铝化学抛光配方
铝及铝合金的电解抛光和化学抛光一、电解抛光
(一)酸性溶液
铝及其合金的电解抛光,广泛采用磷酸-硫酸-铬酸型的溶液。其工艺规范列于表2-2-6。
溶液配制方法,可参照钢铁零件电解抛光的相应部分。溶液在使用过程中,三价铬的含量将逐渐升高,过多的三价铬,可以用大面积的阳极通电处理,使之氧化为六价铬。当溶液中的铝含量超过5%时,溶液应部分或全部更换。
氯离子对电解抛光有不利的影响,当氯离子含量超过1%时,零件极易出现点状腐蚀,配制溶液所用的水中,氯离子含量应少于80mg/L。
(二)碱性溶液
纯铝和LT66等铝合金,还可以在以下碱性溶液中进行抛光:
磷酸三钠(Na3PO4·12H2O) 130~150g/L
碳酸钠(Na2CO3) 350~380g/L
氢氧化钠(NaOH)3~5 g/L
pH值 11~12
电压 12~25V
阳极电流密度 8~12A/dm2
温度 94~98℃
时间 6~10min
阳极用不锈钢板或普通钢板。溶液需搅拌或阳极移动。 表2-2-6 铝及其合金电解抛光的工艺规范
123456磷酸(H3PO4)(密度1.70)86~88433437~425870硫酸(H2SO4)(密度1.84) 433437~42415铬酸(CrO3)14~12344.3~4.9 氢氟酸(HF) 10甘油115水密度1.72~1.74112812~22 温度/℃75~8080~9085~9080~8575~8580~100电压/V14~3010~1510~1812~1812~20 阳极电流密度/A·dm-27~128~1220~3040~5020~30≥10时间/min3~55~85~81~33~55~10阳极材料铅或不锈钢注:配方1适用于纯铝、含镁0.3%~0.5%的铝镁合金以及经过热处理的铝镁硅合金。抛光时应搅拌溶液或上、下移动阳极(20~30次/min,行程5~7cm/次)这样可以获得高度光亮表面;
配方2、配方4适用于铝及硬铝合金LY12;
配方3适用于铝、铝镁合金、铝锰合金以及硬铝合金LY1,LY2;
配方5适用于纯铝及铝镁合金LT66;配方6适用于铝硅合金压铸件。应该指出:
(1)碱性电化学抛光溶液虽可用于抛光L1,L2,L3等纯铝和LY66铝镁合金零件,但易在抛光表面生成半透明氧化膜。因此,必须把抛光后的零件浸入磷酸和铬酸的混合溶液(CrO3 10g/L,H3PO4 30mL/L)进行除膜,以降低其表面粗糙度。
(2)当抛光零件表面出现麻点、斑点、条纹或乳白色氧化膜时,可在下列(NaOH 100~150g/L,温度50~60℃,时间10~30s)碱液中溶去全部蚀点和氧化膜,以便重新抛光和回用。
(3)当抛光制件表面出现少量接触铜时,可把零件浸入下列(浓HNO32~5mL/L,CrO3 10~30 g/L,室温,时间30~120s)溶液中,溶解接触铜,以显出光亮表面。
二、化学抛光
铝及其合金的化学抛光工艺规范见表2-2-7。化学抛光溶液中,硝酸的浓度对抛光质量有重大的影响。当硝酸浓度过低时,反应速度低,抛光后的表面光泽较差且往往沉积出较厚的接触铜。硝酸浓度过高时,则容易出现点状腐蚀。磷酸浓度低时,不能获得光亮的表面,为了防止溶液被稀释,抛光前的零件,表面应干燥。醋酸可以抑制点状腐蚀,使抛光表面均匀、细致。硫酸的作用与醋酸相似,但效果略低于醋酸。由于硫酸成本低,挥发性小,因此,在生产中仍然应用得比较广泛。硫酸铵和尿素可以减少氧化氮的析出,并用助于改善抛光质量。少量的铜离子可以防止过腐蚀,从而提高了抛光表面的均匀性,但含铜过高往往会降低抛光表面的反光能力。铬酐可以提高铝锌铜合金的抛光质量,含锌、铜较高的高强度铝合金,在不含铬酐的溶液中,难以获得光亮的表面。
