CN113136580B - 一种可重复利用的铝型材抛光液及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种可重复利用的铝型材抛光液及一种利用可重复利用的铝型材抛光液的铝合金工件的抛光方法。该抛光液由如下质量百分比的原料组成：浓硫酸30‑45%，浓磷酸35‑45%，缓蚀剂0.5‑1.5%，酒石酸1‑3%，余量为水。缓蚀剂由羧甲基纤维素和磺基水杨酸组成。采用的抛光方法为将铝合金工件进行除油，工件水洗后再置于抛光液中抛光处理，经水洗，再经无水乙醇清洗后吹干，得到抛光后的铝合金工件；其中，抛光处理的温度为70‑85℃，抛光时间为120‑160s。采用本申请的抛光液对铝合金工件进行抛光，铝合金工件表面粗糙度和光泽度均较好。铝合金工件的失重率低，几乎不影响铝合金工件的尺寸。使用过的抛光液经化学沉淀除铝离子，去除铝离子的抛光液可再次重复利用。

Description

一种可重复利用的铝型材抛光液及其制备方法
技术领域
本发明涉及铝型材抛光液及其制备方法，特别是一种可重复利用的铝型材抛光液及其制备方法。
背景技术
铝合金具有良好的耐蚀性、成形性、导热性、轻质等特点，在航空航天、机械、电子产品等领域都有着重要应用，要求铝合金型材具有良好的表面效果。而抛光处理是获得优良表面效果、消除表面缺陷、提高使用寿命的重要方式。
铝合金的抛光处理有机械抛光、化学抛光等。其中，化学抛光可对不同形状的铝合金型材进行抛光处理，化学抛光生产方法简单，生产成本较，是铝合金抛光工业上应用较为普遍的抛光方式。碱性抛光的抛光速度慢，光泽度不高，抛光效果不如酸性化学抛光。酸性化学抛光中的三酸抛光容易产生“黄烟”，污染环境，采用没有硝酸的化学抛光液，有利于环境保护，合理的化学抛光液设计同样可以保证良好的抛光效果。但酸性化学抛光液还存在诸多问题，如专利文献1（CN106757039A）中提供了一种不含硝酸的铝氧化抛光液及其制备方法，同时添加的增光剂、抑制剂和缓蚀剂能够一定程度提高抛光效果，但整体而言，其粗糙度、光泽度并不高，难以达到较高的要求。另外加入的物质较多，难以控制成本，并难以重复利用。专利文献2（CN106480458A）中采用不含硝酸的抛光液，抛光液处理后交界处和其它部位外观均匀一致，但光泽度不高，铝合金失重率较高，影响铝合金最终的尺寸。
因此，开发一种可重复利用的铝型材抛光液具有重要意义。
发明内容
针对上述现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种可重复利用的铝型材抛光液及其制备方法，以提高抛光后铝合金工件的粗糙度、光泽度，同时保证铝合金工件优良的失重率。
为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种可重复利用的铝型材抛光液，其特征在于：其由如下质量百分比的原料组成：浓硫酸30-45%，浓磷酸35-45%，缓蚀剂0.5-1.5%，酒石酸1-3%，余量为水。
缓蚀剂由羧甲基纤维素和磺基水杨酸组成，其中，羧甲基纤维素与磺基水杨酸的质量比为（1-2）：（2-4）。
浓硫酸的浓度按质量分数计为90-98%，浓磷酸的浓度按质量分数计为85-90%。
一种利用可重复利用的铝型材抛光液的铝合金工件的抛光方法：将铝合金工件进行除油，工件水洗后再置于抛光液中抛光处理，经水洗，再经无水乙醇清洗后吹干，得到抛光后的铝合金工件。
其中，抛光处理的温度为70-85℃，抛光时间为120-160s。
羧甲基纤维素可以加强铝合金工件表面对抛光液的吸附力，并且羧甲基纤维素和磺基水杨酸的配合使用，可加速在铝合金表面形成保护膜，保护铝合金表面，有利于降低铝合金表面的粗糙度，改善铝合金的光泽度。而在羧甲基纤维素与磺基水杨酸的质量比为（1-2）：（2-4）时，特别是1：1.5时，铝合金表面的粗糙度及光泽度更为优异。
