CN108411305A - 一种防止流痕产生的铝合金抛光添加剂、铝合金抛光液以及抛光工艺 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种防止流痕产生的铝合金抛光添加剂、铝合金抛光液以及抛光工艺，涉及金属表面处理技术领域，以解决用现有的两酸抛光液对铝合金进行抛光处理后，铝合金表面产生流痕的问题，铝合金抛光添加剂包括以质量百分比计算的如下组分：光亮促进剂 75‑80%，氧化剂 15‑20%，缓蚀剂 2‑6%，增稠剂 1‑2%，非离子型环氧丙烷缩合物PPG 0.01‑0.02%，实现上述技术方案，在铝合金抛光的过程中，通过添加剂中特殊组份的相互作用，在铝合金抛光后滤干的过程中，能够防止抛光液沿铝合金表面滴落时发生持续腐蚀而导致铝合金表面产生流痕的情况发生，增强了光亮效果，能够提高成品率。

Description

一种防止流痕产生的铝合金抛光添加剂、铝合金抛光液以及 抛光工艺

技术领域

本发明涉及金属表面处理技术领域，尤其涉及一种防止流痕产生的铝合金抛光添加剂以及抛光工艺。

背景技术

铝合金化学抛光是指利用其在酸性或碱性电解质溶液中的选择性自溶解作用，以降低其表面粗糙度、pH值的化学加工方法，这种抛光方法具有设备简单、不受制件外型尺寸限制，抛光速度快和加工成本低等优点。

传统的铝合金抛光大都采用“三酸”工艺，即将铝合金放置在由磷酸、硫酸和硝酸共同组成的抛光液内进行抛光，由于三酸抛光液中所含的硝酸是强氧化剂，而铝具有强还原性，故当将铝合金放置在三酸抛光液内时，硝酸分解速度极快，且会产生大量黄烟，从而对环境造成污染，同时硝酸浓度的上下波动会造成抛光铝合金表面亮暗交替，成品率低。

而现有的铝合金抛光通常是采用“两酸”工艺，即将铝合金放置在90-100摄氏度的、以磷酸-硫酸为基础的两酸抛光液中产生较强的侵蚀作用，从而在铝合金表面形成平滑无定型的晶体结构，同时不断产生侵蚀、钝化、扩散的循环过程，进而使铝材得到平整光亮的表面。

由于两酸抛光液中不含有硝酸，在不含有硝酸的前提下，抛光过程中铝材表面难以产生钝化作用，从而导致侵蚀反应过于强烈，即使在工件出槽之后，也仍会有侵蚀反应存在，而对于使用较久的槽液，其溶解下来的铝更多，槽液比重增大，在将铝合金转移至水洗槽的过程中腐蚀仍在进行，粘附在工件表面的槽液在重力作用下向下滑落，有的地方慢，有的地方快，因此在铝材表面会留下明暗交错的横向或纵向条纹流痕，即产生转移性腐蚀，若抛光温度过高，流痕则会变成明暗不同的花纹，严重影响外观，使产品报废率大大提高。

在现有工艺中，为防止流痕的产生，通常采取的操作都是快速转移法，即将铝合金由抛光液槽转移至水洗槽的时间控制在30秒以内，但是现有工艺中使用机械转移的整个过程往往需要60秒以上，因此快速转移仅适合手动操作，不适合机械操作。

故需要开发一种抛光添加剂，以解决铝合金在出槽后，抛光液残留在铝基体上继续侵蚀铝合金而导致铝合金表面产生流痕的问题。

发明内容

本发明的第一个目的在于提供一种防止流痕产生的铝合金抛光添加剂，具有能减少铝合金表面的流痕，增强光亮效果，提高成品率的优点。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种防止流痕产生的铝合金抛光添加剂，其包括以质量百分比计算的如下组分：

光亮促进剂 75-80%

氧化剂 15-20%

复合缓蚀剂 2%-6%

增稠剂 1-2%

非离子型环氧丙烷缩合物PPG 0.01-0.02%。

实现上述技术方案，在铝合金抛光的过程中，通过添加剂中特殊组份的相互作用，在铝合金抛光后滤干的过程中，能够防止抛光液沿铝合金表面滴落时发生持续腐蚀而导致铝合金表面产生流痕的情况发生，增强了光亮效果，能够提高成品率，

