CN117888110A - 一种化抛添加剂、化学抛光液及其应用 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种化抛添加剂、化学抛光液及其应用，所述化抛添加剂包括缓蚀剂、光亮剂、粘度调节剂和乳化剂，通过采用上述四种组分进行搭配，使得包含上述化抛添加剂的化学抛光液对金属制品表面进行化学抛光时，可有效解决低密度化抛制程中出现的冲孔、流痕以及出光慢等问题，并可实现连续生产，槽液中途补加回收酸后不需额外做调整。
Description
技术领域
本发明属于水处理技术领域，具体涉及一种化抛添加剂、化学抛光液及其应用。
背景技术
铝因其密度小、比强度高、易加工成型、可铸造、可强化、导热导电能力强等优点，应用于汽车、建筑、家电、日用五金等诸多领域，目前已成为用量仅次于钢铁二位居第二的金属结构材料。由于铝合金加工成型过程中容易受到机械损伤，造成划痕、磨损等表面缺陷，为了消除加工过程中的这些表面缺陷，通常采用机械抛光、化学抛光或者电化学抛光等方法，从而获得良好的表面光泽度。
化学抛光具有良好的抛光效果，而且处理工艺简单、生产效率高、适用范围广，备受选用；但是，化学抛光主要是采用“三酸”化学抛光工艺的，由于“三酸”化学抛光液中含有大量的硝酸，因此在抛光过程中会产生大量毒性大的NOX黄色烟雾，严重损害人体身体健康，腐蚀设备、污染大气环境及降低液槽寿命。CN105714299A公开了一种用于金属的化学抛光液和抛光工艺；所述抛光液包含60g/L～90g/L硝酸盐、60g/L～90g/L盐酸、120mL/L～180mL/L中强酸、20g/L～50g/L粘度调节剂、1g/L～10g/L缓蚀剂、2g/L～6g/L光亮剂和水；所述抛光工艺为：将金属工件进行脱脂活化前处理，然后置于抛光液中，在温度为60～100℃浸泡2.5～4min进行抛光，抛光完成后，将金属工件进行中和后处理，即可得到平整光滑的金属表面；该发明的化学抛光液安全环保，抛光效率高，成本低，适于工业化应用。
但是，包括上述发明在内的现有技术中提供的化抛液大多为高密度化抛液(密度达到1.78g/L)，而为达到高密度的生产条件会经常高温蒸水，增加了能耗使用，且并不适合回收酸的低密度生产；同时还会对金属制品的表面造成冲孔、流痕等问题。
因此，为解决上述技术问题，急需开发一种可有效解决低密度化抛制程中出现的冲孔、流痕以及出光慢等问题的化抛添加剂。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种化抛添加剂、化学抛光液及其应用，所述化学抛光剂可有效解决低密度化抛制程中出现的冲孔、流痕，出光慢等问题，且添加所述化抛添加剂的化学抛光液并可实现连续生产，槽液中途补加回收酸后不需额外做调整。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
第一方面，本发明提供一种化抛添加剂，所述化抛添加剂包括缓蚀剂、光亮剂、粘度调节剂和乳化剂。
本发明提供的化抛添加剂包括缓蚀剂、光亮剂、粘度调节剂和乳化剂，通过采用上述四种组分进行搭配；首先，添加乳化剂，其对金属制品表面具有较大的亲合力及润湿性能，通过在气液两相界面吸附降低液体的表面张力来使化抛制程中中产生的氢气能够快速溢出，避免冲孔(气痕)的产生；其次，搭配加入粘度调节剂，避免金属制品出槽过程中悬空滞留时间过久，药剂粘附残留与产品继续反应，形成流痕不良；再次，搭配添加加入光亮剂，利用金属盐与金属制品存在的电势差，加速化学抛光反应进行，并有整平效果；最后，搭配加入缓蚀剂，与金属制品形成钝化膜，保护基材，避免过度反应腐蚀。
优选地，以所述化抛添加剂按照重量份包括如下组分：
缓蚀剂1～15重量份；
光亮剂0.01～9重量份；
粘度调节剂0.01～1重量份；
乳化剂0.1～2重量份。