经化学抛光的零件,一般应在400~500g/L的硝酸中或在100~200g/L的铬酐溶液中,在室温下浸渍数秒至数十秒,以除去表面的接触铜。 表2-2-7 铝及铝合金化学抛光工艺规范
12345678磷酸(H3PO4)(密度1.70)77.580~857575~80 500 mL7860~70硫酸(H2SO4)(密度1.84)15.5 8.810~15 500 mL2040~30硝酸(HNO3)(密度1.50)62.5~58.83~560~65 mL 2 冰醋酸(CH3COOH) 10~15 氢氟酸(HF)15~20 mL 草酸 2.2 铬酸(CrO3) 2~5g/L硫酸铜(CuSO4·5H2O)0.5 0.02 0.5~5g 0.05 g/L硫酸铵((NH4)2SO4) 4.4 尿素((NH2)2CO) 3.1 硼酸(H3BO3)0.4 甘油1~2 mL 多硫化合物Sx 0.5~1g 两性离子表面活性剂 0.1~0.2 mL Al1~2g/LWXP-1 0.02M0.02g/LWXP-2 0.001N0.01~0.1g/LWXP-3 0.4SP0.02~0.04 g/L时间/min1~32~32~32~32s1~22~60.5~2温度℃100~10590~105100~12095~105室温100~12090~105110~120注:配方1适用于纯铝和含铜量较低的铝合金;
配方2适用于纯铝和铝镁铜合金LY12;
配方3适用于工业纯铝和铝镁合金LT66;
配方4适用于含铜、锌较高的高强度铝合金;
配方5适用于高硅铝合金ZL18;
配方6、配方7、配方8为无黄烟铝及铝合金化学抛光,WXP系列及M、N、SP系列均为浙江黄岩荧光化
用途:本品适用于铝及铝镁.铝锰合金的电化学镜面抛光,抛光亮度高,光泽持久。
特点: 抛光效率高,质量好,数分钟内可抛出高光泽。可以优先溶解掉金属表面的形变层位错,空穴聚积等电位组织,从而得到等电位表面,使铝及铝合金的耐蚀性能大大提高。抛光需要调压器、整流器、电解槽等装置。
用法:原液使用,铅版做阴极(负极),工件做阳极(正极),85-90度,电流密度15-50安培平方分米,电压15伏,时间5-8分钟。工艺流程:化学除油→热水洗→冷水洗→电解抛光→热水洗→冷水洗→钝化→冷水洗→热水洗→热纯水洗注:可根据实际情况,调整部分工艺流程。
注意:材质不同,工艺条件也不同,须根据实际情况调整。本品有腐蚀性,勿入眼、口,勿触皮肤;如误触,立即清水冲洗,严重者,按强酸烧伤就医;密封阴凉处保存,长期有效。
铝合金压铸后表面处理的方法有以下几种:
1、铝材磷化。通过采用SEM,XRD、电位一时间曲线、膜重变化等方法详细研究了促进剂、氟化物、Mn2+,Ni2+,Zn2+,PO4和Fe2+等对铝材磷化过程的影响。
2、铝的碱性电解抛光工艺。在NaOH溶液中加入适当添加剂能产生好的抛光效果。探索性实验还发现:用葡萄糖的NaOH溶液在某些条件下进行直流恒压电解抛光后,铝材表面反射率可以达到90%。
3、铝及铝合金环保型化学抛光。该技术要实现NOx的零排放且克服以往类似技术存在的质量缺陷。新技术的关键是在基液中添加一些具有特殊作用的化合物来替代硝酸。为此首先需要对铝的三酸化学抛光过程进行分析,尤其要重点研究硝酸的作用。
4、铝及其合金的电化学表面强化处理。铝及其合金在中性体系中阳极氧化沉积形成类陶瓷非晶态复合转化膜的工艺、性能、形貌、成分和结构,初步探讨了膜层的成膜过程和机理。该中性体系对铝合金有较好的适应性,防锈铝、锻铝等多种系列铝合金上都能较好地成膜。
5、YL112铝合金表面处理工艺技术。YL112铝合金广泛应用于汽车、摩托车的结构件。该材料在应用前需要进行表面处理,以提高其抗腐蚀性能,并形成一层容易与有机涂层结合的表面层,以利于随后的表面。
1、表面研磨抛光处理
