H2O2-草酸體系化學拋光不銹鋼的研究

張明熹, 焦翠歡, 崔廣華

(1.河北理工大學輕工學院,河北唐山063009;2.河北理工大學化工學院,河北唐山063000)

H2O2-草酸體系化學拋光不銹鋼的研究

張明熹1, 焦翠歡2, 崔廣華2

(1.河北理工大學輕工學院,河北唐山063009;2.河北理工大學化工學院,河北唐山063000)

采用H2O2-草酸體系在室溫條件下對不銹鋼制品拋光,討論了拋光液各組分、拋光溫度及拋光時間對拋光效果的影響。實驗發現:該拋光液對不銹鋼在適宜條件下均可得到滿意的拋光效果。

化學拋光;不銹鋼;研究

0 前言

不銹鋼制品以其良好的性能和外觀越來越得到人們的認可。但要獲得良好的性能和外觀,就必須采用特殊的工藝對其進行處理[1]。化學拋光處理技術是最有效的拋光手段,具有廣泛的發展前途[2-3]。

從上世紀40年代初有關于不銹鋼化學拋光的專利發表以來,迄今已有不少配方公諸于世[4],但在實際應用時仍然感到很困難。本文就H2O2-草酸體系進行系統的研究。

1 實驗

1.1 工藝流程

1.2 主要工序說明

1.2.1 除油液組成及工藝條件

1.2.2 酸洗液組成及工藝條件

1.2.3 化學拋光液組成及工藝條件

1.2.4 中和液組成及工藝條件

2 結果與討論

2.1 溶液組成對拋光質量的影響

2.1.1 氟化氫銨

氟化氫銨對拋光質量的影響很大,如果沒有氟化氫銨,則不會有光亮的拋光表面。氟化氫銨主要是對Fe2+進行配位,使其成為配位離子而大量溶解(在 H2O2存在下):

6F-+Fe2+=[FeF6]3-+e

氟化氫銨對拋光質量的影響,如表1所示。其中,尿素2.0 g,草酸0.7 g,苯甲酸鈉0.15 g,十二烷基苯磺酸鈉0.15 g,體積分數為30%的雙氧水20 mL,配成200 mL,室溫,3～10 min。

表1 氟化氫銨對化學拋光質量的影響

由表1可知:氟化氫銨的質量濃度的適宜范圍為10～14 g/L,考慮時間及拋光效果的影響,選取12 g/L。

2.1.2 雙氧水

雙氧水是強氧化性的弱酸。實驗所配溶液的p H值為2～3,恰為雙氧水的穩定p H值。雙氧水與氟化氫銨共同作用的結果是使拋光效果變好。雙氧水對拋光質量的影響,如表2所示。其中,氟化氫銨2.4 g,尿素2.0 g,草酸0.7 g,苯甲酸鈉0.15 g,十二烷基苯磺酸鈉0.15 g,配成180 m L,室溫,3～10 min。

表2 雙氧水對拋光質量的影響

由表2可知:雙氧水的體積濃度過低,拋光液對基體中的碳組分溶解不充分,使零件發黑;隨著雙氧水的增加,反應逐漸增快,雙氧水的體積濃度的適宜范圍是60～140 m L/L。出于成本和時間的考慮,選取80 mL/L。

2.1.3 尿素

尿素在拋光液中是起增溶作用。它的加入避免了大量氣泡的逸出,使反應穩定。尿素對拋光質量的影響,如表3所示。其中,氟化氫銨2.4 g,草酸0.7 g,苯甲酸鈉0.15 g,十二烷基苯磺酸鈉0.15 g,體積分數為30%的雙氧化16 mL,配成200 mL,室溫,3～10 min。

表3 尿素對拋光質量的影響

由表3可知:尿素的質量濃度的適宜范圍為8～14 g/L。綜合考慮,選取尿素的質量濃度為10 g/L。

2.1.4 苯甲酸鈉

苯甲酸鈉在拋光液中起緩蝕作用,其對拋光質量的影響,如表4所示。其中,氟化氫銨2.4 g,草酸0.7 g,十二烷基苯磺酸鈉0.15 g,尿素2.0 g,體積分數為30%的雙氧水16 m L,配成200 mL,室溫, 3～10 m in。