其中，所述缓蚀剂的用量可以为2重量份、3重量份、4重量份、5重量份、6重量份、7重量份、8重量份、9重量份、10重量份、12重量份或14重量份，以及上述点值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。
所述光亮剂的用量可以为0.05重量份、0.1重量份、0.5重量份、1重量份、2重量份、3重量份、4重量份、5重量份、6重量份或7重量份，以及上述点值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。
所述粘度调节剂的用量可以为0.05重量份、0.1重量份、0.2重量份、0.3重量份、0.4重量份、0.5重量份、0.6重量份、0.7重量份、0.8重量份或0.9重量份，以及上述点值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。
所述乳化剂的用量可以为0.2重量份、0.3重量份、0.4重量份、0.5重量份、0.6重量份、0.7重量份、0.8重量份或0.9重量份，以及上述点值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。
优选地，所述缓蚀剂包括植酸、硫醇、硫脲、硫醚、硼酸、葡萄糖酸钠、柠檬酸、三乙醇胺或聚氧化乙烯中的任意一种或至少两种的组合；
优选地，所述光亮剂包括钨酸钠、钼酸钠、磷酸钠、硫酸铜、硫酸镍、过硼酸钠、高锰酸钾或硝酸铜中的任意一种或至少两种的组合。
优选地，所述粘度调节剂包括聚乙二醇单硬脂酸酯、聚乙二醇双硬脂酸酯、椰油酰胺、甜菜碱或聚乙二醇中的任意一种或至少两种的组合。
优选地，所述乳化剂包括辛醇聚氧乙烯醚、脂肪醇聚氧乙烯醚AEO-3、仲醇聚氧乙烯醚、十二烷基磺酸钠、椰子油脂肪酸二乙醇酰胺、吐温-20、司盘-20、TX-10或月桂醇聚醚中的任意一种或至少两种的组合。
第二方面，本发明提供一种化学抛光液，所述化学抛光液包括如第一方面所述的化抛添加剂、磷酸溶液和硫酸溶液。
优选地，所述磷酸溶液中磷酸的质量百分含量不低于80％，水的质量百分含量不高于20％。
优选地，所述硫酸溶液中硫酸的质量百分含量不低于90％，水的质量百分含量不高于10％。
优选地，所述化学抛光液中化抛添加剂的质量百分含量为3～8％，例如3.5％、4％、4.5％、5％、5.5％、6％、6.5％、7％或7.5％，以及上述点值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。
优选地，所述磷酸溶液和硫酸溶液的质量比为(6～8):1，例如6.2:1、6.4:1、6.6:1、6.8:1、7:1、7.2:1、7.4:1、7.6:1或7.8:1等。
优选地，所述化学抛光液的原液比重为1.70～1.71g/cm3，例如1.702g/cm3、1.704g/cm3、1.706g/cm3、1.708g/cm3或1.71g/cm3，以及上述点值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。
第三方面，本发明提供一种采用如第二方面所述的化学抛光液对金属制品表面进行化学抛光的工艺，所述工艺包括：将金属制品置于置于如第二方面所述的化学抛光液中浸泡处理，取出后经水洗和除灰，完成所述对金属制品表面的化学抛光。
优选地，所述浸泡处理的温度为80～90℃，例如81℃、82℃、83℃、84℃、85℃、86℃、87℃、88℃或89℃，以及上述点值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。
优选地，所述浸泡处理的时间为150～300s，例如170s、190s、210s、230s、250s、270s或290s，以及上述点值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。
第四方面，本发明提供一种如第三方面所述的化学抛光液在铝合金阳极氧化中的应用。
