CN107177848B

CN107177848B - 一种铝材无烟抛光液

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Publication number: CN107177848B
Application number: CN201710325793.8A
Authority: CN
Inventors: 潘伟津
Original assignee: Guangdong Weiye Aluminium Factory Co Ltd
Current assignee: Guangdong Weiye Aluminium Factory Co Ltd
Priority date: 2017-05-10
Filing date: 2017-05-10
Publication date: 2018-04-24
Anticipated expiration: 2037-05-10
Also published as: CN107177848A

Abstract

本发明公开了一种铝材无烟抛光液，包括以下按重量百分百计的原料制成：50‑65%磷酸，15‑20%硫酸，1‑3%铝盐，10‑15%水，3‑10%添加剂。所述添加剂包括按重量百分百计的原料：15‑20%山梨醇，8‑12%十二烷基苯磺酸钠，2‑6%聚乙二醇，8‑10%三聚磷酸钠，3‑8%五水硫酸铜，48‑55%水。采用本发明，基本能达到传统“三酸”抛光液的抛光效果，并且完成不产生黄烟，长时间滴挂无流痕。

Description

一种铝材无烟抛光液

技术领域

本发明涉及金属表面处理领域，尤其涉及一种铝材无烟抛光液。

背景技术

目前市面上常用的铝材抛光液是采用硝酸、磷酸和硫酸三酸为主要原料的抛光液，三酸抛光液具有如工艺简单、处理后铝材亮度高等优点，但其也存在以下缺点：1）产生黄烟，该黄烟主要为有毒的氮氧化物，污染环境，有损人体健康；2）抛光液长时间滴挂会产生流痕，造成残留在铝材上的抛光液对铝材的腐蚀。针对铝材三酸化学抛光表面处理过程中产生大量黄烟的问题，已经有众多本领域研究人员对此进行研究，并且发现在抛光液中加入NH₄ ⁺可以抑制产生黄烟，但大量使用NH₄ ⁺会消耗抛光液中的自由磷酸，同时抛光效果大打折扣。

此外，除了三酸抛光技术外，研究人员开始将目光投注到不含硝酸的“两酸”化学抛光技术。如中国专利CN 103498185 B公开了一种低温抛光液，以氢氟酸和磷酸为“两酸”进行铝材表面抛光液。然而该技术的抛光亮度不足，无法达到传统“三酸”抛光工艺的亮度要求。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于，提供一种铝材无烟抛光液，基本能达到传统“三酸”抛光液的抛光效果，并且完成不产生黄烟，长时间滴挂无流痕。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种铝材无烟抛光液，包括以下按重量百分百计的原料制成：

磷酸 55-65%；

硫酸 12-20%；

铝盐 1-3%；

水 10-15%；

添加剂 3-10%。

所述添加剂包括按重量百分百计的原料：

山梨醇 15-25%；

十二烷基苯磺酸钠 8-12%；

聚乙二醇 2-8%；

三聚磷酸钠 8-12%；

五水硫酸铜 3-10%；

水 45-60%。

作为上述铝材无烟抛光液的优选方案，包括以下按重量百分百计的原料制成：

磷酸 50-65%；

硫酸 15-20%；

铝盐 1-3%；

水 10-15%；

添加剂 3-10%。

所述添加剂包括按重量百分百计的原料：

山梨醇 15-20%；

十二烷基苯磺酸钠 8-12%；

聚乙二醇 2-6%；

三聚磷酸钠 8-10%；

五水硫酸铜 3-8%;

水 48-55%。

作为上述铝材无烟抛光液的优选方案，所述磷酸为质量浓度为85%的磷酸。

作为上述铝材无烟抛光液的优选方案，所述铝材无烟抛光液在使用时需实时监控磷酸和添加剂的浓度，当低于磷酸和添加剂浓度范围，按磷酸：添加剂=5：1的配比添加至铝材无烟抛光液。

作为上述铝材无烟抛光液的优选方案，所述铝材无烟抛光液的使用温度为90-110℃，处理时间为1-5分钟。

作为上述铝材无烟抛光液的优选方案，所述铝盐为金属铝与磷酸或硫酸形成的。

作为上述铝材无烟抛光液的优选方案，所述铝盐通过加入旧槽液获得。

实施本发明，具有如下有益效果：

本发明所述铝材无烟化学抛光液不含有硝酸，所以不会产生黄烟，克服现有“三酸”抛光液产生有毒氮氧化物的问题。同时，通过山梨醇与聚乙二醇的配合，可实现平滑铝材表面的目的，从而克服现有“二酸”抛光液镜面效果不佳的问题。另外，本发明所述抛光液添加五水硫酸铜还可以提高铝材的亮度，添加三聚磷酸钠作为缓蚀剂，避免在长时间滴挂后在铝材表面形成流痕。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明作进一步地详细描述。

