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铝合金材料工件化学抛光液的配制研究_范晓岚

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铝合金材料工件化学抛光液的配制研究
范晓岚,邵明娜,倪生良
(湖州师范学院生命科学院,浙江湖州　313000)
摘　要:本文在改进了传统的三酸化学抛光方法,以各种缓蚀剂、金属清洗剂、钝化剂等为试验基本原料,经过配比试验,优化和筛选得出了一组较好的铝及其合金材料化学抛光液配方:12g/Kg柠檬酸、33g/Kg6501、21g/Kg磺酸、5g/Kg K12、15g/Kg乳化剂O P-10、8g/Kg增稠剂、4g/Kg增光剂,其余的为水。

该抛光液的基本性状为淡黄色透明粘稠液体,pH为3.0～ 4.2;在振动研磨机械上对铝合金材料元件抛光,可以达到镜面光亮化学抛光效果。

关键词:铝合金材料;化学抛光液;配制工艺
中图分类号:TG175 文献标识码:A 文章编号:1006—7981(2010)16—0022—02
铝及其合金是我们日常生活中的一种常见的金属材料,铝合金材料的加工工艺多种多样。

也因为铝在我们日常生活中的在重要应用,要求铝制品具有不同的表面效果,如柔和砂面或光亮镜面效果,抛光就是获得光亮镜面的重要手段。

对铝及其合金的抛光一般采用机械抛光、化学抛光及电解抛光三种技术。

其中化学抛光是金属在特定条件下的化学浸蚀,即金属材料表面在配比合理的腐蚀剂、氧化剂、添加剂组成的抛光溶液中发生的一系列化学反应,金属微观表面不均匀的氧化膜或在抛光溶液中形成的稠性黏膜,使得微观表面的溶解速度不均匀,微观突出部分的溶解速度显著大于凹洼处的溶解速度,这就降低了表面的微观粗糙度,从而使金属表面平整光亮[1-3]。

化学抛光具有如下的特点:①适应性强,可对不同形状和不同材质的制品进行抛光处理;②生产工艺简单,操作方便且生产效率,高不需电源和特殊夹具,生产成本低。

铝及铝合金的化学抛光过程一般可分浸蚀、光亮、过腐蚀三个阶段[4-5]。

本文注重使用了对环境友好的表面活性剂、缓蚀剂、增稠剂等,探究了化学抛光液有效的配伍过程及其振动机上试验的抛光效果。

其配比及化学抛光试验结果表明,可达到应用于铝合金材料元件的化学抛光表面处理目的。

1　材料与方法
1.1　实验药品和仪器
柠檬酸(AR分析纯);6501椰油脂肪酸二乙醇酰胺(工业级);磺酸(工业级);十二烷基硫酸钠(K12)(工业品);乳化剂OP-10(工业级,上海助剂厂);增稠剂;增光剂;尿素(AR分析纯);硫脲(AR 分析纯,上海精化科技研究所),等。

振动研磨光饰机一台(厦门金泰金磨料磨具厂);刚玉磨料20千克;可调式电炉1000W(上海跃进医疗器械厂);电子天平TG328B(北京赛多利斯仪器系统有限公司);精密增力电动搅拌器JJ-1(常州国华电器有限公司)。

1.2　化学抛光液的配制工艺
配制溶液时,先在250ml三颈瓶中加入100ml 去离子水,再在缓慢搅拌下分别按照实验预设的一定配比先后加入柠檬酸、6501、磺酸(工业级)、K12、乳化剂O P-10、增稠剂、增光剂等化学品。

用水浴锅控制温度在0～70℃之间的范围内,在待上述溶液温度恒定后,逐渐补充水位到指定量,搅拌均匀即可。

1.3　铝合金材料元件表面抛光处理试验
抛光液搅拌均匀后,静置一天,观察溶液的稳定性,筛选出性状稳定的试液,进行抛光效果实验的验证,试验应用了振动研磨光饰机,该机器采用国际上先进的三元振动加工原理。

将铝合金材料工件、成形磨块、化学抛光液和水按一定比例放入振动研磨光饰机的容器中,然后启动振动电机,振动0.2～ 1.5小时不等所需时间。

振动电机轴的上下两端装有偏心铁块,它们在水平面上的投影互成一个直角,当振动电机高速旋转时,两个偏心块产生在水平面内沿圆周方向变化的激振力(离心力),使机体产生水平面内的圆周运动,同时由于激振力不通过机体的质心。

