环保型高硅铸铝除灰垢工艺的研究

《环保型高硅铸铝除灰垢工艺的研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、环保型高硅铸铝除灰(垢)工艺的研究欧阳贵1王兴瑞2，袁灿2，(1．武汉材料保护研究所，湖北武汉430030；2．中国地质大学(武汉)化学院湖北武汉430070)铝有第二钢铁之称，以铝替代钢、铜和木材是当今世界的发展趋势。但由于铝本身形成的自然氧化薄膜抗腐蚀性差，铝制品在室外和海洋环境条件下极易腐蚀。阳极氧化和化学氧化是目前最为常用的表面处理方法。目前多采用阳极氧化的方法提高铝及其铝合金的耐蚀性和装饰性。在对铝型材进行化学氧化使其生成转化膜之前，首先要对其表面进行预处理。【1】预处理第一步是脱脂(除油)，目的是除去铝合金表面残留的油膜。

2、第二步是碱蚀，以去掉铝合金表面的自然氧化膜，使金属基体暴露出来，便于均匀氧化。对于铸铝件，在脱脂、碱蚀两步处理后，必须进行除灰处理。因为经过碱蚀(也有的采用酸蚀工艺)后，铝合金中的金属间化合物的质点，通常不参与碱性的浸蚀反应，也几乎不溶解在碱浸蚀槽液中，依然残留于工件表面且与腐蚀渣形成“挂灰”吸附膜【2】，也就是“垢”，颜色为黑色，发黑的程度与含硅量有关。通常，含硅量越高，铝合金表面越黑。这一步工序的目的就是将这层黑垢除去，否则会严重影响铝及铝合金的后续处理。该工序可以使铝及铝合金零件表面呈现出具有金属光泽的结晶组织并使之充分活化，同

3、时还具有中和碱浸蚀后工件表面残余碱液的作用，因而又叫中和处理。pJ铝表面经过除灰处理后，处于均匀清洁的表面状态，在水洗中不容易发生雪花状腐蚀的缺陷。传统的铝及铝合金除灰溶液为HN03或HN03一HF混合液，根据铝中Si和Cu含量的不同，两者的比例有所调整。典型的工艺配方有：配方一【4】HN03(d=I．40)NH4HF2温度时间750mL／L1209／L室温30s配方二【5】浓HN03750mL／LHF(48％)250mL／L温度室温时间5．30s该配方适用于含Si<10％的硅铝合金的出光处理配方三【5l浓HN03500mL／LHF(

4、40％)500mL／L温度室温时问10．30s‘·_一100·———-环保型高硅铸铝除灰(垢)工艺的研究该配方适用于含Si>10％的高硅铝合金的出光处理通过配方二和配方三的对比，发现硅含量越高，则HF的用量越大，因为HF可以和硅反应，使硅溶解。而对于含硅较少的合金，则只用HN03即可。通常使用10％一25％(体积)的HN03在室温下浸渍1．3分钟，也有介绍使用30％(体积)的HN03进行除灰。[91但是，HN03和HN03．HF出光工艺存在氮氧化物和氟化物对环境的污染问题，对操作工人健康造成很大威胁，而且HN03和HN03-HF出光质

5、量也并不十分理想。曾有生产人员在1：1(体积比)的HN03溶液中对铝合金出光时遇到一些质量问题，如零件部分色白部分色黑及黑白交错现象，最后使用HN03与H2S04的混合液才解决了上述问题【7l。氮氧化物和氟化物对环境的污染受到越来越多的人的重视，寻求一种既环保又确保出光质量的工艺具有实际的意义。有人使用H2S04来替代HN03，浓度通常为15％-25％，可使用阳极氧化槽液，这样较HN03而言比较经济，但对铝的质最要求提高了。对于6063建筑型铝材能够得到比较满意的结果，但其他含合金较多的铝合金就不一定合适。由于H2S04的氧化性比HN

6、03弱，所以完全除灰比HN03的时问要长。为了增强H2S04的氧化性，可以添加适量的氧化剂，一方面溶解表面杂质，另一方面还能钝化铝材表面。氧化物可以是HN03，但同样会产生环境问题。也在H2s04中加入H202。目前，所使用的H2S04．H202典型出光工艺为：100mL／LH2S04(d=1．84)，50mL／LH202(w=37％)，室温，浸渍15．60s。该工艺适用于铝及大多数铝合金，是最有希望代替传统HN03出光工艺的一种环保型工艺，而且出光质量与HN03出光工艺相当。但双氧水的稳定性较差，使用寿命较短，限制了这种工艺的使用。

7、只要解决双氧水的稳定性问题，代替传统工艺是完全可行的。徐金来、刘钧泉、罗韦因【3】针对酸性体系下H202分解机理、稳定剂、稳定机理以及稳定性进行归纳，概述，发现无机稳定剂中H2S04，HP04，HF，焦磷酸钠，磷酸二氢盐和能水解得到0．1％～10％HF的物质对双氧水有一定的稳定作用，有机稳定剂中胺和酰类、醇类、杂环化合物、有机酸及化合物、醚类均对双氧水有稳定作用。还可以在H2S04中加入KMn04，组成是10％(体积)H：S04添加10．209／LKMn04。另外还有含铬的除灰工艺，由于铬对环境有很大的污染，已限制使用。[81英国技术

8、规范允许使用的H2S04．氟化物或H3P04．氟化物的组成，也可用于铝的除灰工艺。以下具体组成引自该技术规范。配方一H2S04(d=1．84)90-1209／LNaF7．5-159／L配方二H2S04(d=1．84)10