现有“三酸”抛光液的硝酸在抛光处理过程中分解成二氧化氮、一氧化氮等氮氧化物，这些氮氧化物具有毒性，人接触浓度为150mg/m³ 以上的二氧化氮3-24h 后，出现呼吸道症状，如咳嗽、发热、气急等，痰中带血丝、极度虚弱、恶心和头痛。为了减少黄烟的产生，现有部分“三酸”抛光液加入烟雾抑制剂，可起到一定抑制硝酸分解产生氮氧化物，但是仍然产生黄烟，且其抛光效果不如传统的“三酸”抛光液。

而现有“二酸”抛光液采用硫酸和磷酸主要成分，其抛光效果明显不如“三酸”抛光液的抛光效果。

为此，本发明提供一种铝材无烟抛光液，既要解决“三酸”抛光液产生有毒的氮氧化物气体，还要解决“二酸”抛光液抛光效果不佳的问题。

本发明所述铝材无烟抛光液，包括以下按重量百分百计的原料制成：

磷酸 55-65%；

硫酸 12-20%；

铝盐 1-3%；

水 10-15%；；

添加剂 3-10%。

所述添加剂包括按重量百分百计的原料：

山梨醇 15-25%；

十二烷基苯磺酸钠 8-12%；

聚乙二醇 2-8%；

三聚磷酸钠 8-12%；

五水硫酸铜 3-10%；

水 45-60%。

其中，所述磷酸为质量浓度为85%的磷酸。所述铝盐的来源为金属铝与磷酸或硫酸形成的或通过加入旧槽液获得。

从上述铝材无烟抛光液组成可知，本发明的配方中不含有硝酸，仅含有磷酸和硫酸，因此不会产生黄烟。而为了弥补“二酸”抛光液的抛光效果不佳的缺陷，本发明在原来配方的基础上加入添加剂，可使铝材经本发明所述抛光液处理后具有较佳的镜面效果，亮度高，长时间滴挂无流痕。

化学抛光是靠化学试剂对样品表面凹凸不平区域的选择性溶解作用消除磨痕、浸蚀整平的一种方法。是为提高金属制件表面光洁度而将其浸入酸性或碱性溶液中进行化学处理的方法。化学抛光可以靠化学抛光液的自发化学反应，在不借助电力和人力的条件下，自动把待抛光的工件提高表面光洁度，可以达到镜面效果。在化学抛光过程中，金属零件表面不断形成钝化氧化膜和氧化膜不断溶解，且前者要强于后者。由于零件表面微观的不一致性，表面微观凸起部位优先溶解，且溶解速率大于凹下部位的溶解速率；而且膜的溶解和膜的形成始终同时进行，只是其速率有差异，结果使金属零件表面粗糙度得以整平，从而获得平滑光亮的表面。化学抛光可以填充表面毛孔、划痕以及其它表面缺陷，从而提高疲劳阻力、腐蚀阻力。

本发明中磷酸与硫酸的共同作用下使得铝材表面凸起位置溶解速率大于凹下部位的溶解速率。添加剂具有与铝、镁、铁等金属离子结合能力，使得凸起部位的溶解速度加快，而凹下部位由于形状的关系其溶解速度几乎不变，当凸起部位溶解使其表面高度不断下降，直至与凹下部位表面高度相差无几时，溶解速度相同，从而实现平滑铝材表面的作用，在不添加硝酸的情况下，达到较佳镜面效果。

山梨醇不仅是表面活性剂，能大大降低溶液的表面张力，改善抛光液的清洗能力和溶液稳定性；而且还是螯合剂，能铝、镁、铁等金属离子迅速形成螯合物，加快凸起部位的溶解速度，增强抛光液的抛光作用。聚乙二醇与山梨醇配合使用能增强山梨醇的螯合作用，本发明人发现其抛光效果远远优于单独使用山梨醇的效果。具体详见下表实验一的实验结果：

实验一：按表中试样1-3的配方配制抛光液，将铝材分别投入试样1-3的抛光液中，保持抛光液在90-110℃下浸泡3分钟，取出铝材滴挂20秒，清洗，干燥，得到经试样1-3处理后的两个铝材样品，测试两个铝材样品表面反射率。

表1 实验一试样1、试样2和试样3的抛光液配方和铝材测试结果

从表1中可知，试样1为本发明所述抛光液的其中一个特例；试样2为在试样1的基础上不添加聚乙二醇；试样3为在试样1的基础上不添加山梨醇；试样4为在试样1的基础上不添加山梨醇和聚乙二醇。

实验结果显示，试样3与试样1相比，试样3的抛光液中没有添加山梨醇，铝材表面的反射率从107.36%降低至93.51%，山梨醇的作用显然对铝材的镜面效果有积极作用。试样2与试样1相比，聚乙二醇也具有平滑铝材表面的作用，但当山梨醇与聚乙二醇配合使用时，即试样1抛光液的抛光效果最佳。

需要说明的是，十二烷基苯磺酸钠作为一种阴离子表面活性剂，具有良好的表面活性，亲水性较强，有效降低油-水界面的张力。

现有技术的抛光液中采用锌离子来提高铝材的亮度，但实践发现，清洗干燥后容易出现光亮斑。为此本发明经过反复试验，改为采用五水硫酸铜加入到抛光液中，铝材表面亮度明显提高且不会出现光亮斑。