酒石酸的加入促进了抛光过程中反应的进行，并能使各组分均匀混合，铝合金表面的粗糙度随着酒石酸加入量的增加呈现先减小后增大的趋势，这可能是由于酒石酸与缓蚀剂的作用影响化学反应速度导致的。酒石酸的加入量为1-3%，铝合金表面的粗糙度处于较低水平，失重率也较低。酒石酸的加入量为2%时，铝合金表面的粗糙度和铝合金失重率最佳。
抛光温度会影响铝合金表面凸、凹部分的抛光效果。温度过高，抛光液的粘度降低，铝合金更容易活化，导致铝合金表面的溶解不均匀，光泽度降低。而温度过低，抛光液的粘度增加，铝合金表面的溶解物质难以分散，导致铝合金表面抛光困难，光泽度降低等问题。抛光处理的温度为80℃时，光泽度较为优异。
抛光时间过短，则抛光效果较差，光泽度难以达到要求。抛光温度较低时，抛光时间过长容易导致铝合金表面出现麻点、暗斑等缺陷。抛光时间为150s时，抛光效果较好。
本申请使用过的抛光液可采用化学沉淀法去除抛光液中的铝离子，去除率在99%以上，良好的铝离子去除率可保证抛光液的重复利用。
优选地，羧甲基纤维素与磺基水杨酸的质量比为1：1.5。
优选地，浓硫酸为40%，浓磷酸40%。
优选地，酒石酸的加入量为2%。
优选地，抛光处理的温度为80℃。
优选地，抛光时间为150s。
经本申请的抛光液处理后，采用6061铝合金，经抛光处理后的6061铝合金工件表面的粗糙度Ra为1.2-2.3nm，达到较好的粗糙度水准。采用AG-4442光泽度仪对抛光后的铝合金工件进行光泽度测试，铝合金工件的光泽度为312-378Gs。用电子天平测试抛光处理前后的铝合金工件质量差，根据铝合金工件的初始表面积和腐蚀时间，计算得到铝合金工件抛光的失重率，为1.2-1.9g/m2·min，失重率较低，抛光处理后的铝合金工件基本不会影响其尺寸精度。
本发明的有益效果：
1、本申请不需要加入硝酸，是无黄烟化学抛光液，使用更为环保，也无需加入太多添加剂，成本低且抛光效果好。使用过的抛光液经化学沉淀除铝离子，铝离子去除率可达99%以上，去除铝离子的抛光液可再次重复利用。
2、酒石酸与缓蚀剂的作用影响化学反应速度，酒石酸的加入量为2%时，铝合金表面的粗糙度和铝合金失重率较好。
3、本申请的抛光温度较低，抛光时间较短，可达到较为理想的抛光效果。其中缓蚀剂由羧甲基纤维素和磺基水杨酸组成，合理的缓蚀剂含量配比可使铝合金表面的粗糙度及光泽度更为优异。
具体实施方式
以下通过实施例形式的具体实施方式，对本发明的上述内容作进一步的详细说明。但具体实施方式本质上被认为是例示性的而非限制性的。
本申请采用实施例和对比例中的铝合金工件均采用6061铝合金。
实施例1、一种利用可重复利用的铝型材抛光液的铝合金工件的抛光方法，其中，可重复利用的铝型材抛光液，其由如下质量百分比的原料组成：浓硫酸30%，浓磷酸45%，缓蚀剂0.5%，酒石酸3%，余量为水。
缓蚀剂由羧甲基纤维素和磺基水杨酸组成，其中，羧甲基纤维素与磺基水杨酸的质量比为1：2。
浓硫酸的浓度按质量分数计为95%，浓磷酸的浓度按质量分数计为90%。
将铝合金工件进行除油，工件水洗后再置于抛光液中抛光处理，经水洗，再经无水乙醇清洗后吹干，得到抛光后的铝合金工件。
其中，抛光处理的温度为70℃，抛光时间为160s。
实施例2、一种利用可重复利用的铝型材抛光液的铝合金工件的抛光方法，其中，可重复利用的铝型材抛光液，其由如下质量百分比的原料组成：浓硫酸45%，浓磷酸35%，缓蚀剂1.5%，酒石酸1.5%，余量为水。
缓蚀剂由羧甲基纤维素和磺基水杨酸组成，其中，羧甲基纤维素与磺基水杨酸的质量比为1：2。
浓硫酸的浓度按质量分数计为95%，浓磷酸的浓度按质量分数计为90%。