在抛光过程中，光亮促进剂中的金属离子在铝合金表面的凹陷处还原，从而可以阻止凹陷处的腐蚀，使得凸起部位溶解速率明显高于凹处，进而起到平整光亮铝合金表面的作用，

氧化剂能够吸附在铝合金表面，一方面氧化剂吸附在铝合金表面的凹陷处，可以进一步降低凹陷处的溶解速率，另一方面氧化剂可以加速粘性液膜形成，从而改善铝合金表面性能，

通过采用复配缓蚀剂，可以利用缓蚀剂之间的协同效应，在铝合金表面形成多元保护膜从而产生协同缓释作用，

非离子型环氧丙烷缩合物PPG作为表面活性剂，表面活性剂的加入能够对铝合金表面起到润湿的作用，从而促进气泡快速析出，消除表面斑点的产生，进而提高工件表面的质量，

通过表面活性剂与缓蚀剂的协同作用，可以湿润铝合金表面，同时在铝合金表面形成具有粘性的泡沫，从而可以防止槽液在铝合金表面的加速下滑形成流痕，

增稠剂的加入能够进一步地增强在铝合金表面形成的泡沫的粘性，从而进一步减缓槽液在铝合金表面的下滑速度。

进一步地，所述光亮促进剂为金属镁的复合盐。

实现上述技术方案，镁离子具有较强的还原性，故镁离子在铝合金表面的凹陷处发生的还原反应较为强烈，从而可以使得凸起部位溶解速率明显高于凹处，从而起到平整光亮铝合金表面的作用，选用金属镁的复合盐作为光亮促进剂，光亮效果好，且成本较低，同时轻金属还具有环保优势。

进一步地，所述氧化剂为磷酸盐。

实现上述技术方案，选用磷酸盐作为氧化剂，具有成本较低的优点。

进一步地，所述复合缓蚀剂包括以质量百分比计算的如下组分：

苯并三氮唑 1-2%

ATPM 2-3%。

实现上述技术方案，苯并三氮唑可明显抑制铝侵蚀时的阳极及阴极反应过程，ATPM可防止部分抛光产物在铝材表面聚集，采用苯并三氮唑与ATPM复配形成缓蚀剂，使得缓蚀剂具有较好的协同效应。

进一步地，所述复合缓蚀剂包括以质量百分比计算的如下组分：

苯并三氮唑 1-2%

EDTMP 2-3%。

实现上述技术方案，苯并三氮唑可明显抑制铝侵蚀时的阳极及阴极反应过程，EDTMP可防止部分抛光产物在铝材表面聚集，采用苯并三氮唑与EDTMP复配形成缓蚀剂，使得缓蚀剂具有较好的协同效应。

进一步地，所述增稠剂为***树胶。

实现上述技术方案，***树胶是一种天然植物胶，具有安全无毒的优点，且***树胶的增稠效果适中，能与其他组分相容。

本发明的第二个目的在于提供一种防止流痕产生的铝合金抛光液，具有能减少铝合金表面的流痕，增强光亮效果，提高成品率的优点。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种防止流痕产生的铝合金抛光液，其组分包括:由磷酸以及硫酸配合成的基础液;以及，以基础液的质量为标准，添加量为8-10克/升的如上述技术方案中任一种方案所述的防止流痕产生的铝合金抛光添加剂。

实现上述技术方案，通过在磷酸以及硫酸配合的基础液中加入铝合金抛光添加剂，使得铝合金抛光液具有能减少铝合金表面的流痕，提高成品率的优点，通过以基础液的质量为标准，将添加剂的添加量设置为8-10克/升，使得铝合金抛光液在具有能减少铝合金表面的流痕的作用下同时可以降低成本。

进一步地，其基础液组分包括以质量百分比计的如下组分：

磷酸 60-80%

硫酸 20-40%。

实现上述技术方案，磷酸是一种中强酸，有刺激性，无强腐蚀性，属低毒类，硫酸具有强腐蚀性，具有刺激性气味，属中毒类，通过将磷酸与硫酸的配比进行设置，可以使得在保证抛光液能实现其基础功能的同时还可以减少抛光液对工作人员身体的危害。

进一步地，所述磷酸选用浓度为85%的磷酸，所述硫酸选用浓度为98%的硫酸。

实现上述技术方案，一方面市售磷酸的浓度均为85%，另一方面，磷酸中含有15%的水分刚好可以将抛光液进行平衡，使得抛光液的粘度不至于太高或太低，由于抛光形成的盐类物质必须要一定的水分才能溶解，完全不含水分的抛光液会因为出现结晶、沉淀的问题而导致受用寿命较短，故选取浓度为85%的磷酸，可以适当延长抛光液的寿命，而98%的硫酸即为浓硫酸，几乎不含水分，若硫酸中有水分存在会降低抛光效果，从而导致亮度较低，故选用浓度为98%的硫酸可以提高抛光后的铝合金的表面亮度。

