铝合金无黄烟化学抛光机理的研究

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1、铝合金无黄烟化学抛光机理的研究陈绍广戴扭乾（江西理工人学材料与化学工程学院，江西赣州341000）摘要：为了消除传统的三酸抛光对环境和人体健康的危害，开发了以磷酸-硫酸为基础液加入添加剂的无烟化学抛光技术。通过正交实验确定复合添加剂的组成，并对其作用机理进行分析。刖S传统的铝及铝合金三酸抛光工艺，由于抛光液中含有人量的細細細，在抛光时会产生人量的氮氧化物黄烟，且生产中废气处理也往往达不到要求，严重污染环境，危害人体健康。为此，国内外电镀工作者都在研究无黄朋化学抛光工艺。近年来，常采用无******化学抛光工艺来消除化学抛光

2、产生的氮氧化合物对人气的污染。******是强氧化剂，具有良好的抛光和农而整平作用。抛光剂中如果没有******,抛光效果会明显减弱。所以必须在溶液中加入衣而活性剂、润湿剂、缓蚀剂等添加剂，即：加入适当的含极性基团的添加剂，替代******的抛光作用。对于抛光后的产品来说，主要关心的是其农而状态，包括：农而平整度、光亮度、点蚀程度和零件失重率等，所以不管加入何种物质，必须满足抛光的要求。实验和经验表明：在基础液中添加某些氧化剂、人分子有机化合物、农而活性剂和重金屈盐类等有利于提高抛光亮度，减缓或抑制点蚀现彖。本研究探讨铝合

3、金无黄朋化学抛光工艺的复合添加剂的最佳组成。1实验1.1实验试样试样为冷轧后的5A02铝合金薄片。其化学成分的质量分数分别为:Si0.40%,Fe0.40%,Cu0.10%,Mn0.15%〜0.40%,Mg2.0%〜2.8%,Ti0.15%,其他WO.15%,Al余量。尺寸规格为50mmX50mmX1.2mm。2工艺流程氧化前验收一初步准备一装挂一化学除油一温水洗一流动水洗一干燥f化学抛光一流动水洗一去离子水洗一干燥一检测1.3测试方法抛光质量的评价指标主要有：镜而反射率、金屈失重率及点蚀状况。将抛光后的试片在CARY50

4、0型紫外可见一红外分光光度计上测量反射率；用TG3288型分析天平测量试片抛光前后的质量变化，用公式P=△m/m计算金屈失重率；点蚀状况通过目测抛光后的制品衣面有无腐蚀麻点来评价。2结果与分析2.1正交实验添加剂由缓蚀剂、氧化剂、重金屈盐、铝离子配位剂、表而活性剂等复合而成，具有缓冲、润湿、整平、増光等作用。整平、増光的作用主要表现在添加剂具冇吸附作用，其吸附在凹处，降低了凹处的溶解速率；同时添加剂中的重金属离子在凹处还原，使凸处溶解速率加快，从而起到光亮祭平的作用。另外，由于添加剂屮含冇表面活性剂，起到润湿表面、促进气泡

5、快速析出的作用，消除了表血斑点的产生。本实验采用正交实验筛选出添加剂的成分。其组成分别为：二苯***横酸钠0.4g/L,己酸0.4g/L,丁基硫醇0.2g/L,双氧水15g/L,硫酸铜0.6g/L,N-烷基硫腮0.4g/L,多聚磷酸钠0.8g/L。2.2添加剂作用机理的电化学分析2.2.1抛光初始阶段电位正向移动的原因图1为抛光初始阶段电位随时间的变化图。由图1可知：造成电位移动的原因是由T丁•在铝电极表血形成了黏膜层。在刚刚开始反应吋，铝原子失去电子变成带正电的八但是由于存在黏度很大的黏膜层，所以A广无法顺利扩散到溶液中

6、。随着反应的不断进行，黏膜层内的八广越來越多，其浓度也越來越大。根据扩散理论，物质从一点扩散到另一点的速率同两点间的物质的浓度差成正比，因此，扩散速率开始加快。在A广从黏膜层向溶液扩散的过程中，溶液中的八广逐渐增多，也开始向黏膜层内扩散。当二者的扩散达到动态平衡时，电极电位也就开始稳定下来。但是相对来说铝衣面还是有富余的八广，结果导致电极电位正向移动。此外，如果黏膜层存在，那么因为黏膜层的阻碍作用，H•在电极农面还原生成的氢气也不能立即释放，需耍达到一定的浓度后才能顺利地析出。光初始阶段电位碗时间的变化实验屮观察到的现彖证

7、实了这点：当试样投入到抛光液后，开始的2〜3s内既没冇气泡析出，在试样表面也看不到气泡形成。然后大约在3〜5s后，试样表面才突然形成大量气泡，并开始析出。由实验结果分析认为：在铝的表面存在黏膜层，该黏膜层主要是由磷酸及磷酸铝形成的’当黏膜层中存在人量A广时。该黏膜层的黏度进一步増人：但是该黏膜层尚不足以完全保护铝表面不受腐蚀，只能起部分保护作用。在单纯的磷酸-硫酸基础液屮，抛光后会产生大量的点腐蚀坑就是很好的例证。从图1屮町以看出：两条1川线的光滑程度也不相同，含冇添加剂的电位-时间曲线更光滑，也就是说在含添加剂的溶液中铝

8、的电位更稳定,反应更加平稳。这表明除了黏膜层外，溶液中还存在其他的保护作用。2.2.2吸附作用分析当冇机物在铝表面发生吸附作用时，一方面，改变了金属表面的电荷状态和界面性质，使金属表面的能量趋丁稳定化，从而增加腐蚀溶解反应的活化能，产生能量障碍，使腐蚀速率降低；另一方面，被吸附的添加剂的非极性基团还能在