铝合金化学抛光工艺研究

李珍芳,张莉蓓

(金华职业技术学院，浙江 金华 321017)

铝合金化学抛光工艺研究

李珍芳,张莉蓓

(金华职业技术学院，浙江 金华 321017)

以磷酸-硫酸为基液的环保型化学抛光新工艺中，添加某些氧化剂、大分子有机化合物、表面活性剂和重金属盐类，有利于提高化学抛光质量。用正交试验的方法对上述各物质及其协同作用进行分析，并最终确定了合适的复合添加成分。当在基液中加入该复合添加成分10-15g/L后，铝的抛光质量显著提高，其抛光亮度可以达到甚至超过传统的三酸化学抛光，亦不存在点蚀问题。

铝合金；化学抛光；环保

传统的铝合金化学抛光是将工件放置到由浓磷酸、浓硫酸、浓硝酸按比例配置成的抛光液中，在一定温度下浸蚀一定时间，使其表面微凸起部分优先发生溶解反应，从而降低表面粗糙度，获得光亮平整的表面[1-3]。

三酸抛光存在的严重问题在于抛光过程中产生大量的NOx有毒气体和酸雾引起的大气污染[4-5]。本研究以磷酸-硫酸为抛光基液，添加复合助剂以达到环保型化学抛光工艺。

1 试验工艺

实验用材料为ZL102合金(Si:10%～13%)，尺寸70mm×40mm×1.5mm。经统一编号、除油、清洗、干燥后备用。

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

2 实验结果与分析

通过分析磷酸-硫酸基液对抛光亮度的影响，初步确定比较适合的抛光基液标准为磷酸:硫酸=2:1，铝离子浓度为0.3mo1/L，试验条件: T=90℃，t=60s。

2.1 无机化合物对抛光的影响

一些无机化合物对提高抛光质量有一定作用，通常单独加入某种无机物时效果却不很理想，例如添加多聚磷酸钠后降低了表面点蚀率，但是试样表面略显白色，表面光亮度也有所下降。见表1。

表1 某些无机化合物对抛光的影响

2.2 氧化剂对抛光的影响

加入双氧水、高锰酸钾都可以降低铝的全面腐蚀速度，有利于降低抛光失重率，且表面点腐蚀现象也有所改善。见表2。

表2 添加某些氧化剂对抛光的影响

2.3 大分子有机化合物对抛光的影响

大分子有机化合物作为添加物作用非常明显，对抛光质量的改善比其他类型的添加物效果都要好的多，不仅可以有效抑制点腐蚀，还能有效提高表面平整度和反射率。见表3。

表3 添加某些大分子有机化合物对抛光的影响

2.4 重金属盐对抛光的影响

在抛光液中加入重金属盐的主要作用是提高反射率，铜盐和镍盐的效果较好。但是它们的含量不能太多，否则很容易发生过腐蚀，反而导致亮度下降。见表4。

表4 添加某些重金属盐对抛光的影响

经筛选多聚磷酸钠、硼酸、柠檬酸、丙烯基硫脲, 2-巯基苯并噻唑、苯并三氮唑、聚乙二醇、邻氨基苯甲酸、硫酸铜、硝酸镍的效果最好。其单独加入效果最好时的加入量(g/L)分别为1.0、0.4、0.5、0.3、0.5、0.5、0.3、，0.2、0.5、0.5。在各自单独加入时的 "最佳含量"基础上，采用正交试验法，以反射率为考查指标，各添加物的添加量为影响因素，得到最佳组合为2-巯基苯并噻唑:硫酸铜:丙烯基硫脲:聚乙二醇:多聚磷酸钠=0.5:0.5:0.3:0.3:1.0，加入量为10～15g/L。

表5 不同抛光的比较

“磷酸+硫酸+特定组合成分”环保型化学抛光技术，经多次试验验证，材料表面的整平、增亮效果突出，反射率、点蚀率和失重率等指标都达到预期，可以替代三酸化学抛光，见表5。

3 最佳抛光工艺

无黄烟化学抛光的最佳工艺条件如下：

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

4 结论

(1)在最佳工艺条件下可以得到不小于92%的镜面反射率，抛光质量容易控制。

(2)研究得到的无黄烟化学抛光技术不仅实现了完全无氮氧化合排放的目标，而且还很好地抑制了酸雾，是一种比较理想的环保技术。

[1] 周鼎华.铝合金表面处理技术新进展[J].热处理技术与装备. 2006, 27(4):10-15.

[2] 焦树强,周海晖,陈金华,等.铝及铝合金的表面抛光[J].新工艺新材料新设备 2009，19(13):12-15.

[3] 李珍芳,李康宁.铝合金化学抛光工艺研究[J].科技信息,2011(28):4.

[4] 陈绍广,戴扭乾.铝合金无黄烟化学抛光机理的研究[J].电镀与环保，2010，30(5)：25-28.

[5] 张 浩，屠炳林，王 灿，等.铝及铝合金化学抛光工艺的比较[J].材料保护，2003，36(4)：43-45.

(本文文献格式：李珍芳,张莉蓓.铝合金化学抛光工艺研究[J].山东化工，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

金华职业技术学院大学生创新活动计划项目

李珍芳(1965—),女，硕士，教授，金华职业技术学院。

TG174.442

A

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