本发明的第三个目的在于提供一种铝合金抛光工艺，具有步骤简单，操作简便的优点。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种铝合金抛光工艺，包括以下步骤：

1）将上述技术方案中的铝合金抛光液倒入至抛光槽内；

2）将抛光槽内的铝合金抛光液加热至90-95摄氏度；

3）将铝合金置入抛光槽内抛光65秒；

4）将铝合金取置入水洗槽内用去离子水进行清洗；

5）将铝合金取出沥干。

实现上述技术方案，只需按比例配置好抛光液之后，将抛光液加热至一定温度，并将铝合金置入进行抛光即可，步骤简单，操作方便。

综上所述，本发明具有以下有益效果：

在铝合金抛光的过程中，通过添加剂中特殊组份的相互作用，在铝合金抛光后滤干的过程中，能够防止抛光液沿铝合金表面滴落时发生持续腐蚀而导致铝合金表面产生流痕的情况发生，增强了光亮效果，能够提高成品率。

具体实施方式

在下面的详细描述中，提出了许多具体细节，以便于对本发明的全面理解。但是，对于本领域技术人员来说很明显的是，本发明可以在不需要这些具体细节中的一些细节的情况下实施。下面对实施例的描述仅仅是为了通过示出本发明的示例来提供对本发明的更好地理解。

下面将结合表格与实施例对本发明实施例的技术方案进行描述。

实施例一：

首先按重量比例称取浓度为85%的磷酸65份，浓度为98%的硫酸35份，将磷酸与硫酸混合形成基础液，然后按比例称取78份金属镁的复合盐，16.3份磷酸盐，1.6份苯并三氮唑，2.5份ATMP，1.6份***树胶以及0.015份非离子型环氧丙烷缩合物PPG，并将金属镁的复合物、磷酸盐、苯并三氮唑、ATMP、***树胶、以及非离子型环氧丙烷缩合物PPG混合形成添加剂，然后以基础液的含量为基准，以10克/升的添加量往基础液中加入添加剂，从而形成抛光液，然后将抛光液倒入至抛光槽内，并将抛光液加热至90摄氏度，然后将铝合金置入抛光槽内抛光65秒，之后将铝合金取出沥干，在沥干时间为120秒时，将铝合金用去离子水清洗干净，观察铝合金表面特性并记录在表1。

实施例二至实施例十五：

实施例二至实施例十五与实施例一的区别在于，各组分的重量不同，各组分及其相应的重量如表2所示，各实施例处理后得到的铝合金表面特性记录在表1。

表2.实施例二至实施例十五中组分及其相应的重量

	磷酸	硫酸	镁复合盐	磷酸盐	苯并三氮唑	ATMP	***树胶	表面活性剂
									实施例二	60	40	78	16.3	1.6	2.5	1.6	0.015
实施例三	80	20	78	16.3	1.6	2.5	1.6	0.015
									实施例四	65	35	75	16.3	1.6	2.5	1.6	0.015
实施例五	65	35	80	16.3	1.6	2.5	1.6	0.015
									实施例六	65	35	78	15	1.6	2.5	1.6	0.015
实施例七	65	35	78	20	1.6	2.5	1.6	0.015
									实施例八	65	35	78	16.3	1	2.5	1.6	0.015
实施例九	65	35	78	16.3	2	2.5	1.6	0.015
									实施例十	65	35	78	16.3	1.6	2	1.6	0.015
实施例十一	65	35	78	16.3	1.6	3	1.6	0.015
									实施例十二	65	35	78	16.3	1.6	2.5	1	0.015
实施例十三	65	35	78	16.3	1.6	2.5	2	0.015
									实施例十四	65	35	78	16.3	1.6	2.5	1.6	0.01
实施例十五	65	35	78	16.3	1.6	2.5	1.6	0.02

