铝合金无铬电解抛光
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现代制造工程
2007年第
11期制造工艺
/工艺装备铝合金无铬电解抛光
胡丰泽1
,王俭2
,戴全春1
,边晋荣3
(
1海军驻大同地区军事代表室
,大同
037036;2山西晋柴机械制造有限公司
,
大同
037036;3驻山西柴油机工业有限责任公司军事代表室
,大同
037036)
摘要
:介绍铝合金(含纯铝)无铬电解抛光液的最佳配比和最佳工艺条件。铝合金无铬电解抛光具有污染小、成本低和
市场竞争力强的优点。
关键词
:铝合金
;无铬电解抛光
;质量控制
中图分类号
:TG17 文献标识码
:B 文章编号
:1671—
3133(
2007)
11—
0068—
03
Technologicalresearchofaluminumalloy
electro2
polishingwithoutchromium
HuFeng2
ze1
,WangJian2
,DaiQuan2
chun1
,BianJin2
rong3
(
1MilitaryAffairsOfficeofNavyinDatongArea,Datong037036,Shanxi,CHN;2ShanxiJinchai
MechanismManufactureCo.,Ltd.,Datong037036,Shanxi,CHN;3MilitaryAffairs
OfficeinShanxiDieselEngineIndustryCo.,Ltd.,Datong037036,Shanxi,CHN)
Abstract:Introducedbrieflythemechanismaboutaluminumalloy(
includedthepurealuminum)
electro2
polishingtechnology,
foundtheoptimumproportionandtechnologyconditionofelectro2
polishingliquidwithoutchromium,andilluminatedthatitwas
thesurfacetreatmenttechnologywhichhadbeenlowcost,strongmarketcompetitionandwithoutpollution,soithadtheobvious
feasibility,applicabilityandbenefit.
Keywords:Aluminumalloy;Electro2
polishingwithoutchromium;Qualitycontrol
具有比重小、强度高和抗蚀性能好等优点的铝合
金(含纯铝)经过无铬电解抛光表面处理后
,可改善其
综合性能及装饰性能
,从而获得镜面反光、色彩艳丽
和抗蚀性能强的制品。传统的铝合金电解抛光工艺
为有铬电解抛光工艺
,其电镀液处理费用高
,污染环
境。本文着重介绍铝合金无铬电解抛光工艺研究的
有关内容
,供参考。
1 无铬电解抛光机理
电解抛光是金属零件在特定条件下的阳极浸蚀
过程
,能降低金属表面粗糙度而使零件表面变得光
亮。铝合金在电解抛光后的阳极表面状态主要取决
于以下四种化学反应的强弱程度
:1)铝金属在电解抛
光液中的溶解(
Al=Al3+
+3e)
;2)在阳极铝表面生成
钝化膜(
2Al+6OH-
=Al
2O
3+3H
2O+6e)
;3)气态氧
的析出(
4OH-
=O
2+2H
2O+4e)
;4)电解液中各组分
在阳极表面上的氧化。2 无铬电解抛光分析
21
1 工艺条件
材料为铝合金板零件(
45mm×
40mm×
2mm)
,主
要仪器设备为可控硅整流器(
100A/12V)
,温度计
(
0～
100℃)
,容器(
2000ml)和铅极板(
60mm×
40mm×
3mm)。
21
2 工艺流程
工艺过程为
:化学除油ϖ热水洗ϖ冷水洗ϖ电解
抛光ϖ回收ϖ去离子水洗ϖ烘干(吹干)
,其中化学除
油是该工艺的关键。由于铝无论在碱性条件或酸性
条件下
,都会发生不同程度的腐蚀
,因此
,除油可有效
减少铝合金的腐蚀。其中除油配比为
:金属净洗剂
为
:5%～
10%,水为
:90%～
95%;温度为
85～
95℃
;
时间为
:15～
30min。
21
3 抛光液组分
