H2O2-草酸体系化学抛光不锈钢的研究

张明熹, 焦翠欢, 崔广华

(1.河北理工大学轻工学院,河北唐山063009;2.河北理工大学化工学院,河北唐山063000)

H2O2-草酸体系化学抛光不锈钢的研究

张明熹1, 焦翠欢2, 崔广华2

(1.河北理工大学轻工学院,河北唐山063009;2.河北理工大学化工学院,河北唐山063000)

采用H2O2-草酸体系在室温条件下对不锈钢制品抛光,讨论了抛光液各组分、抛光温度及抛光时间对抛光效果的影响。实验发现:该抛光液对不锈钢在适宜条件下均可得到满意的抛光效果。

化学抛光;不锈钢;研究

0 前言

不锈钢制品以其良好的性能和外观越来越得到人们的认可。但要获得良好的性能和外观,就必须采用特殊的工艺对其进行处理[1]。化学抛光处理技术是最有效的抛光手段,具有广泛的发展前途[2-3]。

从上世纪40年代初有关于不锈钢化学抛光的专利发表以来,迄今已有不少配方公诸于世[4],但在实际应用时仍然感到很困难。本文就H2O2-草酸体系进行系统的研究。

1 实验

1.1 工艺流程

1.2 主要工序说明

1.2.1 除油液组成及工艺条件

1.2.2 酸洗液组成及工艺条件

1.2.3 化学抛光液组成及工艺条件

1.2.4 中和液组成及工艺条件

2 结果与讨论

2.1 溶液组成对抛光质量的影响

2.1.1 氟化氢铵

氟化氢铵对抛光质量的影响很大,如果没有氟化氢铵,则不会有光亮的抛光表面。氟化氢铵主要是对Fe2+进行配位,使其成为配位离子而大量溶解(在 H2O2存在下):

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

氟化氢铵对抛光质量的影响,如表1所示。其中,尿素2.0 g,草酸0.7 g,苯甲酸钠0.15 g,十二烷基苯磺酸钠0.15 g,体积分数为30%的双氧水20 mL,配成200 mL,室温,3～10 min。

表1 氟化氢铵对化学抛光质量的影响

由表1可知:氟化氢铵的质量浓度的适宜范围为10～14 g/L,考虑时间及抛光效果的影响,选取12 g/L。

2.1.2 双氧水

双氧水是强氧化性的弱酸。实验所配溶液的p H值为2～3,恰为双氧水的稳定p H值。双氧水与氟化氢铵共同作用的结果是使抛光效果变好。双氧水对抛光质量的影响,如表2所示。其中,氟化氢铵2.4 g,尿素2.0 g,草酸0.7 g,苯甲酸钠0.15 g,十二烷基苯磺酸钠0.15 g,配成180 m L,室温,3～10 min。

表2 双氧水对抛光质量的影响

由表2可知:双氧水的体积浓度过低,抛光液对基体中的碳组分溶解不充分,使零件发黑;随着双氧水的增加,反应逐渐增快,双氧水的体积浓度的适宜范围是60～140 m L/L。出于成本和时间的考虑,选取80 mL/L。

2.1.3 尿素

尿素在抛光液中是起增溶作用。它的加入避免了大量气泡的逸出,使反应稳定。尿素对抛光质量的影响,如表3所示。其中,氟化氢铵2.4 g,草酸0.7 g,苯甲酸钠0.15 g,十二烷基苯磺酸钠0.15 g,体积分数为30%的双氧化16 mL,配成200 mL,室温,3～10 min。

表3 尿素对抛光质量的影响

由表3可知:尿素的质量浓度的适宜范围为8～14 g/L。综合考虑,选取尿素的质量浓度为10 g/L。

2.1.4 苯甲酸钠

苯甲酸钠在抛光液中起缓蚀作用,其对抛光质量的影响,如表4所示。其中,氟化氢铵2.4 g,草酸0.7 g,十二烷基苯磺酸钠0.15 g,尿素2.0 g,体积分数为30%的双氧水16 m L,配成200 mL,室温, 3～10 m in。

表4 苯甲酸钠对抛光质量的影响

取苯甲酸钠0.4 g溶于25 mL小烧杯中,配液25 m L,每m L溶液相当于0.016 g苯甲酸钠,然后分别取溶液代替苯甲酸钠固体。

由表4可知:苯甲酸钠的体积浓度的适宜范围为40～80 mL/L。综合考虑,选取60 m L/L,即:苯甲酸钠的质量浓度为1.5×40×0.016=0.96 g/L。

2.1.5 草酸

抛光液中没有草酸,则铁将不能充分溶解,从而导致零件灰白。草酸对抛光质量的影响,如表5所示。其中,氟化氢铵2.4 g,尿素2.0 g,苯甲酸钠0.2 g,十二烷基苯磺酸钠0.15 g,体积分数为30%的双氧水16 m L,配成200 m L,室温,3～10 m in。

表5 草酸对抛光质量的影响

取1 g草酸配成20 m L溶液,每m L溶液相当于0.05 g草酸。

由表5可知:草酸的体积浓度的适宜范围为40～80 m L/L。综合考虑,选取60 m L/L,即:草酸的质量浓度为1.5×40×0.05=3.0 g/L。

2.1.6 十二烷基苯磺酸钠

十二烷基苯磺酸钠在抛光液中起到润湿的作用。其对抛光质量的影响,如表6所示。其中,氟化氢铵2.4 g,尿素2.0 g,体积分数为30%的双氧水16 m L,苯甲酸钠0.2 g,配成200 mL,室温,3～ 10 min。

表6 十二烷基苯磺酸钠对抛光质量的影响

由表6可知:十二烷基苯磺酸钠的质量浓度的适宜范围为0.4～1.0 g/L。出于成本的考虑,选取0.5 g/L。

2.2 工艺条件对抛光质量的影响

2.2.1 时间

t<3 min,抛光效果不明显;t≥15 m in,抛光过度,有锈迹,且有麻坑出现。

2.2.2 温度

温度过高,会使双氧水和草酸分解,从而使抛光液失效,故取室温操作。

3 结论

(1)抛光液组成和工艺条件的最佳参数:氟化氢铵12 g/L,尿素10 g/L,苯甲酸钠0.96 g/L,草酸3.0 g/L,十二烷基苯磺酸钠0.5 g/L,体积分数为30%的 H2O280 m L/L,p H值2～3,室温,3～10 min。

(2)一般抛光不锈钢的时间为3～10 min。实验时,又对角钢进行了抛光,发现所需时间为20 min。

(3)由于抛光液含双氧水,不稳定,应现用现配。

[1] 屈战民.浅谈不锈钢化学抛光添加剂的选择[J].电镀与涂饰, 2003,22(4):46-47.

[2] 温美星.不锈钢化学抛光液研究的现状与发展[J].浙江化工, 2003,34(10):30-33.

[3] 方景礼,韩克平.不锈钢化学抛光的定量研究[J].电镀与环保,1995,15(6):15-17.

[4] 周金宝.不锈钢化学抛光工艺的发展[J].电镀与环保,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