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高端镜面型材生产工艺之化学抛光-铝制品表面处理

2019/3/31 20:12:29

铝材抛光是开发铝材多品种、多色系、光亮浅色调和多彩铝的基础。是改变铝材色调单一现状,提高铝材表面装饰效果的关键工艺。亦是铝材更新换代与增值的主要途径。化学抛光具有工艺简单,抛光速度快,铝耗低。可用于复杂工件,不用电力,投资少等特点。因此,国外已应用了100多年。三酸抛光可得到镜面光亮效果。但在抛光过程中,产生有毒气体NO、NO2与酸雾,需妥善处理,同时槽液维护有一定的难度。二酸抛光的光亮度略低于三酸抛光,但抛光工仵表面平滑细腻,光亮均匀的效果已很佳,仅次于三酸抛光。由于抛光过程没有有毒气体产生,酸雾亦较轻,所以更具发展前途。 为了得到稳定的、高亮度品质及减少缺陷的产生,抛光工艺必须严格控制:三酸抛光配方、二酸抛光配方。

1. H3PO4(磷酸)含量:

H3PO4是抛光槽液的主体,通过粘度效应,使铝表面形成镜面效果。其含量越高,镜面效果越明显。因此,H3PO4含量是保持抛光亮度的关键因素。一般生产上要求H3PO4 65%。配槽初期,H3PO4浓度较容易控制在65%以上,随着AL3+及杂质含量的增高,H3PO4浓度就难达到以上要求。当AL3+含量达到上限时,H3PO4浓度会降到55%左右,影响了抛光效果。这时可通过增加H2SO4或提高比重来维持槽液的粘度。因此,工业铝型材必须通过对槽液的日常维护及槽液合理的更新做到科学化管理,才能保持化抛工艺的稳定性。

2.HNO3(硝酸)、 H2SO4(硫酸)、及AL3+、CU2+含量:

HNO3是直接参与反应的主要成份,其含量必须严格控制,一般为3.2~3.7%, HNO3浓度太高,不仅会产生大量黄烟,而且反应过于剧烈,难以控制,容易产生过腐蚀,起砂以及流痕等缺陷。HNO3浓度偏低,难以达到最佳亮度。其性能活跃,较易挥发。槽液不生产时,尽量降低温度。生产时,检测其含量,便于质量控制。

H2SO4在槽液中起调节和缓冲作用。在配槽液初期,H2SO4含量可以很低,工业铝型材甚至不加H2SO4。随着AL3+的增加,抛光铝材表面会出现流痕等缺陷。这时可以通过添加适量的H2SO4来解决此问题。一般而言,当AL3+浓度在20~40g/l时,H2SO4浓度控制在9~13%。在AL3+低时偏下限。AL3+高时,H2SO4浓度偏上限。AL3+是抛光过程中的副产品,在AL3+含量较低时,能对反应速度起缓冲作用,使反应易于控制。当AL3+高过20g/l时会使槽液粘度增加,从而引起流痕等缺陷,以及因粘度增加,使带出量增多而导致成本上升等一系列问题。当AL3+含量高于45g/l时,会造成槽液中结晶析出,影响产品质量。因此,一般要求AL3+ 30g/l。生产过程中可通过铝材带出达到平衡。

三酸槽液中添加Cu2+对抛光有提高亮度的作用,一般添加量控制在0.02~0.05%之间。过量则会产生难以清洗和少量凹点等缺陷。对于生产6463合金的化学抛光槽,一般情况下,不需添加Cu2+,因为6463合金中Cu2+的含量达0.13%以上,在实际生产中化学抛光铝的消耗约6kg/T。

3. 槽液的比重和温度:

槽液的比重和温度是槽液工艺的二个重要指标。比重越高,温度越高。抛光铝材亮度越好,但比重过高会造成槽液结晶,晶粒粘附铝材表面造成缺陷。

温度太高,造成反应过快,易产生腐蚀。因此,槽液的比重和温度的设 定要保持可操作性和保证质量的稳定性。一般比重控制在1.68-1.77(常温下)之间。槽液浓度小了,应将槽液加热到100-110℃,保持数小时,蒸发掉部份水份来升高密度,也可在允许范围内加入硫酸来增加密度。密度太大,应补加回收液或磷酸调节,密度应每天测定一次,槽液温度控制在105 5℃为宜。

4. 转移时间:

铝合金型材化学抛光后,从抛光槽液提出转移到水槽的时间超过某一数值,由于硫酸铝的沉积而产生了流痕,流痕主要发生在泡沫滑落较快的地方。因为型材从抛光槽中提出时,粘附在表面的三酸液膜在Cu2+的作用下继续同铝反应,工业铝型材硝酸浓度随着时间的增长而不断下降,硫酸浓度几乎不变,此时又没有可补充的硝酸和水份,于是从型材表面溶解下来的铝离子就变成硫酸铝。随着转移时间的延长,水份不断挥发,硫酸铝达到了其溶解的极限后就沉淀在型材的表面,形成了流痕。

加入某些抛光添加剂可以延长转移时间。如果没有加入添加剂,要想将流痕控制在0-1级范围内,转移时间必须小于30s。这在大产品生产中是难以办到的。加入抛光添加剂后,转移时间可延长到70s。流痕等级控制在0-1级范围内

 
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