CN108265299A - 一种添加金属钙离子二酸化学抛光液 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种无硝酸环保型铝合金二酸化学抛光液。涉及到一种以金属钙离子增加铝合金抛光亮度的方法。主要组成原料为：硫酸，磷酸两种无机酸。混合添加剂由硫酸铵，三乙醇胺，五水硫酸铜，和适量的金属钙盐组成。抛光过程完全无有害气体产生，型材铝件可获得镜面光亮效果。

Description

一种添加金属钙离子二酸化学抛光液

技术领域

本发明涉及一种铝合金表面处理技术，一种无硝酸成分的二酸化学抛液及其制备方法。该方法以添加金属钙离子无机盐来提高二酸抛光铝制品的光亮度。有益目的在于不牺牲抛光亮度的条件下，完全消除传统三酸抛光过程中，产生的氮氧化物黄色有害气体对环境和人体健康的损害。

背景技术

铝及其合金是一类容易实现表面处理的轻金属，阳极氧化又是铝合金常用成熟的表面处理技术。通过阳极氧化，可以在铝合金表面得到一层耐蚀、耐磨的多孔氧化物膜层。为了满足装饰性要求，提高铝制品的商业价值，需要在阳极氧化处理前和后道工序分别对铝制品进行抛光和染色处理。以化妆装饰品铝件上，应用最为充分。铝材质抛光件在日用五金，汽车装饰件。电子产品外壳等领域上的应用也十分活跃。

铝合金获得光亮表面可以有多种方法，包括机械抛光、电化学抛光，化学抛光。化学抛光操作简便，效率高，抛光成本低廉。而且化学抛光铝制品可以得到高反射率的镜面效果，这是机械抛光不能达到的装饰效果。但由于化学抛光是一种铝基材表面微凸和凹部位选择性腐蚀过程，所以，要想获得高光亮的效果，需要基材本身比较平整。因此一般可以先以物理机械抛光作为首道整平处理，再通过化学抛光来达到镜面整平的效果。

含硝酸三酸化学抛光处理液，在抛光过程中硝酸发生还原反应，释放低价氮氧化合物黄色有毒气体，会严重危害作业人员的身体和周围环境的健康。研究无硝酸、无黄烟，环境友好型铝合金化学抛光工艺来替代传统三酸抛光工艺受到是国内外学者的特别重视。如合肥华清表面处理公司的郑松林等人在专利号为CN102747369A中提到，利用op-10、AEO3等非离子表面活性剂，无机铵盐，再配合金属Cu离子等组分组成的一种无黄烟铝合金抛光液。日本小泉治夫发明了一种以钨化合物（钨酸钠或钨磷酸）作为缓蚀剂，偏磷酸盐为络合剂，配合Fe、Mo、Cu等金属离子作为光亮剂的一种无硝酸化学抛光液。江西理工大学的张聚国等人发明了一种高硅铝合金的化学抛光剂（CN104726868A）。配方中用高锰酸钾，过硫酸铵和双氧水来替代硝酸氧化剂，硫酸铁和表面活性剂作为光亮剂，专利中提到该配方对高硅铸造铝合金抛光效果好。

利用其他无机氧化剂来代替硝酸成分，难于达到三酸抛光处理效果，这是无硝酸抛光技术的难点之一。添加有机氧化剂，有机类的缓蚀剂（如胺类缓蚀剂）使铝合金缓慢有层次的腐蚀，可以出现较好的光亮效果，但该类抛光剂有以下两个弊端：首先有机类的氧化剂，缓蚀剂多数是有低毒的，或是在抛光过程中同样会释放有害气体。其次，在过热浓酸环境下，有机类的缓蚀剂不稳定，有机长链容易碳化，煮沸抛光液后，溶液变黑，抛光效果随着缓蚀剂的分解而失去，抛光效果不稳定，使用寿命短。

发明内容

本发明在无机铵盐，简单有机醇类表面活性剂的基础上，配合了多种金属离子。特点在于添加了适量钙金属离子来增加铝件的抛光亮度。发明了一种可以提供镜面光亮效果的不含硝酸的化学抛光液。

该发明的有益效果是配方化学药品原料环保低毒，抛光过程中不会产生任何有害气体，而且在煮沸抛光液，蒸发掉浓酸（磷酸，硫酸）吸收的水分后，不影响抛光效果，抛光液使用寿命长。经过本发明抛光液抛光后的铝制品，表面可以获得镜面光亮效果。