相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：
本发明提供的化抛添加剂包括缓蚀剂、光亮剂、粘度调节剂和乳化剂，通过采用上述四种组分进行搭配，使得包含上述化抛添加剂的化学抛光液在金属制品表面进行化学抛光时，可有效解决低密度化抛制程中出现的冲孔、流痕，出光慢等问题，并可实现连续生产，槽液中途补加回收酸后不需额外做调整。
具体实施方式
下面通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。本领域技术人员应该明了，所述实施例仅仅是帮助理解本发明，不应视为对本发明的具体限制。
如无特别说明，本发明中所采用的原料均可从市场上购得或是本领域常用的，如无特别说明，下述实施例中的方法均为本领域的常规方法。
特别地，本发明具体实施方式中所用磷酸溶液均为浓度为85％的磷酸水溶液，所用的硫酸溶液均为浓度为95％的硫酸水溶液。
实施例1
一种化抛添加剂，以总体积为1L，各个组分用量如下所示：
本实施例提供的化抛添加剂的制备方法包括：将三乙醇胺、钼酸钠、硫酸铜、聚乙二醇和仲辛醇聚氧乙烯醚混合均匀，得到所述化抛添加剂。
实施例2
一种化抛添加剂，以总体积为1L，各个组分用量如下所示：
本实施例提供的化抛添加剂的制备方法包括：将硫脲、钨酸钠、硫酸铜、椰油酰胺、聚乙二醇和椰子油脂肪酸二乙醇酰胺混合均匀，得到所述化抛添加剂。
实施例3
一种化抛添加剂，以总体积为1L，各个组分用量如下所示：
本实施例提供的化抛添加剂的制备方法包括：将三乙醇胺、柠檬酸、钼酸钠、硫酸铜、聚乙二醇双硬脂酸酯和聚乙二醇双硬脂酸酯胺混合均匀，得到所述化抛添加剂。
实施例4
一种化抛添加剂，以总体积为1L，各个组分用量如下所示：
本实施例提供的化抛添加剂的制备方法包括：将硫脲、三乙醇胺、钼酸钠、硫酸铜、聚乙二醇和仲醇聚氧乙烯醚混合均匀，得到所述化抛添加剂。
实施例5
一种化抛添加剂，以总体积为1L，各个组分用量如下所示：
本实施例提供的化抛添加剂的制备方法包括：将柠檬酸、硫酸镍、硫酸铜、聚乙二醇和乳化剂TX-10混合均匀，得到所述化抛添加剂。
实施例6
一种化抛添加剂，其与实施例1的区别仅在于，三乙醇胺的用量为1g，其他物质、用量和制备方法均与实施例1相同。
实施例7
一种化抛添加剂，其与实施例1的区别仅在于，三乙醇胺的用量为15g，其他物质、用量和制备方法均与实施例1相同。
实施例8
一种化抛添加剂，其与实施例1的区别仅在于，三乙醇胺的用量为0.05g，其他物质、用量和制备方法均与实施例1相同。
实施例9
一种化抛添加剂，其与实施例1的区别仅在于，三乙醇胺的用量为20g，其他物质、用量和制备方法均与实施例1相同。
实施例10
一种化抛添加剂，其与实施例1的区别仅在于，仲醇聚氧乙烯醚的用量为2g，其他物质、用量和制备方法均与实施例1相同。
实施例11
一种化抛添加剂，其与实施例1的区别仅在于，仲醇聚氧乙烯醚的用量为0.1g，其他物质、用量和制备方法均与实施例1相同。
实施例12
一种化抛添加剂，其与实施例1的区别仅在于，仲醇聚氧乙烯醚的用量为2.5g，其他物质、用量和制备方法均与实施例1相同。
对比例1
一种商用化抛添加剂，购自艾尔普、N300。
对比例2
一种商用化抛添加剂，其与实施例1的区别在于，未添加仲醇聚氧乙烯醚，其他物质、用量和制备方法均与实施例1相同。
应用例1
一种铝合金制品表面抛光的工艺，具体包括如下步骤：
(1)将实施例1提供的化抛添加剂、磷酸溶液和硫酸溶液在化抛槽中进行混合，磷酸和硫酸的质量比为7:1，化抛添加剂的质量百分含量为5％，得到化学抛光液；
(2)将铝合金制品置于步骤(1)得到的化学抛光液中进行浸泡，取出后移至水洗槽水洗30s，然后进行除灰和水洗干燥，完成所述铝合金制品的表面抛光。
应用例2～12
一种铝合金制品的表面抛光工艺，其与应用例1的区别仅在于，分别采用实施例2～12提供的化抛添加剂替换实施例1提供的化抛添加剂，其他物质和步骤均与应用例1相同。