实施例十六：

实施例十六与实施例一的区别在于，实施例十六中以基础液的质量为标准，添加液的添加量为8克/升，实施例十六处理后得到的铝合金表面特性记录在表1。

实施例十七：

实施例十七与实施例一的区别在于，实施例十七中将抛光液加热至95度后再对铝合金进行抛光处理，实施例十七处理后得到的铝合金表面特性记录在表1。

对比例一：

对比例一与实施例一的区别在于，对比例一中选用的磷酸浓度为80%，对比例一处理后得到的铝合金表面特性记录在表1。

对比例二：

对比例二与实施例一的区别在于，对比例二中选用的硫酸浓度为90%，对比例二处理后得到的铝合金表面特性记录在表1。

对比例三：

对比例三与实施例一的区别在于，对比例三中不含有金属镁的复合盐，对比例三处理后得到的铝合金表面特性记录在表1。

对比例四：

对比例四与实施例一的区别在于，对比例四中不含有磷酸盐，对比例四处理后得到的铝合金表面特性记录在表1。

对比例五：

对比例五与实施例一的区别在于，对比例五中不含有苯并***，对比例五处理后得到的铝合金表面特性记录在表1。

对比例六：

对比例六与实施例一的区别在于，对比例六中不含有ATMP，对比例六处理后得到的铝合金表面特性记录在表1。

对比例七：

对比例七与实施例一的区别在于，对比例七中不含有***树胶，对比例七处理后得到的铝合金表面特性记录在表1。

对比例八：

对比例八与实施例一的区别在于，对比例八中不含有非离子型环氧丙烷缩合物PPG，对比例八处理后得到的铝合金表面特性记录在表1。

对比例九：

对比例九与实施例一的区别在于，对比例九中不含有苯并***、ATMP、以及非离子型环氧丙烷缩合物PPG，对比例九处理后得到的铝合金表面特性记录在表1。

对比例十：

对比例十与实施例一的区别在于，对比例十中采用EDTMP对ATMP进行替代，对比例十处理后得到的铝合金表面特性记录在表1。

数据分析：

表1.各实施例以及对比例中的铝合金表面特性

	条纹及花纹	表面泡沫	表面亮度	腐蚀均匀性
					实施例一	无	丰富、均匀	符合样板	均匀
实施例二	无	丰富、均匀	符合样板	均匀
					实施例三	无	丰富、均匀	符合样板	均匀
实施例四	无	丰富、均匀	符合样板	均匀
					实施例五	无	丰富、均匀	符合样板	均匀
实施例六	无	丰富、均匀	符合样板	均匀
					实施例七	无	丰富、均匀	符合样板	均匀
实施例八	无	丰富、均匀	符合样板	均匀
					实施例九	无	丰富、均匀	符合样板	均匀
实施例十	无	丰富、均匀	符合样板	均匀
					实施例十一	无	丰富、均匀	符合样板	均匀
实施例十二	无	丰富、均匀	符合样板	均匀
					实施例十三	无	丰富、均匀	符合样板	均匀
实施例十四	无	丰富、均匀	符合样板	均匀
					实施例十五	无	丰富、均匀	符合样板	均匀
实施例十六	无	丰富、均匀	符合样板	均匀
					实施例十七	无	丰富、均匀	符合样板	均匀
对比例一	无	丰富、均匀	比样板稍差	均匀
					对比例二	无	丰富、均匀	比样板稍差	一般
对比例三	无	丰富、均匀	差	均匀
					对比例四	无	丰富、均匀	较差	一般
对比例五	轻微	丰富、均匀	符合样板	均匀
					对比例六	轻微	丰富、均匀	符合样板	均匀
对比例七	轻微	丰富、均匀	符合样板	一般
					对比例八	轻微	很少	比样板稍差	一般
对比例九	明显	很少	比样板稍差	一般
					对比例十	无	丰富、均匀	符合样板	均匀

根据实施例一至实施例十七的测试结果对比可知：利用本发明提供的抛光液以及抛光工艺抛光后的铝合金，在沥干时间内，铝合金表面一致被均匀而丰富的泡沫包围，没有出现明显的残留液快速滴落的现象，经过水洗后的铝合金表面没有出现任何条纹流痕及明暗相间的花纹，且铝合金表面腐蚀程度一致，亮度能够达到样板要求，且铝合金表面金属质感强力，成品率较高。

根据实施例一与对比例一的测试结果对比可知，磷酸浓度较低时，磷酸发生电化学反应的程度较弱，从而使得磷化膜的厚度较薄，故使得抛光效果较差。

根据实施例一与对比例二的测试结果对比可知，硫酸的浓度较低时，硫酸对铝合金表面的腐蚀作用较弱，腐蚀速度慢，从而使得铝合金表面的小伤痕及轻微麻轮纹较难去除，故使得铝合金的表面亮度较差，腐蚀均匀性较差。