利用机械、化学或电化学的方法,使工件表面粗糙度降低,以获得光亮、平整表面的加工方法。抛光工艺主要分为:机械抛光、化学抛光、电解抛光。铝件采用机械抛光+电解抛光后能接近不锈钢镜面效果,给人以高档简约、时尚的感觉。
2、表面喷砂抛丸处理
利用高速砂流的冲击作用清理和粗化金属表面的过程。这种表面处理能够使工件的表面获得一定的清洁度和不同的粗糙度,使工件表面的机械性能得到改善。
3、表面拉丝处理
金属拉丝是反复用砂纸将铝板刮出线条的制造过程。拉丝可分为直纹拉丝、乱纹拉丝、旋纹拉丝、螺纹拉丝。金属拉丝工艺,可以清晰显现每一根细微丝痕,从而使金属哑光中泛出细密的光泽,兼备时尚和科技感。
电解抛光系电化学的溶解过程,没有机械力的作用,因而不引起金属的表面变形,避免机械抛光时试样表面产生的变形层,从而真实地显示金相组织。电解抛光对试样磨光程度要求低(一般用800号水砂纸磨平即可),抛光速度快,效率高。电解抛光适用于有色金属及其他硬度低的单相合金,如铝合金、奥氏体不锈钢、高锰钢等。但电解抛光不适用于化学成分不均匀、显微偏析严重的金属及金属基体的非金属夹杂物的金相试样,用塑料镶嵌的试样也不宜采用电解抛光,因为电解抛光会造成局部腐蚀严重。
电解抛光的效率要比机械加工效率高,而且抛光后表面生成致密牢固的氧化膜,不会产生加工变质层,也没有残余应力,不受材料限制,生产中常被采用。
手工抛光铝合金需要用到的工具有:抛光膏,磨砂纸,和眼镜布。
1、先用粗的磨砂纸和抛光膏进行打磨抛光。
2、然后再用细的抛光膏进行抛光,完成后用眼镜布擦掉剩余的抛光膏,并用干净的眼镜布清洁金属表面。
3、注意要先用粗的磨砂纸和抛光膏把原来的粗的磨砂痕迹打磨干净后,才可以开始用细的抛光膏。
4、这样手工抛光就完成了,抛光完的金属面又光滑又明亮。
1.机械抛光,一种是手控机械抛光,传统的方法是装有抛光轮上进行。另一种是皮带抛光,是要把抛光的工件放在附有研磨材料的抛光皮带上摩擦达到抛光效果的一种抛光方法。
2.化学抛光,工件在化学溶液中浸泡,由于化学浸蚀作用,使表面微观突出的部分较凹洼部位优先溶解,达到平整和抛光效果的目的。广州贻顺化工旗下针对铜金属的化学抛光剂多达好几款,铍铜抛光剂、黄铜抛光剂、紫铜抛光剂、擦亮剂等。
3.电化学抛光,即电解抛光,其原理与化学抛光相似,也是靠选择性地溶解零件表面的微小凸出部分而产生光滑。其方法是将工件放入配制好的电解质溶液中,工件作阳极,用耐腐蚀导电性能好的材料作为辅助阴极,通电后工件表面即发生阳极电解。根据尖端放电的原理,工件表面微小凸出部分优先溶解。
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高纯铝片(99.99%)经过电解抛光,可以得到反射率近100%的镜面效果。铝片的纯度越高得到的反射率越高。常用的工艺有:磷酸-铬酸型,磷酸-硫酸-铬酸型〔巴特尔(Battelle)工艺〕,高氯酸-醋酸型,磷酸-硫酸-甘油型,氟硼酸型(Alzak工艺),碳酸钠-磷酸三钠型(Brytal工艺),氢氧化钾-铬酸型,硫酸-铬酸型(Aluflex、GIV)等。操作温度为室温至90℃,电流密度10~20A/dm2,有的工艺高达150A/dm2。用于铝合金金相显微组织试样的高氯酸电化学抛光工艺对铝合金显微组织的检验起到了重要作用,它对特殊的电化学抛光工艺的研发会有启发。
电解抛光的主要污染物是六价铬,近年来,随着环保意识的加强,不含铬酸的电解抛光处理液逐步盛行,不含铬酸的电解抛光处理液的主要问题是,对有些合金抛光不够亮。另外,铝合金在这种处理液中抛光后,不通电的条件下亮度会迅速下降,需要立即从处理液中取出,水洗,这给该工艺的广泛应用带来一定的影响。后来,有人在这种处理液中添加某种添加剂,使这两个问题有所缓解。
电解抛光工艺成熟,污染小,但工作电流大,成本高,目前用于高亮度、高装饰性铝件的加工。