在硫酸、草酸、酒石酸、柠檬酸、硼酸和磷酸中选
择抛光效果好
,对基体腐蚀小
,能够在不通电的情况
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/工艺装备现代制造工程
2007年第
11期下即可在铝合金表面迅速形成一层钝化膜和有效阻
止过腐蚀的电解抛光液组份
,其中效果好的是草酸、
酒石酸、硼酸和磷酸等。
21
4 抛光液缓蚀剂
试验结果表明
:选择胺类缓蚀剂(三乙醇胺、硫脲
和尿素等)在强酸和高温下会迅速分解或挥发
,缓蚀
效果不明显
,有些有机化合物在温度低时有缓蚀作
用
,但在高温时易发生酯化或碳化反应
;而选择醇类
缓蚀剂(甘油、丙醇、丁醇和乙醇等)时
,其缓蚀效果明
显
,在电解抛光液中的稳定性较强。
21
5 抛光产生的氧化物
铝合金在电解抛光过程中
,阳极表面形成了高电
阻率的氧化物
,其微观分布不均匀。电解抛光示意图
如图
1所示
,其中图
1a是铝件的初始抛光状态
,金属
表面高点被腐蚀
;溶解的金属和抛光液形成图
1b中
的氧化物
,即在由溶解、扩散形成的体系中进行抛光
,
它受溶液的种类、温度、扩散速度、电流密度等因素影
响。图
1c为抛光后的表面
,所以铝合金电解抛光液组
成及工艺条件的确定与氧化物的形成和扩散有着直
接的关系。
图
1
铝及铝合金电解抛光表面示意图图
2 电解抛光曲线
图
3 不同
Cx/CH
2O电解
液中阳极电位对
阳极行为的影响21
6 电解抛光曲线
从图
2所示的电解抛
光曲线中可以看出
,在通常
情况下
,电解抛光过程中
,
电压升高
,电流密度随之增
大
,在电压升高到临界点
V
1时
,电压继续升高
,电流
密度则急速下降
,当电压升
高到
V
2时
,电压和电流密
度又逐渐升高。阴离子
(Cx/CH
2O)电解液及阳极
电位对金属活化
/钝化
/去
钝化(增亮)三者之间相互
转化关系如图
3所示。在
电压低于
V
1时
,阳极溶解
,
但完全没有抛光作用
,即活
化状态从
V
1起阳极表面出
现钝化层
;从
V
2开始阳极才产生明显反应
,同时产生
强烈的极化现象
,金属出现明显的光泽。由于受各种
工艺参数的影响
,V
1～
V
3区域的宽度有所不同
,有时
不明显。
21
7 抛光最佳配方及最佳工艺参数
经过多年的研究和生产实践
,笔者找到了铝合金
电解抛光的最佳配方和最佳工艺参数。表
1是五种具
有代表性的铝合金电解抛光生产结果的统计记录。
表
1 铝合金无铬电解抛光的配方和工艺参数统计
序 号
1234
5
混合酸含量磷酸
250ml/l
硼酸
150g/l
草酸
20g/l磷酸
250ml/l
硼酸
100g/l
草酸
20g/l磷酸
250ml/l
油石酸
50g/l
草酸
20g/l磷酸
250ml/l
硫酸
150g/l柠檬酸
100ml/l
硫酸
150g/
l
甘油缓蚀剂光亮光亮局部发雾半光亮半光亮
丁醇缓蚀剂光亮光亮条纹半光亮局部腐蚀
注
:无铬电解抛光的最佳工艺参数
:温度为
80～
85℃
,时间为
6～
8min,阳极电流密度为
10A/dm2
,电压在临界点以上。
21
8 抛光结果分析
1)电压高于临界点以上的无铬电解抛光效果好。
2)无铬电解抛光液若温度低
,扩散速度降低
,抛
光时间延长
;温度太高
,易使被抛光金属产生过腐蚀。
3)电解抛光液采用磷酸、草酸、硼酸和甘油为主
要成分时
,抛光效果最佳。
4)根据抛光曲线
,电流密度有一个最佳范围值
,
电流密度太低
,铝合金表面处于活化状态
,钝化膜尚
未形成
,影响表面质量。
5)搅拌可以加快电解液的扩散和对流
,减少电解
液局部温度过高
,提高阳极氧化膜的溶解和表面气泡
脱附的速度
,防止产生条纹等缺陷。3 结语
1)铝合金(含钝铝)电解抛光的抛光液最佳成分
和配方为磷酸
250ml/l,草酸
20g/l,硼酸
100g/l,甘油
适量
;最佳工艺参数
:温度为
80～
85℃、时间为
6～
8
min、电流密度为
10～
15A/dm2
和电压在临界点以上。
2)铝合金(含钝铝)无铬电解抛光完全可以代替
有铬电解抛光
,是具有可行性、实用性、成本低和污染
小的表面处理工艺。
参考文献
:
[1] 杜春华
.简明表面处理工艺手册
[M].北京
:机械工
96
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