因而产生激振矩(即倾倒力矩)使容器绕水平轴摇摆,由于容器底部呈圆环形状、各点的振幅不一致,使容器中的成型磨块和工件既沿竖直中心轴线公转,又绕圆环中心翻滚,其合成运动为环形螺旋运动,同时容器有一螺旋升角,成型磨块和工件沿螺旋面向上滑行,使铝合金材料元件和成型磨块在运动
22内蒙古石油化工 2010年第16期　
收稿日期:2010-04-15
作者简介:范晓岚(1989-),湖州师范学院化学专业本科生。

主要研究方向:金属材料表面化学处理。

时增加了摩擦力,从而提高了光整效率。

2　结果与讨论2.1　化学抛光液配制比例
通过化学抛光液配制的正交试验,由综合研磨抛液效果来看,得出了一组对铝合金材料较好的抛光液的配比:当柠檬酸为12g /Kg 、6501为33g /Kg 、K 12为5g /Kg 、磺酸21g /Kg 时为最佳工艺条件,综合评分结果为95分。

其中抛光温度35℃,抛光时间为40min 。

经过抛光后的铝合金材料有较好的镜面光亮效果,均匀性好,基本无腐蚀点,且抛光液性状稳定,适宜于工业化大批量生产,是可以应用于铝合金元件的较好的化学研磨抛光液。

2.2　
铝合金元件表面处理工艺流程
图1　抛光表面处理工艺流程图
化学抛光试验工艺说明[6-7]:
①试验元件在化学抛光前应经过水的彻底清
洗,然后再进行除油,若油污去除不彻底,则须增加手工除油工序,以保持其表面清洁干净,粗糙部分应打磨;当试件表面油脂较多时,应先用有机溶剂(如汽油、丙酮等)除油,再进行化学抛光。

②每完成一道工序后,应将试件尽量风干,再进入下一道工序。

③试验元件化学抛光完成时,之间停留的时间要长一些(以带出液基本回流入抛光槽为准),尽量避免影响抛光液的使用寿命。

④试验元件经化学抛光后,表面残存有少量酸,应立即用清水冲洗表面,避免有过腐蚀现象发生,然后浸入2～5%(质量分数)的Na 2CO 3溶液中和。

否则,表面会因氧化和轻微腐蚀而失去光泽。

⑤大量元件抛光过程要释放热量,使溶液温度逐渐升高,应当控制抛光体系溶液温度在50℃以下,以防止抛光溶液丧失抛光能力。

⑥经抛光后的试验元件应及时脱水干燥,以免元件表面出现水痕状横纹。

2.3　
试验结果图示
图2　抛光液成品 图3　铝合金片抛光前后对比示意图
2.4　配制的化学抛光液不足之处
①实验后探究得出了对铝合金元件的抛光液,该配方对铝合金有较好的光亮效果,同时该配方操作方便、安全、污染小,是可以应用于工业生产的抛光试剂,但抛光液在钢珠作业抛光媒介时易损伤钢珠,适用面有限制。

②对铝合金材料元件的化学抛光液的配制,主要涉及到经济性能比,因为化工原料的提价,有争取更好的比例,来提高性价比。

③试验中有关最佳浓度和添加剂的配比还有待作进一步深入研究,纯铝及普通铝合金材料元件的抛光是易于达到的,而对于某些特种铝合金,在其表面抛光中要注意各种抛光方式的选择与结合。

随着人们对铝材表观装饰性要求的提高,铝及铝合金表面抛光技术会得到更快速发展。

[参考文献]
[1]　张浩等.铝及铝合金化学抛光工艺的比较[J ].材料保护.2003.36(4):65～66.
[2]　庞洪涛.铝及其合金环保型化学抛光研究
[D ].武汉:武汉材料保护研究所,2002.6:18～65.
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　2010年第16期 范晓岚等　铝合金材料工件化学抛光液的配制研究。

