CN101851470A - 一种化学抛光液及抛光方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种化学抛光液，该抛光液包括硫酸、双氧水、乙酸、辅助氧化剂、光亮剂和调整剂，所述抛光液的PH为1～3。本发明的抛光液成分简单，管控容易，且所得到的化学抛光面光亮度高、表面平整，可达到镜面抛光效果。可以广泛的应用于铜锌合金表面的抛光。

Description

一种化学抛光液及抛光方法

技术领域

本发明涉及一种化学抛光液及其抛光方法，尤其涉及一种铜锌合金化学抛光液及其抛光方法。

背景技术

合金，如铜锌合金、不锈钢等被广泛用于制造电子产品零部件等精密产品中，在零部件生产后期常常需要采用电镀、焊接、封装等工艺。然而合金表面在前期制造过程中容易产生油脂附着，并且合金表面也会氧化而形成一层比较致密的氧化膜，这些都会直接影响到合金后续生产的良品率，所以在进行后续加工之前必须对合金进行表面处理，去除表面油脂、氧化膜并提高素材的表面平整和光亮，保证产品的最终良品率。

现有的抛光技术中，化学抛光、电化学抛光及机械抛光为主要的三种方式。其中化学抛光以抛光效果均匀等优点而得到广泛的应用，但目前被广泛采用的硝酸-盐酸体系的化学抛光工艺会产生“黄烟”等有毒有害气体，污染环境和危害人体健康。

发明内容

本发明要解决的技术问题是现有的合金化学抛光液中硝酸-盐酸体系的化学抛光工艺会产生“黄烟”等有毒有害气体，污染环境和危害人体健康的缺陷，从而提供了一种不会产生“黄烟”的抛光溶液。

本发明提供了一种化学抛光液，包括硫酸、双氧水、乙酸、辅助氧化剂、光亮剂和调整剂，所述抛光液的PH为1～3。

本发明要解决的技术问题是现有的合金化学抛光液中硝酸-盐酸体系的化学抛光工艺会产生“黄烟”等有毒有害气体，污染环境和危害人体健康的缺陷，从而提供了一种不会产生“黄烟”的抛光方法。

本发明还提供了一种化学抛光方法，主要包括以下步骤：

a.化学抛光：将待抛光基材浸渍于化学抛光溶液中进行抛光处理；

b.后处理：抛光完成后，将基材进行酸洗、水洗、烘干；

所述化学抛光液为本发明所述的化学抛光液。

本发明采用硫酸和双氧水体系，配合适当的辅助氧化剂、乙酸及调整剂，完成了对合金的化学抛光，避免了抛光过程中产生的NO_x、SO₂等有害气体，减少了对环境的污染和对操作人员身体的损害。另外，使用本发明的化学抛光液对金属表面进行化学抛光得到的化学抛光面光亮度高、表面平整，可达到镜面抛光效果。

具体实施方式

一种化学抛光液，包括硫酸、双氧水、乙酸、辅助氧化剂、光亮剂和调整剂，所述抛光液的PH为1～3。

根据本发明提供的化学抛光液，在优选情况下，在所述化学抛光液中，所述硫酸的含量为15～70ml/L，所述双氧水的含量为150～200ml/L，所述乙酸的含量为150～200ml/L，所述辅助氧化剂的含量为40～80ml/L，所述光亮剂的含量为3～5g/L，所述调整剂的含量为100～200ml/L。

根据本发明所述的化学抛光液，所述光亮剂为硫脲、苯并三氮唑、香豆素、磺胺、磷酸二氢锌、壬基酚聚氧乙烯醚、脂肪醇聚氧乙烯醚中的至少两种。光亮剂可以起到使抛光后的基材表面更均匀，增加光亮度和整平作用。

根据本发明所述的化抛光液，所述调整剂为硅油、乙酰苯胺、聚氧乙烯脂肪胺、丙烯醇、丙三醇、液态石蜡中的一种或几种。所述调整剂使抛光反应缓慢而均匀的进行，保证了合金抛光后的表面效果，提高合金抛光后的表面平整度和光亮度。

根据本发明所述的化抛光液，所述辅助氧化剂为磷酸、焦磷酸、三聚磷酸、草酸、苯甲酸、柠檬酸中的一种或几种。辅助氧化剂的加入不仅有效地减少了氧化剂的使用量，降低了溶液反应对氧化剂的依赖性，更重要的是增加反应溶液的使用寿命，使抛光时间和效果能够得到控制。

尽管只要含有硫酸、双氧水、乙酸、辅助氧化剂、光亮剂和调整剂，并且PH为1～3的抛光液即可实现本发明的目的，但是为了达到更好的抛光效果，在优选情况下，本发明所述的抛光液还包括缓蚀剂，所述缓蚀剂的含量为10～20ml/L。所述缓蚀剂为油酸二乙醇胺、硅酸钠、咪唑、烷基苯磺酸钠、三乙醇胺、苯骈三氮唑中的一种或几种。所述缓蚀剂是降低抛光的速度，有利于抛光时间和效果的控制。

