鋁合金化學(xué)拋光工藝研究

李珍芳,張莉蓓

(金華職業(yè)技術(shù)學(xué)院，浙江 金華 321017)

鋁合金化學(xué)拋光工藝研究

李珍芳,張莉蓓

(金華職業(yè)技術(shù)學(xué)院，浙江 金華 321017)

以磷酸-硫酸為基液的環(huán)保型化學(xué)拋光新工藝中，添加某些氧化劑、大分子有機(jī)化合物、表面活性劑和重金屬鹽類，有利于提高化學(xué)拋光質(zhì)量。用正交試驗(yàn)的方法對上述各物質(zhì)及其協(xié)同作用進(jìn)行分析，并最終確定了合適的復(fù)合添加成分。當(dāng)在基液中加入該復(fù)合添加成分10-15g/L后，鋁的拋光質(zhì)量顯著提高，其拋光亮度可以達(dá)到甚至超過傳統(tǒng)的三酸化學(xué)拋光，亦不存在點(diǎn)蝕問題。

鋁合金；化學(xué)拋光；環(huán)保

傳統(tǒng)的鋁合金化學(xué)拋光是將工件放置到由濃磷酸、濃硫酸、濃硝酸按比例配置成的拋光液中，在一定溫度下浸蝕一定時間，使其表面微凸起部分優(yōu)先發(fā)生溶解反應(yīng)，從而降低表面粗糙度，獲得光亮平整的表面[1-3]。

三酸拋光存在的嚴(yán)重問題在于拋光過程中產(chǎn)生大量的NOx有毒氣體和酸霧引起的大氣污染[4-5]。本研究以磷酸-硫酸為拋光基液，添加復(fù)合助劑以達(dá)到環(huán)保型化學(xué)拋光工藝。

1 試驗(yàn)工藝

實(shí)驗(yàn)用材料為ZL102合金(Si:10%～13%)，尺寸70mm×40mm×1.5mm。經(jīng)統(tǒng)一編號、除油、清洗、干燥后備用。

H3PO4(85%)：H2SO4(98%)=1.5～2：1；Al3+：0.2～0.6mol/L；復(fù)合添加物10～15g/L；溫度：90～100℃；時間：1～2min。

2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析

通過分析磷酸-硫酸基液對拋光亮度的影響，初步確定比較適合的拋光基液標(biāo)準(zhǔn)為磷酸:硫酸=2:1，鋁離子濃度為0.3mo1/L，試驗(yàn)條件: T=90℃，t=60s。

2.1 無機(jī)化合物對拋光的影響

一些無機(jī)化合物對提高拋光質(zhì)量有一定作用，通常單獨(dú)加入某種無機(jī)物時效果卻不很理想，例如添加多聚磷酸鈉后降低了表面點(diǎn)蝕率，但是試樣表面略顯白色，表面光亮度也有所下降。見表1。

表1 某些無機(jī)化合物對拋光的影響

2.2 氧化劑對拋光的影響

加入雙氧水、高錳酸鉀都可以降低鋁的全面腐蝕速度，有利于降低拋光失重率，且表面點(diǎn)腐蝕現(xiàn)象也有所改善。見表2。

表2 添加某些氧化劑對拋光的影響

2.3 大分子有機(jī)化合物對拋光的影響

大分子有機(jī)化合物作為添加物作用非常明顯，對拋光質(zhì)量的改善比其他類型的添加物效果都要好的多，不僅可以有效抑制點(diǎn)腐蝕，還能有效提高表面平整度和反射率。見表3。

