鋁合金堿性拋光液配方分析
發(fā)布時間:2012/8/20 19:45:39 來源：朱工 字體: 
堿性拋光液廣泛應(yīng)用于金屬表面處理；禾川化工專業(yè)從事拋光液配方分析，配方檢測、配方還原、成分分析，配方研制，為拋光液相關(guān)企業(yè)提供整套配方改進技術(shù)解決方案一站式服務(wù)。
一.背景
鋁材酸性拋光過程中有大量的黃煙逸出，污染環(huán)境，因此對環(huán)境無污染化學(xué)拋光工藝堿性拋光應(yīng)運而生。
堿性拋光有其獨特優(yōu)點：拋光液成本低，對槽體設(shè)備的腐蝕小，設(shè)備造價低，特別是廢水處理簡單。與酸性拋光相比：鋁型材在堿性溶液中腐蝕速度極大，致使拋光時間不能過長（往往只有幾十秒），否則產(chǎn)生麻點或嚴重失重，不適合大型鋁型材的工業(yè)拋光生產(chǎn)；其次，堿性溶液拋光后表面的光亮度不大，拋光質(zhì)量亦低于酸性拋光后的質(zhì)量，因而其應(yīng)用受到限制。所以，降低鋁的腐蝕速度，提高拋光光亮度是堿性化學(xué)拋光的關(guān)鍵。
二.鋁合金堿性拋光液
2.1鋁合金堿性拋光液組成：
1）主鹽
通常選用氫氧化鈉作為堿性拋光液的腐蝕劑，因為NaOH的質(zhì)量濃度為300 g/L比較合適，若過小則達不到所要求的拋光效果，若過大則容易發(fā)生過腐蝕，造成失重嚴重，鋁片局部產(chǎn)生麻點。而當質(zhì)量濃度控制在300 g/L時拋光效果最佳，拋光時間足夠長。因此，選擇NaOH的質(zhì)量濃度為300 g/L。
2）緩蝕劑
采用單一或復(fù)合緩蝕劑來降低鋁合金在堿性化學(xué)拋光液中的腐蝕速度,并通過添加表面活性劑在拋光液表面形成泡沫來抑制堿霧的逸出.這種由緩蝕劑、表面活性劑組成的復(fù)合添加劑還具有潤濕、整平增光的作用。
3）無機緩蝕劑
以硅酸鈉(30g/L)為緩蝕劑的拋光液對鋁片拋光的光澤度隨著時間延長而減弱，當時間超過40 s時，腐蝕嚴重;其次，溫度升高，硅酸鈉的拋光效果變得較差，時間延長，效果更差，產(chǎn)生較多的麻點。
以SnCl2(20g/L)和硅酸鈉(10g/L)為復(fù)合緩蝕劑的拋光液對鋁片拋光光澤度較小。當溫度為70~90℃，拋光時間超過40 s時，發(fā)生嚴重的點腐蝕，在表面形成大量的小凹斑。溫度越高產(chǎn)生凹斑的速度越快。其原因可能是試樣表面的凹處沒有鈍化膜，即沒有稠性膜形成，鋁很快溶解，因而產(chǎn)生了大量的麻點。
以鉬酸銨(20 g/L)和硅酸鈉(10 g/L)為緩蝕劑的拋光液在溫度70~80℃時對鋁片拋光的光澤度，當拋光時間為20~50 s時較大，此后腐蝕加重;在溫度為80~90℃范圍拋光效果比在70~80℃的要好，說明溫度升高，有利于鋁材的化學(xué)拋光。從表3可知，該拋光液拋光的鋁材在70~80℃時失重較小;而在80~90℃時失重大。因此，用該拋光液拋光鋁材時，宜采用工作溫度為80~90℃，時間為20~50 s。
4）有機緩蝕劑
硫脲在60~70℃時，拋光效果很好，且拋光效果穩(wěn)定，能達到較長的拋光時間80~100 s。這說明溫度降低，拋光速度(即鋁的溶解速度)減慢；另外低溫條件下鋁合金的表面在拋光時，形成了一薄層稠性的粘膜或鈍化膜，保護凹處，避免溶解過快，而表面微觀凸處的溶解速度顯著大于凹處的溶解速度，降低了表面的粗糙度，使鋁合金表面趨于平整而光亮。因此，以硫脲為緩蝕劑的拋光液對鋁材進行拋光時溫度應(yīng)控制在80℃以下。
5）混合緩蝕劑