尽管只要含有硫酸、双氧水、乙酸、辅助氧化剂、光亮剂和调整剂，并且PH为1～3的抛光液即可实现本发明的目的，但是为了达到更好的抛光效果，在优选情况下，本发明所述的抛光液还包括稳定剂，所述稳定剂的含量为50～100ml/L。所述稳定剂为乙二醇、十二烷基磺酸钠、氨基磺酸、草酸钠、聚乙二醇、木质磺酸中的至少两种。所述稳定剂的作用在于降低和稳定抛光液中氧化剂的分解速度，同时提高合金抛光后的光亮度。

本发明还提供了一种化学抛光方法，主要包括以下步骤：

a.化学抛光：将待抛光基材浸渍于化学抛光溶液中进行抛光；

b.后处理：抛光完成后，将基材进行酸洗、水洗、烘干；

所述化学抛光液为本发明所述的化学抛光液。

在进行化学抛光前，可以对待抛光基材进行前处理，所述前处理包括除油、酸活化、三联水洗等对合金的初始表面清洁。

所述除油包括一次进行全能除油、电解除油、酸性除油。在所述化学抛光的同时缓慢晃动基材或搅动抛光液，可以使工件表面形成的气泡更为均匀，从而抛光后的表面更均匀。

所述的抛光液及抛光方法有效地保证了合金工件抛光后的表面平整度和光亮度，对合金的物理和化学性能无任何影响，为后续的电镀或焊接等工艺创造了有利条件。

本发明的抛光液应用于铜锌合金有更好的效果，本发明的实施例以铜锌合金为例加以说明。

下面采用实施例的方式对本发明进行进一步详细地描述。

实施例1

1、依下述组分配制化学抛光液：

硫酸50ml/L，双氧水150ml/L，乙酸150ml/L，磷酸80ml/L，硫脲2g/L、苯并三氮唑1g/L，乙酰苯胺150ml/L，加水至1升，测得PH为2.1。

2、前处理过程

产品检验：测量铜锌合金工件尺寸并做相应标记。

上件：将铜锌合金工件固定在挂具上，待用。

除油除脂：将铜锌合金工件(抛光前的尺寸19.00mm×6.25mm×1.325mm)依次进行全能除油(10％全能除油剂，处理1min)、电解除油(60g/L除油剂，45℃，处理30s)、酸性除油(20％酸性除油剂+3％磷酸，处理1min)，经过处理以去除表面的油脂及脏污。

三联水洗：将除油除脂后的铜锌合金工件置入三联水洗槽中，经过三次漂洗彻底清除铜锌合金工件表面的污染物。

酸活化：将水洗后的铜锌合金工件用3％(体积百分含量)的稀硫酸浸泡1min，以去除铜锌合金工件表面氧化膜和残留物。

三联水洗：将酸活化的铜锌合金工件置入三联水洗槽中，经过三次漂洗彻底清除铜锌合金工件表面污染物和残留物。

3、化学抛光：经过预处理后，将铜锌合金样品在室温(25℃)下浸渍于抛光液中5min，轻度摆动铜锌合金，取出样品浸于稀硫酸溶液中10s，酸化去膜后水冲洗、烘干，得到镜面抛光效果样品。

具体步骤为：

化学抛光：将三联水洗后的铜锌合金工件置入化学抛光槽中3min，同时保持轻微摆动。

纯水漂洗：将化学抛光后的铜锌合金工件置入纯水槽中，经过漂洗清除化学抛光工序带入的污染物。

酸洗去膜：将纯水漂洗后的铜锌合金工件用3％(体积比)的稀硫酸浸泡10s，以去除铜锌合金工件化学抛光后形成的氧化膜。

三联水洗：将酸洗后的铜锌合金工件置入三联水洗槽中，经过三次漂洗彻底清除前面工序产生的污染物和表面残留物。

切水：将浸泡后的铜锌合金工件用风机吹掉表面的水，使产品表面干燥。

烘干：将切水后的铜锌合金工件用烤箱快速充分干燥。

下件：烘干后的铜锌合金工件从挂具上取下。

实施例2

1、依下述组分配制化学抛光液：

硫酸15ml/L，双氧水180ml/L，乙酸200ml/L，三聚磷酸80ml/L，磷酸二氢锌2g/L、壬烷基酚聚氧乙烯醚3g/L，丙三醇200ml/L，咪唑20ml/L，草酸钠80ml/L，加水至1升，测得PH为1.9。

2、经过预处理后，将铜锌合金样品在室温(25℃)下浸渍于抛光液中3min，轻度摆动铜锌合金，取出样品浸于稀硫酸溶液中10s，酸化去膜后水冲洗、烘干，得到镜面抛光效果样品。

化学抛光实验具体工艺流程同实施例1，铜锌合金工件的尺寸抛光前的尺寸18.89mm×6.17mm×1.318mm。

实施例3

1、依下述组分配制化学抛光液：

硫酸70ml/L，双氧水200ml/L，乙酸150ml/L，柠檬酸60ml/L，香豆素2g/L、磺胺2g/L，聚氧乙烯脂肪胺100ml/L，苯骈三氮唑15ml/L，木质磺酸50ml/L，加水至1升，测得PH为1.9。