将铝合金工件进行除油，工件水洗后再置于抛光液中抛光处理，经水洗，再经无水乙醇清洗后吹干，得到抛光后的铝合金工件。
其中，抛光处理的温度为85℃，抛光时间为120s。
实施例3、一种利用可重复利用的铝型材抛光液的铝合金工件的抛光方法，其中，可重复利用的铝型材抛光液，其由如下质量百分比的原料组成：浓硫酸30%，浓磷酸45%，缓蚀剂0.5%，酒石酸1%，余量为水。
缓蚀剂由羧甲基纤维素和磺基水杨酸组成，其中，羧甲基纤维素与磺基水杨酸的质量比为1：2。
浓硫酸的浓度按质量分数计为95%，浓磷酸的浓度按质量分数计为90%。
将铝合金工件进行除油，工件水洗后再置于抛光液中抛光处理，经水洗，再经无水乙醇清洗后吹干，得到抛光后的铝合金工件。
其中，抛光处理的温度为70℃，抛光时间为160s。
实施例4、一种利用可重复利用的铝型材抛光液的铝合金工件的抛光方法，其中，可重复利用的铝型材抛光液，其由如下质量百分比的原料组成：浓硫酸30%，浓磷酸45%，缓蚀剂0.5%，酒石酸2.5%，余量为水。
缓蚀剂由羧甲基纤维素和磺基水杨酸组成，其中，羧甲基纤维素与磺基水杨酸的质量比为1：2。
浓硫酸的浓度按质量分数计为95%，浓磷酸的浓度按质量分数计为90%。
将铝合金工件进行除油，工件水洗后再置于抛光液中抛光处理，经水洗，再经无水乙醇清洗后吹干，得到抛光后的铝合金工件。
其中，抛光处理的温度为70℃，抛光时间为160s。
实施例5、一种利用可重复利用的铝型材抛光液的铝合金工件的抛光方法，其中，可重复利用的铝型材抛光液，其由如下质量百分比的原料组成：浓硫酸30%，浓磷酸45%，缓蚀剂0.5%，酒石酸2.5%，余量为水。
缓蚀剂由羧甲基纤维素和磺基水杨酸组成，其中，羧甲基纤维素与磺基水杨酸的质量比为1：1.5。
浓硫酸的浓度按质量分数计为95%，浓磷酸的浓度按质量分数计为90%。
将铝合金工件进行除油，工件水洗后再置于抛光液中抛光处理，经水洗，再经无水乙醇清洗后吹干，得到抛光后的铝合金工件。
其中，抛光处理的温度为70℃，抛光时间为160s。
实施例6、一种利用可重复利用的铝型材抛光液的铝合金工件的抛光方法，其中，可重复利用的铝型材抛光液，其由如下质量百分比的原料组成：浓硫酸30%，浓磷酸45%，缓蚀剂0.5%，酒石酸2%，余量为水。
缓蚀剂由羧甲基纤维素和磺基水杨酸组成，其中，羧甲基纤维素与磺基水杨酸的质量比为1：1.5。
浓硫酸的浓度按质量分数计为95%，浓磷酸的浓度按质量分数计为90%。
将铝合金工件进行除油，工件水洗后再置于抛光液中抛光处理，经水洗，再经无水乙醇清洗后吹干，得到抛光后的铝合金工件。
其中，抛光处理的温度为70℃，抛光时间为160s。
实施例7、一种利用可重复利用的铝型材抛光液的铝合金工件的抛光方法，其中，可重复利用的铝型材抛光液，其由如下质量百分比的原料组成：浓硫酸40%，浓磷酸40%，缓蚀剂0.5%，酒石酸2%，余量为水。
缓蚀剂由羧甲基纤维素和磺基水杨酸组成，其中，羧甲基纤维素与磺基水杨酸的质量比为1：1.5。
浓硫酸的浓度按质量分数计为95%，浓磷酸的浓度按质量分数计为90%。
将铝合金工件进行除油，工件水洗后再置于抛光液中抛光处理，经水洗，再经无水乙醇清洗后吹干，得到抛光后的铝合金工件。
其中，抛光处理的温度为80℃，抛光时间为150s。
对比例1、一种利用可重复利用的铝型材抛光液的铝合金工件的抛光方法，其中，可重复利用的铝型材抛光液，其由如下质量百分比的原料组成：浓硫酸60%，浓磷酸20%，缓蚀剂0.5%，酒石酸3%，余量为水。
缓蚀剂由间苯二酚和柠檬酸组成，其中，间苯二酚和柠檬酸的质量比为1：2。
浓硫酸的浓度按质量分数计为95%，浓磷酸的浓度按质量分数计为90%。
将铝合金工件进行除油，工件水洗后再置于抛光液中抛光处理，经水洗，再经无水乙醇清洗后吹干，得到抛光后的铝合金工件。