表4 苯甲酸鈉對拋光質量的影響

取苯甲酸鈉0.4 g溶于25 mL小燒杯中,配液25 m L,每m L溶液相當于0.016 g苯甲酸鈉,然后分別取溶液代替苯甲酸鈉固體。

由表4可知:苯甲酸鈉的體積濃度的適宜范圍為40～80 mL/L。綜合考慮,選取60 m L/L,即:苯甲酸鈉的質量濃度為1.5×40×0.016=0.96 g/L。

2.1.5 草酸

拋光液中沒有草酸,則鐵將不能充分溶解,從而導致零件灰白。草酸對拋光質量的影響,如表5所示。其中,氟化氫銨2.4 g,尿素2.0 g,苯甲酸鈉0.2 g,十二烷基苯磺酸鈉0.15 g,體積分數為30%的雙氧水16 m L,配成200 m L,室溫,3～10 m in。

表5 草酸對拋光質量的影響

取1 g草酸配成20 m L溶液,每m L溶液相當于0.05 g草酸。

由表5可知:草酸的體積濃度的適宜范圍為40～80 m L/L。綜合考慮,選取60 m L/L,即:草酸的質量濃度為1.5×40×0.05=3.0 g/L。

2.1.6 十二烷基苯磺酸鈉

十二烷基苯磺酸鈉在拋光液中起到潤濕的作用。其對拋光質量的影響,如表6所示。其中,氟化氫銨2.4 g,尿素2.0 g,體積分數為30%的雙氧水16 m L,苯甲酸鈉0.2 g,配成200 mL,室溫,3～ 10 min。

表6 十二烷基苯磺酸鈉對拋光質量的影響

由表6可知:十二烷基苯磺酸鈉的質量濃度的適宜范圍為0.4～1.0 g/L。出于成本的考慮,選取0.5 g/L。

2.2 工藝條件對拋光質量的影響

2.2.1 時間

t<3 min,拋光效果不明顯;t≥15 m in,拋光過度,有銹跡,且有麻坑出現。

2.2.2 溫度

溫度過高,會使雙氧水和草酸分解,從而使拋光液失效,故取室溫操作。

3 結論

(1)拋光液組成和工藝條件的最佳參數:氟化氫銨12 g/L,尿素10 g/L,苯甲酸鈉0.96 g/L,草酸3.0 g/L,十二烷基苯磺酸鈉0.5 g/L,體積分數為30%的 H2O280 m L/L,p H值2～3,室溫,3～10 min。

(2)一般拋光不銹鋼的時間為3～10 min。實驗時,又對角鋼進行了拋光,發現所需時間為20 min。

(3)由于拋光液含雙氧水,不穩定,應現用現配。

[1] 屈戰民.淺談不銹鋼化學拋光添加劑的選擇[J].電鍍與涂飾, 2003,22(4):46-47.

[2] 溫美星.不銹鋼化學拋光液研究的現狀與發展[J].浙江化工, 2003,34(10):30-33.

[3] 方景禮,韓克平.不銹鋼化學拋光的定量研究[J].電鍍與環保,1995,15(6):15-17.

[4] 周金寶.不銹鋼化學拋光工藝的發展[J].電鍍與環保,1998, 18(3):3-5.

Hydrogen Peroxide-Oxalic Acid Series Chem ical Polishing for Stainless Steel

ZHANG M ing-xi1, JIAO Cui-huan2, CUI Guang-hua2
(1.College of Light Industry,Hebei Polytechnic University,Tangshan 063009,China;2.College of Chem ical Engineering and Biotechnology,Hebei Polytechnic University,Tangshan 063000,China)

Stainless steel p roducts were polished w ith hydrogen peroxide-oxalic acid series at room-temperature.The effects of various components of the solution,polishing temperature and polishing time are discussed.Stainless steel can be polished satisfacto rily w ith this solution under suitable conditions,w hich can be found from the experimental results.

chemical polishing;stainless steel;research

book=30,ebook=13

TQ 175

A

1000-4742(2010)05-0022-03

2010-03-11