CN110592591A - 一种铝合金碱性化学抛光液 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种铝合金表面处理用化学抛光液，尤其涉及一种无磷、氮组分的碱性化学抛光液。包括氧化光亮剂4～6g/L、氢氧化钠300～350g/L、无机增稠剂100～150g/L、硫酸铜0.5～0.8g/L、其余为水，所述氧化光亮剂选自钼酸盐，钨酸盐，硅钼杂多酸盐的一种或几种，所述无机增稠剂选自碳酸钠或硅酸钠。本发明的化学抛光液，完全不含磷、氮、氟等对水环境有害组分，得到的样品抛光表面光泽均匀、细致美观，而且抛光亮度高、失重量小，满足相关电子产品对抛光质量的要求。可以用以替代原酸性或碱性含磷、氮抛光液，完全消除化学抛光液废液中磷、氮的排放对水体环境的污染，增加企业抛光生产效率和经济效益。

Description

一种铝合金碱性化学抛光液

技术领域

本发明涉及铝合金表面技术处理领域，具体涉及一种铝合金表面无磷、氮组分的碱性化学抛光液。

背景技术

化学抛光是一项无需外加电源，操作简便，效率高、并适合复杂金属工件表面光亮化技术。铝及其合金材料在各领域用量大、范围广，铝合金表面相对其他金属材料更适合化学抛光工艺，其抛光件可达到镜面光亮效果。因此，相关铝合金化学抛光技术研究的最多，也是最常用的铝合金表面处理技术之一。

铝合金化学抛光可分为酸性和碱性体系。酸性抛光体系是较早研究的基础工艺体系，经历了从传统三酸(硫酸、硝酸、磷酸)工艺，到抑制有毒氮氧化物产生的“无黄烟”体系，再到完全无硝酸二酸抛光体系的发展研究。市面上二酸抛光已经有成熟的工艺在应用，可完全达到三酸抛光体系性能指标，且可以完全消除硝酸成分带来的有毒氮氧化物对操作工人的身体伤害。但在酸性体系中，提供粘性环境的磷酸主成分是不可或缺地，其带来的含高磷废液排放对生产企业来说，始终是个难于解决的问题。随着化工行业环保风暴的持续，铝合金表面化学抛光处理市场上，特别是环湖水体保护区域企业，亟需一种无氮而且无磷排放的化学抛光液技术。

相比酸性体系，碱性体系优点在于，它是一种可以实现完全无磷、氮排放的化学抛光技术。铝合金化学抛光碱性体系以强碱性物质为基础成分，完全可以辅于无磷、氮的添加剂达到抛亮金属表面的目的。

碱性体系的缺点在于，抛光亮度不如酸性体系。现有技术一般不能如酸性体系一样，可以得到镜面光亮装饰效果，且对铝合金种类选择性较大。因此，碱性抛光体系适用范围较酸性体系窄，一般适用于亮度要求不高的1、5、6系列挤压铝型材和板材。

铝合金碱性化学抛光大多都是围绕提高光亮度，消减或去除磷对水体环境的影响而展开的研究，而如何消除含氮化物的污染很少涉及。如中国专利CN102925900A公开了一种铝合金碱性抛光液，其组成成分含有100～150g/L的亚硝酸钠，10～20g/L的磷酸钠；CN103668228A公开的碱性抛光液中，含有145-180g/L的亚硝酸铵，155～200g/L硝酸钠，100-150g/L的磷酸钠；同样，日本专利JPS55845380A公开的文献中含有硝酸钠、亚硝酸钠、磷酸钠等成分，最近中国专利CN104694931A与CN106676529A都公开了一种不含磷的铝合金化学抛光液，但其配方中仍含有硝酸钠50～200g/L、溴酸钠25～100g/L，少量氟化钠等不环保、不安全成分。因此，铝合金环保型碱性抛光液需要进一步研究，无磷、氮排放的化学抛光工艺对水体环境的保护意义重大。

发明内容

本发明的目的在于提供一种完全无磷、氮组分的铝合金碱性化学抛光液配方，在要求的抛光条件下，抛光光亮度达到原含磷、氮抛光液抛光效果，可以实现铝合金化学抛光生产，无磷、氮排放的环保要求。