本发明抛光液原料组成与制备方法采用如下技术方案：

一种添加金属钙离子二酸化学抛光液。磷酸，硫酸二种无机酸按体积配比为3:2（600ml：400ml），以1升体积计算，各添加剂按体积配比有如下说明：

硫酸铵 9-11g

三乙醇胺 7-8ml

五水硫酸铜 0.2-2g

金属钙离子 适量。

一种添加金属钙离子二酸化学抛光液，所述硫酸质量百分比浓度为98%，磷酸质量百分比浓度为85%。

所述金属钙盐为碳酸钙，硫酸钙，磷酸钙的一种或几种，“适量”为抛光液微微浑浊时的添加量，使1升抛光液微微浑浊的添加量在0.1-0.5g钙离子。

所述的一种添加金属钙离子增亮二酸化学抛光液，五水硫酸铜的添加量进一步控制在0.5-1.0g/L为宜。

所述的一种添加钙离子增亮二酸化学抛光液，其制备过程按以下3个步骤进行：

（1）按配比将磷酸、硫酸混合，充分搅拌，待用；

（2）趁混合两酸时所放出热量，按配比依次添加硫酸铵，五水硫酸铜，三乙醇胺，使其完全溶解混合；

（3）最后添加适量的金属钙离子，使溶液微微浑浊即可。

一种添加金属钙离子二酸化学抛光液，获得镜面光亮时，使用抛光条件如下：

（1）首先待抛铝制品表面要求无厚的，不均匀的油脂，且没有经过喷砂（丸）等沙面工艺处理；

（2）抛光液升温至95-108℃；

（3）抛光时间持续45-75s，迅速取出铝件；

（4）漂洗掉表面带出酸液后，需要立即浸入稀硝酸中，除去表面黑灰。

按上述步骤配置的抛光液与工作条件进行铝件抛光处理，抛光过程完全无有害气体排出，得到的铝制品表面可以获得镜面光亮效果。

具体实施方法

通过下面具体的实施案例对本发明作进一步说明：

实施案列1

一种添加金属钙离子的铝合金二酸化学抛光液，其原料及用量配比按以下说明给出：

磷酸 600ml

硫酸 400ml

硫酸铵 8g

三乙醇胺 8ml

五水硫酸铜 0.8g

碳酸钙 0.2g

一种添加金属钙离子二酸化学抛光液需要按如下操作制备：

（1）按量将磷酸、硫酸混合，充分搅拌；

（2）加热混酸，按量依次添加硫酸铵，五水硫酸铜，使其完全溶解；

（3）待溶液缓冷后（60℃以下），按量添加三乙醇胺，碳酸钙。并搅拌均匀抛光液，待用。

一种添加金属钙离子二酸化学抛光液按如下条件使用：

（1）将机械抛光过的口红装饰铝壳件手工除油（机械抛光油脂）干净；

（2）将配好的抛光液升温到95℃；

（3）将除油干净的铝壳件完全浸入抛光液，45s后提出抛光槽，快速浸入清水槽，晃动工件，清洗掉表面酸液；

（4）浸入12%（v/v）的稀硝酸15-20s，来回晃动工件除尽表面黑灰后，水洗，烘干。

按上述制备步骤和使用条件得到的化学抛光薄铝壳件，表面无腐蚀点，可以获得镜面光亮效果（眼眉非常清晰）。从抛光液制备到抛光阶段，全程无有色、有害、刺激性气体产生，是真正的环保型化学抛光工艺。

实施案例2

一种添加金属钙离子二酸化学抛光液，其配槽原料及用量配比有如下说明：

磷酸 600ml

硫酸 400ml

硫酸铵 10g

三乙醇胺 10ml

五水硫酸铜 1.0g

碳酸钙 0.2g。

一种添加钙离子二酸化学抛光液需要按如下操作制备：

（1）按量将磷酸、硫酸混合，充分搅拌；

（2）加热混酸，按量依次添加硫酸铵，五水硫酸铜，使其完全溶解；

（3）待溶液缓冷后（60℃以下），按量添加三乙醇胺，碳酸钙。并搅拌均匀抛光液，待用。

一种添加金属钙离子二酸化学抛光液按如下条件使用：

（1）将配好的抛光液升温到98℃；

（2）将除油干净的铝管件浸入98℃的抛光液，60s后迅速提出浸入清水槽，清洗掉表面酸液；

（3）浸入12%的稀硝酸15-20s，来回晃动工件除尽表面黑灰后，水洗，烘干。

按上述操作步骤和使用、有害、刺激性气体产生。

实施案例三

一种添加金属钙离子铝合金二酸化学抛光液，其配槽原料及用量配比按以下给出：

磷酸 600ml

硫酸 400ml

硫酸铵 10g

三乙醇胺 8ml

五水硫酸铜 0.8g

硫酸钙 0.3g。

一种添加金属钙离子二酸化学抛光液需要按如下操作制备：

（1）按量将磷酸、硫酸混合，充分搅拌；

（2）加热混酸，按量依次添加硫酸铵，五水硫酸铜，使其完全溶解；

（3）待溶液缓冷后（60℃以下），按量添加三乙醇胺，碳酸钙。并搅拌均匀抛光液，待用；

一种添加金属钙离子二酸化学抛光液按如下条件使用：

（1）将配好的抛光液升温到95℃；

（2）将除油干净的铝板件浸入95℃的抛光液，60s后迅速提出浸入清水槽，清洗掉表面酸液；

（3）浸入12%（v/v）的稀硝酸15-20s，来回晃动工件除尽表面黑灰后，水洗，烘干。

按上述操作步骤和使用条件下的抛光液，适用于表面存在明显机械压痕的铝型材板件。抛光铝板件可以获得镜面光亮效果（眼眉清晰）。抛光液从制备到抛光阶段，全程无有色、有害、刺激性气体产生。

按上述制备步骤和使用条件下获得的铝型板材表面反射率在700以上。测试仪器为CS-300单角度光泽度计（满程为770）。

Claims (5)

1.一种添加金属钙离子二酸化学抛光液，主要原料为磷酸，硫酸两种无机酸，其特征在于，以1升体积计（磷酸600ml，硫酸400ml）添加剂组成及用量有如下说明：

硫酸铵 8~10g

三乙醇胺 8~12ml

五水硫酸铜 0.2~2g

金属Ca离子 适量。

2.根据权利1所述的一种添加金属钙离子二酸化学抛光液，其特征在于，所述的硫酸质量百分比浓度为98%，所述的磷酸质量百分比浓度为85%。

3.根据权利1所述的一种添加金属钙离子增亮二酸化学抛光液，其特征在于：钙金属盐为碳酸钙、硫酸钙、磷酸钙的一种或几种。

4.“适量”为抛光液微微浑浊时的用量，使1升抛光液微微浑浊的Ca离子添加量在0.1~0.5g。

5.如权利1所述的一种添加金属钙离子二酸化学抛光液，其特征在于，五水硫酸铜的添加量进一步控制在0.5-1.0g为宜。