表3 添加某些大分子有機(jī)化合物對拋光的影響

2.4 重金屬鹽對拋光的影響

在拋光液中加入重金屬鹽的主要作用是提高反射率，銅鹽和鎳鹽的效果較好。但是它們的含量不能太多，否則很容易發(fā)生過腐蝕，反而導(dǎo)致亮度下降。見表4。

表4 添加某些重金屬鹽對拋光的影響

經(jīng)篩選多聚磷酸鈉、硼酸、檸檬酸、丙烯基硫脲, 2-巰基苯并噻唑、苯并三氮唑、聚乙二醇、鄰氨基苯甲酸、硫酸銅、硝酸鎳的效果最好。其單獨(dú)加入效果最好時的加入量(g/L)分別為1.0、0.4、0.5、0.3、0.5、0.5、0.3、，0.2、0.5、0.5。在各自單獨(dú)加入時的 "最佳含量"基礎(chǔ)上，采用正交試驗(yàn)法，以反射率為考查指標(biāo)，各添加物的添加量為影響因素，得到最佳組合為2-巰基苯并噻唑:硫酸銅:丙烯基硫脲:聚乙二醇:多聚磷酸鈉=0.5:0.5:0.3:0.3:1.0，加入量為10～15g/L。

表5 不同拋光的比較

“磷酸+硫酸+特定組合成分”環(huán)保型化學(xué)拋光技術(shù)，經(jīng)多次試驗(yàn)驗(yàn)證，材料表面的整平、增亮效果突出，反射率、點(diǎn)蝕率和失重率等指標(biāo)都達(dá)到預(yù)期，可以替代三酸化學(xué)拋光，見表5。

3 最佳拋光工藝

無黃煙化學(xué)拋光的最佳工藝條件如下：

H3PO4( 85% ) : H2SO4( 98%)=1.5～2:1，Al3+0.2～0.6mol/L，復(fù)合添加物10～15g/L，溫度90～110℃；時間1～3 min。

4 結(jié)論

(1)在最佳工藝條件下可以得到不小于92%的鏡面反射率，拋光質(zhì)量容易控制。

(2)研究得到的無黃煙化學(xué)拋光技術(shù)不僅實(shí)現(xiàn)了完全無氮氧化合排放的目標(biāo)，而且還很好地抑制了酸霧，是一種比較理想的環(huán)保技術(shù)。

[1] 周鼎華.鋁合金表面處理技術(shù)新進(jìn)展[J].熱處理技術(shù)與裝備. 2006, 27(4):10-15.

[2] 焦樹強(qiáng),周海暉,陳金華,等.鋁及鋁合金的表面拋光[J].新工藝新材料新設(shè)備 2009，19(13):12-15.

[3] 李珍芳,李康寧.鋁合金化學(xué)拋光工藝研究[J].科技信息,2011(28):4.

[4] 陳紹廣,戴扭乾.鋁合金無黃煙化學(xué)拋光機(jī)理的研究[J].電鍍與環(huán)保，2010，30(5)：25-28.

[5] 張 浩，屠炳林，王 燦，等.鋁及鋁合金化學(xué)拋光工藝的比較[J].材料保護(hù)，2003，36(4)：43-45.

(本文文獻(xiàn)格式：李珍芳,張莉蓓.鋁合金化學(xué)拋光工藝研究[J].山東化工，2016，45(24)：23-24，27.)

Research on Chemical Polishing of Aluminum alloy

Li Zhenfang , Zhang Libai

(Jinhua College of Profession and Technology, Jinhua 321017,China)

The new technique based on miscible liquids of phosphoric acid and sulfuric acid. To guaranteed polishing quality, some matters such as oxidant, organic macromolecule, surfactant, and heavy metallic salt must added in. These matters are very important of Chemical Polishing, they can enhance smoothness and brightness, avoid pitting corrosion. In this subject, we use orthogonal experimental to study the action of these added matters and there synergism. Finally, we confirmed which added matters10-15g/L were most useful and without sideeffect.

aluminum, chemical polishing, environment protection

2016-10-31

金華職業(yè)技術(shù)學(xué)院大學(xué)生創(chuàng)新活動計(jì)劃項(xiàng)目

李珍芳(1965—),女，碩士，教授，金華職業(yè)技術(shù)學(xué)院。

TG174.442

A

1008-021X(2016)24-0023-02