本发明解决上述技术问题所采用的方案是：

一种铝合金碱性化学抛光液，包括如下组分：

氧化光亮剂：4～6g/L；

氢氧化钠：300～350g/L；

无机增稠剂：100～150g/L；

硫酸铜：0.5～0.8g/L；

其余：水，

所述氧化光亮剂选自钼酸盐，钨酸盐，硅钼杂多酸盐的一种或几种，所述无机增稠剂选自碳酸钠或硅酸钠。

本发明还提供上述的铝合金碱性化学抛光液的制备方法，包括如下步骤：

(1)先将氢氧化钠溶解于水中；

(2)趁氢氧化钠溶解热迅速将氧化光亮剂，硫酸铜溶解于氢氧化钠溶液中；

(3)将无极增稠剂加入步骤(2)所得混合溶液中使之溶解；

(4)补充水至所需浓度并搅拌均匀，得到铝合金碱性化学抛光液。

本发明还提供上述铝合金碱性化学抛光液的用法，包括如下步骤：

1)前处理，用有机溶剂擦拭铝合金试样表面，去除表面严重油污。

2)抛光，配好的抛光液升温至75～80℃，将前处理好的铝合金式样完全浸没于抛光液中15～20s，迅速取出试样，放入清水槽中清洗；

后处理，将水洗过的试样在质量比为20％的稀硫酸溶液中浸没处理，去除表面浮灰，取出试样至清水槽水洗，用气流吹干。

本发明采用碳酸钠或硅酸钠作为抛光液的增稠剂，可以使强碱性环境下，铝基材溶解更均匀，表面不易出现过腐蚀缺陷现象。采用过渡族多价金属的高价态含氧酸盐作为氧化光亮剂，上述组分的强氧化性可以使铝基材表面生成一层钝化膜，铝基材表面“凹陷”部分被钝化膜保护，“凸出”部分优先溶解，铝基材表面被抛光液整平，从而达到光亮效果，同时这些含氧酸盐用量少，氧化性强，光亮效果明显，且可以避免常用碱性抛光中硝酸盐等含氮化学组分排放对水体环境的破坏。采用硫酸铜作为重金属光亮剂，其在铝基材表面还原出来的原子级厚度的铜层，也同上述钝化层作用，进一步整平、光亮铝基材表面。

综上，相比常用碱性抛光液，本发明的技术优势在于：无需含磷的有机或无机化学添加剂，无需提高氢氧化钠强碱性基础成分浓度来提高抛光液的粘稠度，基础碱浓度相对较低，且增稠效果明显，与上述氧化剂配伍使用，可以收到很好的化学抛光亮度效果，同时抛光速率均匀，抛光失重量少。同样，也避免了常用抛光剂中，含磷化学组分排放对水体环境的破坏，解决了企业后顾之忧，降低企业生产成本，提高了生产效率。

具体实施方式

为更好的理解本发明，下面的实施例是对本发明的进一步说明，但本发明的内容不仅仅局限于下面的实施例。

实施例1

抛光液配置：于1L水中溶解300g氢氧化钠颗粒，趁溶解热将150g的硅酸钠，5g钼酸钠，0.6g硫酸铜先后完全溶解在基础碱液中，搅拌均匀，待用。所用药剂使用工业级试剂。

试样准备：试样由某笔记本电脑配件厂提供的5系列铝-镁合金板块，尺寸，100mm×60mm×2mm，表面经过喷砂处理。

抛光效果检测指标：(1)目测试样抛光处理后表面状况评价(均匀性、有无过腐蚀麻点产生)；(2)利用光泽度仪测出试样表面光亮度数值，数值越大，表面光泽度越高；(3)利用机械分析天平计算试样抛光前后的失重量(0.01mg)，失重量越小，抛光质量越好。

抛光过程如下：

(1)表面油污污染严重试样，用丙酮有机溶剂擦拭一遍，去除表面严重油污(去除油污后，试样经天平称重)。

(2)将配好的抛光液用水浴锅升温至75℃。

(3)试样用铝丝装挂固定，在75℃的抛光液中完全浸没，待观察到试样明显起化学反应启动秒表，计时15s，立即提出试样至清水槽水洗。

(4)将水洗过的试样在质量比为20％稀硫酸溶液中浸没处理，待试样表面浮灰完全去除，露出光亮表面时，取出试样至清水槽水洗。

(5)自然晾至表干或气流加速吹干。

(6)抛光试样表完全干燥后，经三项指标检测。

实施例2

相比实施例1，实施例2不同之处在于：在抛光液配置中，没有钼酸钠氧化光亮组分。

实施例3

相比实施例1，实施例3不同之处在于：在抛抛光液配置中，150g硅酸钠由150g氢氧化钠替代。

对比例1

对比例1实施配方为某电子配件厂家提供的硫酸-磷酸-硝酸三酸抛光液。其抛光生产条件为75℃，时间30s。

对比例2

抛光液配置：于1L水中溶解300g氢氧化钠颗粒，趁溶解热将150g的磷酸三钠，50g硝酸钠，0.5g硫酸铜先后完全溶解在基础碱液中，搅拌均匀，待用。所用药剂使用工业级试剂。