三聚磷酸钠在本发明的抛光液中充当缓蚀剂，可使铝材在滴挂除去抛光液时防止残留在铝材表面的抛光液继续腐蚀铝材，从而避免在长时间滴挂后在铝材表面形成流痕。

本发明所述抛光液的使用方法：将铝材置于抛光液中，在90-110℃温度条件下，浸泡1-5分钟，取出铝材滴挂20-30秒，清洗，干燥即可。

所述铝材无烟抛光液在使用过程中，会消耗磷酸、硫酸和添加剂，改变抛光液的浓度，从而影响抛光效果，为此使用过程中需实时监控磷酸和添加剂的浓度，当低于磷酸和添加剂浓度范围，按磷酸：添加剂=5：1的配比添加至铝材无烟抛光液。所述磷酸和添加剂浓度范围为初始抛光液浓度比。

下面通过具体实施例进一步说明：

实施例1

抛光液按重量百分百计的原料配制而成：

58%磷酸，18%硫酸，2%铝盐，，1.5%山梨醇，0.8%十二烷基苯磺酸钠，0.4%聚乙二醇，0. 6%三聚磷酸钠，0.4%五水硫酸铜，余量为水。

将铝材至于抛光液中，在90-110℃温度条件下，浸泡1-5分钟，取出铝材滴挂20-30秒，清洗，干燥。观察是否有烟产生，以及铝表面是否有流痕和光亮斑。

实施例2

抛光液按重量百分百计的原料配制而成：

60%磷酸，19%硫酸，3%铝盐，1.8%山梨醇，1%十二烷基苯磺酸钠，0.3%聚乙二醇，0.4%三聚磷酸钠，0.6%五水硫酸铜，余量为水。

实施例3

抛光液按重量百分百计的原料配制而成：

62%磷酸，16%硫酸，3%铝盐，1.2%山梨醇，0.9%十二烷基苯磺酸钠，0.5%聚乙二醇，0.8%三聚磷酸钠，0.5%五水硫酸铜，余量为水。

实施例4

抛光液按重量百分百计的原料配制而成：

65%磷酸，18%硫酸，2%铝盐，1%山梨醇，0.7%十二烷基苯磺酸钠，0.2%聚乙二醇，0.2%三聚磷酸钠，0.2%五水硫酸铜，余量为水。

实验二：对实施例1-5抛光液与现有传统“三酸”抛光液对铝材表面是否有流痕和光亮斑，以及是否产生黄烟进行对比，实验结果如下表。

实验项目	有无流痕	有无光亮斑	是否产生黄烟
				实施例1	无	无	否
实施例2	无	无	否
				实施例3	无	无	否
实施例4	无	无	否
				“三酸”抛光液	少量	无	是

综上所述，本发明所述铝材无烟化学抛光液不含有硝酸，所以不会产生黄烟，克服现有“三酸”抛光液产生有毒氮氧化物的问题。同时，通过山梨醇与聚乙二醇的配合，可实现平滑铝材表面的目的，从而克服现有“二酸”抛光液镜面效果不佳的问题。另外，本发明所述抛光液添加五水硫酸铜还可以提高铝材的亮度，添加三聚磷酸钠作为缓蚀剂，避免在长时间滴挂后在铝材表面形成流痕。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims

1.铝材无烟抛光液，其特征在于，包括以下按重量百分百计的原料制成：

磷酸 55-65%；

硫酸 12-20%；

铝盐 1-3%；

水 10-15%；

添加剂 3-10%；

所述添加剂包括按重量百分百计的原料：

山梨醇 15-25%；

十二烷基苯磺酸钠 8-12%；

聚乙二醇 2-8%；

三聚磷酸钠 8-12%；

五水硫酸铜 3-10%;

水 45-60%。

2.如权利要求1所述铝材无烟抛光液，其特征在于，包括以下按重量百分百计的原料制成：

磷酸 50-65%；

硫酸 15-20%；

铝盐 1-3%；

水 10-15%；

添加剂 3-10%；

所述添加剂包括按重量百分百计的原料：

山梨醇 15-20%；

十二烷基苯磺酸钠 8-12%；

聚乙二醇 2-6%；

三聚磷酸钠 8-10%；

五水硫酸铜 3-8%;

水 48-55%。

3.如权利要求1或2所述铝材无烟抛光液，其特征在于，所述磷酸为质量浓度为85%的磷酸。

4.如权利要求1或2所述铝材无烟抛光液，其特征在于，所述铝材无烟抛光液在使用时需实时监控磷酸和添加剂的浓度，当低于磷酸和添加剂浓度范围，按磷酸：添加剂=5：1的配比添加至铝材无烟抛光液。

5.如权利要求1或2所述铝材无烟抛光液，其特征在于，所述铝材无烟抛光液的使用温度为90-110℃，处理时间为1-5分钟。

6.如权利要求1或2所述铝材无烟抛光液，其特征在于，所述铝盐为金属铝与磷酸或硫酸形成的。

7.如权利要求1或2所述铝材无烟抛光液，其特征在于，所述铝盐通过加入旧槽液获得。