以六次甲基四胺(20g/L)和硅酸鈉(10g/L)為緩蝕劑的拋光液對鋁片拋光的光澤度較大，但拋光時間不能過長，否則發(fā)生過腐蝕；六次甲基四胺緩蝕劑拋光的最佳溫度范圍是80~90℃，在該溫度下最適宜的拋光時間是20~50s。研究發(fā)現(xiàn)，以六次甲基四胺為緩蝕劑的拋光液對鋁合金的拋光的失重，在70~80℃及80~90℃時，其失重率都很大，致使鋁大量損耗。
以硫脲(20 g/L)和硅酸鈉(10 g/L)為緩蝕劑的拋光液對鋁片拋光效果較好。在70~80℃時的拋光效果比80~90℃的要好，在10~60 s內(nèi)能得到較大的拋光光澤度;而在80~90℃內(nèi)拋光效果不太好，隨時間延長效果更差。造成這種反差的原因可能是，低溫時鋁合金的表面在拋光時，硫脲、硅酸鈉、表面活性劑在試樣表面形成了一薄層稠性的粘膜，以保護凹處，避免溶解過快;而在溫度升高時，薄層稠性的粘膜溶解，所以，在80~90℃時拋光效果普遍不好。
三常見鋁合金堿性拋光液配方
堿性拋光液配方1：
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組成 |
含量（g/L） |
成分作用 |
|
NaOH |
250~300 g/L |
堿性腐蝕劑 |
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NaNO3 |
200~250 g/L |
/ |
|
Na2SiO3 |
10~15 g/L |
緩蝕劑 |
|
硫脲 |
15~25 g/L |
緩蝕劑 |
|
十二烷基硫酸鈉 |
1.5~1.8 g/L |
潤濕劑 |
|
水 |
加至1L |
/ |
此拋光液的工作溫度60~70℃;拋光時間80~100 s。使用復(fù)配緩蝕劑的拋光效果好，工藝簡單，拋光速度快；同時，廢水處理簡單，適宜于小型鋁合金工件拋光。
堿性拋光液配方2：
鋁合金堿性研磨拋光液：由磨料I、磨料II、表面活性劑、PH調(diào)節(jié)劑以及去離子水組成。
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組成 |
百分含量 |
成分作用 |
|
水溶性二氧化硅 |
20~40% |
磨料，粒徑小于100nm |
|
氣相二氧化硅 |
5~15% |
磨料，粒徑為100~300nm |
|
脂肪醇聚氧乙烯醚(0-20) |
0.5~2% |
表面活性劑 |
|
四甲基氫氧化胺 |
3~10% |
PH調(diào)節(jié)劑 |
|
水 |
余量 |
/ |
其中表面活性劑為聚合度為20的脂肪醇聚氧乙烯醚(0-20)、聚合度為25的脂肪醇聚氧乙烯醚(O-25)或者聚合度為40的脂肪醇聚氧乙烯醚(O-40)、月桂酞單乙醇胺中的一種；PH調(diào)節(jié)劑為無機堿（氫氧化鉀、氫氧化鈉）或有機堿（三乙醇胺、四經(jīng)基乙二胺、六經(jīng)基丙基丙二胺乙二胺、四甲基氫氧化胺）中的一種或多種。
四.市面常見拋光液的種類:
硅材料拋光液、藍寶石拋光液、砷化鎵拋光液、鈮酸鋰拋光液、鍺拋光液、集成電路多次銅布線拋光液、集成電路阻擋層拋光液、研磨拋光液、電解拋光液、不銹鋼電化學(xué)拋光液,不銹鋼拋光液、石材專用納米拋光液、氧化鋁拋光液、銅化學(xué)拋光液、鋁合金拋光液、鏡面拋光液、銅拋光液、玻璃研磨液、藍寶石研磨液、酸性拋光液、鋁材拋光液、金剛石拋光液、鉆石拋光液、單晶體鉆石研磨液、拋光膏
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