为40g/L的氢氧化钠在40℃下除膜处理0.5min；再采用浓度为190g/L的硫酸，以及浓度为20g/L的双氧水在40℃下除灰处理1min；然后采用浓度为200g/L的硫酸在20℃下氧化处理20min；最后采用浓度为2.0g/L的氟化镍以及浓度为1.4g/L的醋酸镍在30℃下封孔处理8min，得汽车铝装饰件。

实施例19-24

实施例19-24与实施例13-18的区别仅在于实施例19-24分别用实施例7-12中所述的无铬电抛光液对铝合金基材进行电解电解抛光，得汽车铝装饰件。

对实施例13、14及现有技术中用含铬与不含铬的电解液电解抛光得到的汽车铝装饰件进行性能测试，测试结果图分别如图1、图2、图3、图4所示。从图1可知，汽车铝装饰件的电解抛光品质优，60°光泽仪检测得光泽680，且表面良好无缺陷。图2中，汽车铝装饰件的电解抛光品质优，60°光泽仪检测得光泽600，且表面良好无缺陷。图3中，汽车铝装饰件的电解抛光品质一般，60°光泽仪检测得光泽360，表面有部分缺陷。图4中，汽车铝装饰件的电解抛光品质一般，60°光泽仪检测得光泽500，但表面有点状腐蚀缺陷。

综上所述，本发明的电抛光液不含具有危害的六价铬离子，通过提高硫酸含量以及降低添加剂含量，省略铝含量的配比，在保证电抛光液环保无害的同时适合铝合金的电解抛光，尤其适合汽车铝装饰件。采用本发明电抛光液进行铝合金电解抛光处理的方法简单可行，在较低温度下即可得到质量较好的铝合金产品，尤其可得具有较好光泽度和细腻质感的汽车铝装饰件。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

尽管对本发明已作出了详细的说明并引证了一些具体实施例，但是对本领域熟练技术人员来说，只要不离开本发明的精神和范围可作各种变化或修正是显然的。

Claims (3)

1.一种无铬电抛光液，其特征在于，以无铬电抛光液的重量为基准，所述的无铬电抛光液为磷酸50-59％、硫酸40-48％、添加剂1-2％，所述的添加剂为有机酸与醇的混合物或无机盐与醇的混合物；当添加剂为有机酸与醇的混合物时，有机酸与醇的含量分别占电解抛光液总质量的0.3-0.5％和0.7-1.5％；当添加剂为无机盐与醇的混合物时，无机盐与醇的含量分别占电解抛光液总质量的0.3-0.5％和0.7-1.5％；所述的有机酸为醋酸、酒石酸、草酸、枸橼酸、油酸中的一种或多种；所述的无机盐为硫酸镁、硫酸铝、硫酸钠、醋酸钠中的一种或多种；所述的醇为木糖醇与异丙醇按质量比2-3:1的混合物；用所述的无铬电抛光液对铝合金基材进行电解抛光，电解抛光的温度为50-60℃，电压为30-35V，时间为15-25min。

2.根据权利要求1所述的无铬电抛光液，其特征在于，电解抛光前还包括超声波脱脂，电解抛光后还依次包括除膜处理、除灰处理、氧化处理、封孔处理。

3.一种汽车铝装饰件，该装饰件用权利要求1所述的无铬电抛光液进行铝合金电抛光制得。