对比应用例1～2
一种铝合金制品的表面抛光工艺，其与应用例1的区别仅在于，分别采用对比例1～2提供的化抛添加剂替换实施例1提供的化抛添加剂，其他物质和步骤均与应用例1相同。
性能测试：
(1)回收酸密度：25℃下，采用比重计测试回收酸的密度；
(2)咬蚀量：采用千分尺进行测量；
(3)光泽度：采用光泽仪进行测量；
(4)出光比：具体＝(光泽/咬蚀量)/1000；
(5)外观：目测观察是否存在冲孔。
按照上述测试方法对应用例1～12和对比应用例1～2进行测试，测试结果如表1所示：
表1
根据表1的数据可以看出：
在浸泡温度、浸泡时间以及铝离子含量均相同的条件下，采用本发明提供的化抛添加剂进行抛光后铝合金制品的出光比更高，且外观均合格；
其中，对比应用例1采用普通商用化抛添加剂，回收酸密度较高，不适用于低比重化抛；
对比应用例2采用的化学添加剂中未添加仲醇聚氧乙烯醚，导致化抛后铝合金制品表面出现冲孔的问题；比较应用例1、应用例8～9和应用例11～12的数据还可以看出，化抛添加剂中缓蚀剂和乳化剂的用量不在本发明限定的优选范围内，同样会导致进行抛光后铝合金制品的出光比降低或表面出现轻微冲孔问题。
申请人声明，本发明通过上述实施例来说明一种化抛添加剂、化学抛光液及其应用，但本发明并不局限于上述实施例，即不意味着本发明必须依赖上述实施例才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明产品各原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。
Claims (10)
1.一种化抛添加剂，其特征在于，所述化抛添加剂包括缓蚀剂、光亮剂、粘度调节剂和乳化剂。
2.根据权利要求1所述的化抛添加剂，其特征在于，所述化抛添加剂按照重量份包括如下组分：
缓蚀剂1～15重量份；
光亮剂0.01～9重量；
粘度调节剂0.01～1重量份；
乳化剂0.1～2重量份。
3.根据权利要求1或2所述的化抛添加剂，其特征在于，所述缓蚀剂包括植酸、硫醇、硫脲、硫醚、硼酸、葡萄糖酸钠、柠檬酸、三乙醇胺或聚氧化乙烯中的任意一种或至少两种的组合；
优选地，所述光亮剂包括钨酸钠、钼酸钠、磷酸钠、硫酸铜、硫酸镍、过硼酸钠、高锰酸钾或硝酸铜中的任意一种或至少两种的组合。
4.根据权利要求1～3任一项所述的化抛添加剂，其特征在于，所述粘度调节剂包括聚乙二醇单硬脂酸酯、聚乙二醇双硬脂酸酯、椰油酰胺、甜菜碱或聚乙二醇中的任意一种或至少两种的组合；
优选地，所述乳化剂包括辛醇聚氧乙烯醚、脂肪醇聚氧乙烯醚AEO-3、仲醇聚氧乙烯醚、十二烷基磺酸钠、椰子油脂肪酸二乙醇酰胺、吐温-20、司盘-20、TX-10或月桂醇聚醚中的任意一种或至少两种的组合。
5.一种化学抛光液，其特征在于，所述化学抛光液包括如权利要求1～4任一项所述的化抛添加剂、磷酸溶液和硫酸溶液。
6.根据权利要求5所述的化学抛光液，其特征在于，所述化学抛光液中化抛添加剂的质量百分含量为3～8％；
优选地，所述磷酸溶液和硫酸溶液的质量比为(6～8):1。
7.根据权利要求5或6所述的化学抛光液，其特征在于，所述化学抛光液的原液比重为1.70～1.71g/cm3。
8.一种采用如权利要求5～7任一项所述的化学抛光液对金属制品表面进行化学抛光的工艺，其特征在于，所述工艺包括：将金属制品置于如权利要求5～7任一项所述的化学抛光液中浸泡处理，取出后经水洗和除灰，完成所述对金属制品表面的化学抛光。
9.根据权利要求8所述的工艺，其特征在于，所述浸泡处理的温度为80～90℃；
优选地，所述浸泡处理的时间为150～300s；
优选地，所述金属制品包括铝合金制品。
10.一种如权利要求5～7任一项所述的化学抛光液在铝合金阳极氧化中的应用。
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