其中，抛光处理的温度为70℃，抛光时间为160s。
对比例2、一种利用可重复利用的铝型材抛光液的铝合金工件的抛光方法，其中，可重复利用的铝型材抛光液，其由如下质量百分比的原料组成：浓硫酸30%，浓磷酸45%，酒石酸3%，余量为水。
浓硫酸的浓度按质量分数计为95%，浓磷酸的浓度按质量分数计为90%。
将铝合金工件进行除油，工件水洗后再置于抛光液中抛光处理，经水洗，再经无水乙醇清洗后吹干，得到抛光后的铝合金工件。
其中，抛光处理的温度为70℃，抛光时间为160s。
对比例3、一种利用可重复利用的铝型材抛光液的铝合金工件的抛光方法，其中，可重复利用的铝型材抛光液，其由如下质量百分比的原料组成：浓硫酸30%，浓磷酸45%，缓蚀剂0.5%，余量为水。
缓蚀剂为羧甲基纤维素。
浓硫酸的浓度按质量分数计为95%，浓磷酸的浓度按质量分数计为90%。
将铝合金工件进行除油，工件水洗后再置于抛光液中抛光处理，经水洗，再经无水乙醇清洗后吹干，得到抛光后的铝合金工件。
其中，抛光处理的温度为70℃，抛光时间为160s。
对比例4、一种利用可重复利用的铝型材抛光液的铝合金工件的抛光方法，其中，可重复利用的铝型材抛光液，其由如下质量百分比的原料组成：浓硫酸60%，浓磷酸20%，缓蚀剂5%，余量为水。
缓蚀剂由间苯二酚和柠檬酸组成，其中，间苯二酚和柠檬酸的质量比为1：8。
浓硫酸的浓度按质量分数计为95%，浓磷酸的浓度按质量分数计为90%。
将铝合金工件进行除油，工件水洗后再置于抛光液中抛光处理，经水洗，再经无水乙醇清洗后吹干，得到抛光后的铝合金工件。
其中，抛光处理的温度为100℃，抛光时间为80s。
实施例1-7和对比例1-4制备得到抛光后的铝合金工件粗糙度Ra、光泽度结果及计算得到铝合金工件抛光的失重率结果见表1。
表1 测试结果
粗糙度Ra/nm 光泽度/Gs 失重率/g/(m2·min)
实施例1 2.3 314 1.9
实施例2 2.1 312 1.78
实施例3 2.23 317 1.87
实施例4 1.8 316 1.59
实施例5 1.5 347 1.41
实施例6 1.4 351 1.3
实施例7 1.2 378 1.2
对比例1 3.5 215 2.3
对比例2 3.6 201 2.45
对比例3 3.53 247 2.9
对比例4 4.1 184 3.2
从表1中可以看出，采用本申请的抛光液对铝合金工件进行抛光，铝合金工件表面粗糙度、光泽度均较好。铝合金工件的失重率低，几乎不影响铝合金工件的尺寸。抛光液中酒石酸与缓蚀剂的作用影响化学反应速度，酒石酸的加入量为2%，羧甲基纤维素与磺基水杨酸的质量比为1：1.5，抛光处理的温度为80℃，抛光时间为150s时，抛光效果最佳。
上述实施例阐明的内容应当理解为这些实施例仅用于更清楚地说明本发明，而不用于限制本发明的范围，在不脱离本发明的范围的情况下，所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。

Claims (1)

1. 一种利用可重复利用的铝型材抛光液的铝合金工件的抛光方法，其中，可重复利用的铝型材抛光液，其由如下质量百分比的原料组成：浓硫酸40%，浓磷酸40%，缓蚀剂0 .5%，酒石酸2%，余量为水；缓蚀剂由羧甲基纤维素和磺基水杨酸组成，其中，羧甲基纤维素与磺基水杨酸的质量比为1：1 .5；浓硫酸的浓度按质量分数计为95%，浓磷酸的浓度按质量分数计为90%；将铝合金工件进行除油，工件水洗后再置于抛光液中抛光处理，经水洗，再经无水乙醇清洗后吹干，得到抛光后的铝合金工件；其中，抛光处理的温度为80℃，抛光时间为150s。
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