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铝和铝合金的化学抛光原理

铝和铝合金的化学抛光原理

铝和铝合金的化学抛光原理
铝和铝合金的化学抛光是以70%(质量百分数)的磷酸为基础的溶液。

常用的是磷酸、硝酸、硫酸混合液，当合金成分变化时，硫酸含量(质量百分数)在9%—l5%之间变化，硝酸含量(质量百分比)在3%—9%之间变化。

由于工作温度在105℃左右，大量产生氮氧化物污染环境。

因此，在磷酸和硫酸混合液基础上用S类酸铜光亮剂作添加剂，产生了无黄烟化学抛光工艺。

但这种无黄烟化学抛光只适用于纯铝或铝镁合金，对其他铝合金效果较差。

后来又有只加2%硝酸的配方出现，也用类似的添加剂，没得到扩大适用范围。

但是，至今磷酸、硝酸、硫酸混合液因为适应性强，还是主流配方。

含铜、锌较高的铝合金，化学抛光时加2～5g/L铬酐有帮助。

含硅高的铝合金，化学抛光时用60～65mL/L硝酸、15～20mL/L氢氟酸、甘油1～2mL/L的混合液，在室温下浸2s。

不过这种方法更像是浸蚀。

还有一种含醋酸的配方，适用于纯铝和2A12(LYl2)：
含醋酸的配方
醋酸对于防止点状腐蚀有更好的效果。

铝及铝合金化学抛光磷酸废液制备磷酸二氢铵研究

铝及铝合金化学抛光磷酸废液制备磷酸二氢铵研究

铝及铝合金化学抛光磷酸废液制备磷酸二氢铵研究唐瑜钟,郑帅飞,张庆喜,薛志强,覃吉善(深圳市深投环保科技有限公司,广东深圳518049)摘要:提出了以铝及铝合金化学抛光磷酸废液为研究对象有效回收磷资源制备工业级磷酸二氢铵(MAP)的工艺方法。

实验结果表明,将原废液稀释至质量浓度为95g/L,反应温度为80℃,氨水中和除杂终点pH 为4左右,除杂反应时间为1h,将过滤液用氨水二次调节pH 至7~8后蒸发浓缩,浓缩液加入纯度较高的磷酸废液回调pH 至4~5,冷却结晶后85℃烘干得到MAP 产品,产品经主含量、XRD 分析,结果显示各项指标均符合HG/T 4133—2010《工业磷酸二氢铵》一级产品标准的要求。

关键词:化学抛光;磷酸废液;氨水;磷酸二氢铵;蒸发浓缩中图分类号:TQ113文献标识码:A文章编号:1006-4990(2021)05-0088-05Study on preparation of ammonium dihydrogen phosphate from phosphoric acid wastesolution of chemical polishing of aluminum and aluminum alloyTang Yuzhong ,Zheng Shuaifei ,Zhang Qingxi ,Xue Zhiqiang ,Qin Jishan(Shenzhen Shentou Environmental Technology Co.,Ltd.,Shenzhen 518049,China )Abstract :A methodology for producing industrial grade ammonium dihydrogen phosphate (MAP )through effective recycle ofphosphorus from phosphoric acid waste solution of chemical polishing of aluminum and aluminum alloy was proposed.The ex⁃perimental results showed that when the concentration of original waste solution was diluted to 95g/L ,the reaction tempera⁃ture was 80℃,the pH of the end point of neutralization and impurity removal was about 4,the impurity removal reaction time was 1h ,the pH of the filter liquid was adjusted to 7~8by ammonia ,and then evaporated and concentrated ,the concentrated liquid was added with high purity phosphoric acid waste liquid to adjust the pH to 4~5,the MAP products were cooled ,crys⁃tallized and dried at 85℃.Through the analysis of main content and XRD ,the result showed that all indexes met the first⁃grade product standard of HG/T 4133—2010,Industrial Ammonium Dihydrogen Phosphate.Key words :chemical polishing ;phosphoric acid waste solution ;ammonia ;ammonium dihydrogen phosphate ;evaporation andconcentration电子、钟表、玩具、精密仪器、液晶显示面板等制造业为了提高金属零部件及成品的可装饰性、耐腐蚀性等性能,需要大量应用电镀、涂饰、阳极氧化及各种表面处理工艺。

一种可伐合金(4j29)常温化学抛光方法

一种可伐合金(4j29)常温化学抛光方法

一种可伐合金(4j29)常温化学抛光方法引言:可锻合金是一种具有高温热膨胀系数非常低的合金，适用于高温作业和高精度尺寸要求的产品。

其中一种常见的可锻合金是4j29合金。

然而，在制备和加工过程中，由于其较高的硬度和表面粗糙度，为获得平滑的表面质量，需要进行抛光处理。

本文将介绍一种适用于4j29合金的常温化学抛光方法。

第一部分：4j29合金常温化学抛光方法的背景与重要性4j29合金是一种铁镍合金，由于其特殊的化学成分和微观结构，具有很高的热膨胀系数，因此广泛应用于高精度仪器和电子器件等领域。