根据实施例一与对比例三的测试结果对比可知，当抛光液中不添加有光亮促进剂时，铝合金表面凹陷处的溶解速率与凸起部位的溶解速率相差较小，从而导致铝合金表面难以被抹平，故使得抛光后的铝合金表面亮度较差。

根据实施例一与对比例四的测试结果对比可知，当抛光液中不含有磷酸盐时，即铝合金表面凹陷处的溶解速率与凸起部位的溶解速率相差较小，且铝合金表面粘性液膜形成较慢，故金属表面的亮度较差，且腐蚀均匀性较差。

根据实施例一与对比例五、对比例六、对比例八以及对比例九的测试结果对比可知，当抛光液中不含苯并***时，处理后的铝合金表面出现轻微的条纹及花纹，当抛光液中不含ATMP时，处理后的铝合金表面出现轻微的条纹及花纹，当抛光液中不含表面活性剂时，处理后的铝合金表面出现轻微的条纹及花纹，同时表面泡沫很少，当不含有苯并***、ATMP、以及非离子型环氧丙烷缩合物PPG时，处理后的铝合金表面出现明显的条纹及花纹，同时表面泡沫很少，表面亮度比样板差，且腐蚀均匀性一般，说明由苯并***与ATMP配合形成的复配缓蚀剂比单独使用苯并***或单独使用ATMP的缓蚀效果更好，复配缓蚀剂能够与表面活性剂发生较好的协同作用，从而减少铝合金表面流痕的产生。

根据实施例一与对比例七的测试结果对比可知，当抛光液中不含***树胶时，铝合金表面会出现轻微的条纹与花纹，说明***树胶的加入，增强了老板合金表面形成的泡沫的粘性，减缓了槽液在铝合金表面下滑的过程。

根据实施例一与对比例八的测试结果对比可知，不含非离子型环氧丙烷缩合物PPG

根据实施例一与对比例十的测试结果对比可知，EDTMP与ATMP均具有缓蚀作用，且均能与表面活性剂发生协同作用。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对发明的保护范围进行限制。显然，所描述的实施例仅仅是本发明部分实施例，而不是全部实施例。基于这些实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明所要保护的范围。

Claims (10)

1.一种防止流痕产生的铝合金抛光添加剂，其特征在于，其包括以质量百分比计算的如下组分：

光亮促进剂 75-80%

氧化剂 15-20%

复合缓蚀剂 2%-6%

增稠剂 1-2%

非离子型环氧丙烷缩合物PPG 0.01-0.02%。

2.根据权利要求1所述的防止流痕产生的铝合金抛光添加剂，其特征在于，所述光亮促进剂为金属镁的复合盐。

3.根据权利要求1所述的防止流痕产生的铝合金抛光添加剂，其特征在于，所述氧化剂为磷酸盐。

4.根据权利要求1所述的防止流痕产生的铝合金抛光添加剂，其特征在于，所述复合缓蚀剂包括以质量百分比计算的如下组分：

苯并三氮唑 1-2%

ATPM 2-3%。

5.根据权利要求1所述的防止流痕产生的铝合金抛光添加剂，所述复合缓蚀剂包括以质量百分比计算的如下组分：

苯并三氮唑 1-2%

EDTMP 2-3%。

6.根据权利要求1所述的防止流痕产生的铝合金抛光添加剂，其特征在于，所述增稠剂为***树胶。

7.一种防止流痕产生的铝合金抛光液，其特征在于，其组分包括:

由磷酸以及硫酸配合成的基础液;

以及，以基础液的质量为标准，添加量为8-10克/升的如权利要求1-6中任一项所述的防止流痕产生的铝合金抛光添加剂。

8.根据权利要求7所述的防止流痕产生的铝合金抛光液，其特征在于，其基础液组分包括以质量百分比计的如下组分：

磷酸 60-80%

硫酸 20-40%。

9.根据权利要求8所述的防止流痕产生的铝合金抛光液，其特征在于，所述磷酸选用浓度为85%的磷酸,所述硫酸选用浓度为98%的硫酸。

10.一种铝合金抛光工艺，其特征在于，包括以下步骤：

1）将如权利要求8-9中任一项所述的铝合金抛光液倒入至抛光槽内；

2）将抛光槽内的铝合金抛光液加热至90-95摄氏度；

3）将铝合金置入抛光槽内抛光65秒；

4）将铝合金取置入水洗槽内用去离子水进行清洗；

5）将铝合金取出沥干。