2、经过预处理后，将铜锌合金样品在室温(25℃)下浸渍于抛光液中3min，轻度摆动铜锌合金，取出样品浸于稀硫酸溶液中10s，酸化去膜后清水冲洗、烘干，得到镜面抛光效果样品。

化学抛光实验具体工艺流程同实施例1，铜锌合金工件的尺寸为标准工件尺寸18.97mm×6.25mm×1.328mm。

实施例4

1、依下述组分配制化学抛光液：

硫酸50ml/L，双氧水150ml/L，乙酸150ml/L，草酸80ml/L，硫脲2g/L，磷酸二氢锌1g/L，硅油150ml/L，烷基苯磺酸钠15ml/L，氨基磺酸80ml/L，加水至1升，测得PH为2.0。

2、经过预处理后，将铜锌合金样品在室温(25℃)下浸渍于抛光液中3min，轻度摆动铜锌合金，取出样品浸于稀硫酸溶液中10s，酸化去膜后清水冲洗、烘干，得到镜面抛光效果样品。

化学抛光实验具体工艺流程同实施例1，铜锌合金工件抛光前的尺寸为19.10mm×6.30mm×1.280mm。

实施例5

同实施例4，铜锌合金工件的尺寸为19.00mm×6.24mm×1.330mm。

实施例6-10

同实施例4，抛光时间为5min，铜锌合金抛光前的尺寸分别为19.19mm×6.20mm×1.340mm、18.99mm×6.25mm×1.318mm、19.00mm×6.25mm×1.326mm、19.07mm×6.23mm×1.320mm、19.00mm×6.24mm×1.340mm。

对比例1

1.依下述组分配制化学抛光液：

硝酸300～400ml/L，硫酸300～400ml/L，盐酸50～100ml/L，尿素40～60g/L，加水至1L。

2.经过预处理的铜锌合金工件，在室温下浸置于抛光液中，反应剧烈，伴随大量气泡产生，有微量刺激性气体和黄烟产生；由于反应过快极易产生过腐蚀现象。

抛光前的工件尺寸为19.00mm×6.25mm×1.350mm，反应前后尺寸数值及抛光后的反射率数据。

测试方法

1.采用千分尺测量工件的长度、宽度、厚度三个方向的数值变化，每个方向至少测试3次，并取平均值。

2.采用反射率测量仪表征金属工件表面抛光后的反射率数值，反射率数值与光亮度成正比。

表1

从表1可知在实施例1～实施例10中，各个方向的前后尺寸变化均小于0.10mm；对比例1中各个方向的前后尺寸变化中，其中长度方向的变化为0.12mm，说明腐蚀比较严重。

从实施例1-10和对比例的比较中可以得出，与对比例相比，本发明的实施例不会产生“黄烟”。

Claims (10)

1.一种化学抛光液，包括硫酸、双氧水、乙酸、辅助氧化剂、光亮剂和调整剂，所述抛光液的PH为1～3。

2.根据权利要求1所述的化学抛光液，各组分的含量分别为，

硫酸        15～70ml/L，

双氧水      150～200ml/L，

乙酸        150～200ml/L，

辅助氧化剂  40～80ml/L，

稳定剂      50～100ml/L，

光亮剂      3～5g/L，

调整剂      100～200ml/L。

3.根据权利要求1所述的化学抛光液，所述光亮剂为硫脲、苯并三氮唑、香豆素、磺胺、磷酸二氢锌、壬烷基酚聚氧乙烯醚、脂肪醇聚氧乙烯醚中的至少两种。

4.根据权利要求1所述的化学抛光液，所述调整剂为硅油、乙酰苯胺、聚氧乙烯脂肪胺、丙烯醇、丙三醇、液态石蜡中的一种或几种。

5.根据权利要求1所述的化学抛光液，所述辅助氧化剂为磷酸、焦磷酸、三聚磷酸、草酸、苯甲酸、柠檬酸中的一种或几种。

6.根据权利要求1所述的化学抛光液，还包括缓蚀剂，所述缓蚀剂的含量为10～20ml/L。

7.根据权利要求6所述的化学抛光液，所述缓蚀剂为油酸二乙醇胺、硅酸钠、咪唑、烷基苯磺酸钠、三乙醇胺、苯骈三氮唑中的一种或几种。

8.根据权利要求1所述的化学抛光液，还包括稳定剂，所述稳定剂的含量为50～100ml/L。

9.根据权利要求8所述的化学抛光液，所述稳定剂为乙二醇、十二烷基磺酸钠、氨基磺酸、草酸钠、聚乙二醇、木质磺酸中的至少两种。

10.一种化学抛光方法，其特征在于，主要包括以下步骤：

a.化学抛光：将待抛光基材浸渍于化学抛光溶液中进行抛光；

b.后处理：抛光完成后，将基材进行酸洗、水洗、烘干；

所述化学抛光液为权利要求1-9任意一项所述的化学抛光液。