然而，由于其硬度较高且表面粗糙度较大，常规的机械抛光方法难以实现理想的表面质量。

因此，开发一种有效的常温化学抛光方法对于提高4j29合金的加工质量和生产效率具有重要意义。

第二部分：试验方法本试验采用一种常温化学抛光液，该液体主要由稀硫酸、硝酸和一种有机溶剂组成。

具体的试验步骤如下：1.清洗：将待抛光的4j29合金试样放入热水中清洗，去除表面的灰尘和油脂。

2.抛光：取一定量的常温化学抛光液，将试样放入抛光液中，在搅拌的同时进行抛光处理。

抛光时间可根据需要进行调整，一般在10-20分钟左右。

3.清洗：将抛光后的试样取出，放入清水中进行彻底清洗，去除抛光液的残留物。

4.干燥：将清洗后的试样用风干或烘箱进行干燥，确保表面完全干燥。

5.检测：用显微镜或扫描电镜对抛光后的试样表面进行观察和测量，评估抛光效果。

第三部分：试验结果与讨论通过对多个试样的抛光实验，我们获得了以下结果和讨论：1.表面质量：通过显微镜观察，抛光后的试样表面呈现出较为平滑和均匀的质量，表面粗糙度明显降低。

这表明常温化学抛光方法能有效改善4j29合金的表面质量。

2.抛光时间：在实验中，我们发现抛光时间对于抛光效果有一定的影响。

较短的抛光时间可能无法完全去除表面的瑕疵，而较长的抛光时间可能导致试样表面过度腐蚀。

3.化学抛光液的配比：在试验中，我们通过改变不同化学抛光液的配比，发现合适的稀硫酸、硝酸和有机溶剂比例可以获得较好的抛光效果。

铝合金碱性抛光液技术开发

铝合金碱性抛光液技术开发

铝合金碱性抛光液技术开发集团标准化办公室：[VV986T-J682P28-JP266L8-68PNN]铝合金碱性抛光液技术开发背景铝材酸性抛光过程中有大量的黄烟逸出，污染环境，因此对环境无污染化学抛光工艺碱性抛光应运而生。

碱性抛光有其独特优点：抛光液成本低，对槽体设备的腐蚀小，设备造价低，特别是废水处理简单。

与酸性抛光相比：铝型材在碱性溶液中腐蚀速度极大，致使抛光时间不能过长（往往只有几十秒），否则产生麻点或严重失重，不适合大型铝型材的工业抛光生产；其次，碱性溶液抛光后表面的光亮度不大，抛光质量亦低于酸性抛光后的质量，因而其应用受到限制。

所以，降低铝的腐蚀速度，提高抛光光亮度是碱性化学抛光的关键。

铝合金碱性抛光液组成图标标题主盐通常选用氢氧化钠作为碱性抛光液的腐蚀剂，因为NaOH的质量浓度为300g/L比较合适，若过小则达不到所要求的抛光效果，若过大则容易发生过腐蚀，造成失重严重，铝片局部产生麻点。

而当质量浓度控制在300g/L时抛光效果最佳，抛光时间足够长。

因此，选择NaOH的质量浓度为300g/L。

缓蚀剂采用单一或复合缓蚀剂来降低铝合金在碱性化学抛光液中的腐蚀速度,并通过添加表面活性剂在抛光液表面形成泡沫来抑制碱雾的逸出.这种由缓蚀剂、表面活性剂组成的复合添加剂还具有润湿、整平增光的作用。

无机缓蚀剂以硅酸钠(30g/L)为缓蚀剂的抛光液对铝片抛光的光泽度随着时间延长而减弱，当时间超过40s时，腐蚀严重；其次，温度升高，硅酸钠的抛光效果变得较差，时间延长，效果更差，产生较多的麻点。

以SnCl2(20g/L)和硅酸钠(10g/L)为复合缓蚀剂的抛光液对铝片抛光光泽度较小。

当温度为70~90℃，抛光时间超过40s时，发生严重的点腐蚀，在表面形成大量的小凹斑。

温度越高产生凹斑的速度越快。

其原因可能是试样表面的凹处没有钝化膜，即没有稠性膜形成，铝很快溶解，因而产生了大量的麻点。

以钼酸铵(20g/L)和硅酸钠(10g/L)为缓蚀剂的抛光液在温度70~80℃时对铝片抛光的光泽度，当抛光时间为20~50s时较大，此后腐蚀加重;在温度为80~90℃范围抛光效果比在70~80℃的要好，说明温度升高，有利于铝材的化学抛光。