对比例3，

抛光液配置：于1L水中溶解200g氢氧化钠，趁溶解热将100g的硝酸钠、50g溴酸钠、1g硫酸铜、10g氟化钠先后完全溶解在基础碱液中，搅拌均匀，待用。所用药剂使用工业级试剂。

实施例1-3与对比例1-3检测结果对比

注：氢-氢氧化钠，硅-硅酸钠，铜-硫酸铜，磷-磷酸三钠，硝-硝酸钠，溴-溴酸钠，氟-氟化钠。三酸-硫酸、磷酸、硝酸。表中对比例2、3抛光液组成，为公开专利提到的配方。

相比实施例1：实施例2光泽度下降厉害，失重量增加明显，表面不均匀，有麻点缺陷，表明本发明抛光液中，钼酸钠氧化剂为核心组分。

相比实施例1：实施例3光泽度有下降，失重量增加较明显，表面不均匀，有麻点缺陷，表明本发明抛光液中，钼酸钠氧化剂需要与硅酸钠增稠剂配伍使用才可收到理想效果。通过增加基础碱的浓度来增加抛光速度和粘度，会产生过腐蚀倾向。

相比对比例1：本发明实施例1配方中不含磷、氮组分。抛光效果三项指标检测结果都略优于对比例1，可以满足原配方生产要求。

相比对比例1：对比例2配方含有磷、氮添加剂组分，光泽度指标优于对比例1，但平均失重量指标差于实施例1。表明，通过添加一定量的硝酸钠氧化剂，可以提高抛光效果，但同时失重量有增加的危险，不能满足电子配件厂家的抛光质量和无磷、氮排放要求。

相比对比例1：对比例3含氮、氟组分，不含磷组分。光泽度指标与本发明实施例1相当，略优于对比例1，但表面不均匀性，有麻点缺陷，失重量有明显增加。表明对比例3抛光液反应速度快，虽可以明显增加光亮度，但容易产生过腐蚀缺陷。也不能满足相关电子配件厂家要求的抛光质量和无氮排放要求

综合比较：按本发明中实施例1中碱性抛光配方，在合适的抛光条件下(75℃，15s)浸渍抛光处理，可以达到某电子配件厂三酸抛光的光泽度、失重量等表面质量要求，且本发明抛光液完全不含磷、氮组分。用于替代原三酸抛光液，可以实现无磷、氮抛光生产，从源头上为配件厂解决了环保检查问题，提高了该厂的生产效率和经济效益。本发明的应用，还具有长远的环境保护意义。

以上所述是本发明的优选实施方式而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，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变动，这些改进和变动也视为本发明的保护范围。

Claims (3)

1.一种铝合金碱性化学抛光液，其特征在于，所述抛光液包括如下组分：

所述氧化光亮剂选自钼酸盐，钨酸盐，硅钼杂多酸盐的一种或几种，所述无机增稠剂选自碳酸钠或硅酸钠。

2.根据权利要求1所述的铝合金碱性化学抛光液的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)先将氢氧化钠溶解于水中；

(2)趁氢氧化钠溶解热迅速将氧化光亮剂，硫酸铜溶解于氢氧化钠溶液中；

(3)将无极增稠剂加入步骤(2)所得混合溶液中使之溶解；

(4)补充水至所需浓度并搅拌均匀，得到铝合金碱性化学抛光液。

3.一种如权利要求1所述的铝合金碱性化学抛光液的用法，其特征在于，包括如下步骤：

1)前处理，用有机溶剂擦拭铝合金试样表面，去除表面严重油污；

2)抛光，配好的抛光液升温至75～80℃，将前处理好的铝合金式样完全浸没于抛光液中15～20s，迅速取出试样，放入清水槽中清洗；

3)后处理，将水洗过的试样在质量比为20％的稀硫酸溶液中浸没处理，去除表面浮灰，取出试样至清水槽水洗，用气流吹干。