專利名稱：一種無黃煙鋁合金化學拋光液及其制備方法
技術領域：
本發明涉及一種無黃煙鋁合金化學拋光液及其制備方法，具體的說是一種不含硝酸、拋光過程中不會產生 氮氧化合物有害氣體的鋁合金化學拋光液。
背景技術：
鋁合金材料是有色金屬中使用量最大、應用面最廣的金屬材料，而且其應用范圍還在不斷擴大之中。就原鋁生產量而言，從2001年開始我國已躍為全世界第一大原鋁生產國，產量占全球總產量的13. 98%。2007年我國各種鋁材總產量達到1275萬噸，2008年的鋁材總產量達到1427. 4萬噸，多年連續保持世界第一。鋁制品種類繁多，據統計已超過70多萬種，應用遍及國民經濟各部門。鋁合金材料具有一系列優良的物理、化學、力學和加工性能，可以滿足從廚餐用具到尖端科技、從建筑裝潢業到交通運輸業和航空航天等各行業對于鋁合金材料提出的千差萬別、各種不同的使用性能要求。鋁合金具有很多優越的性能，其特點如下
1)密度低。鋁的密度約為2.7g/cm3。在金屬結構材料中是密度高于鎂的第二輕的金屬。它的密度只是鐵或銅的1/3.
2)塑性高。鋁及其合金延展性好，可以通過擠壓、軋制或拉拔等壓力加工手段制成各種型、板、箔、管和絲材。3)易強化。純鋁的強度并不高，但通過合金化和熱處理容易使之強化，制造高強度鋁合金，其比強度可以和合金鋼媲美。4)導電好。鋁的導電性和導熱性僅次于銀、金和銅。5)耐腐蝕。鋁是一個負電性很強的金屬，與氧具有極高的親和力。鋁在自然條件下，表面會生成保護性氧化物，具有比鋼鐵好得多的耐腐蝕性。6)易表面處理。表面處理可以進一步提高或改變鋁合金的表面性能。鋁陽極氧化工藝成熟，操作簡便，已經廣泛應用。鋁陽極氧化膜硬度高、耐磨，而且耐腐蝕、絕緣性好，并可著色，能顯著改變和提高鋁合金的外觀和使用性能。通過化學預處理，鋁合金表面還可以進行電鍍、電泳、噴涂等，賦予鋁表面以金屬鍍層或有機聚合物涂層，進一步提高鋁的裝飾和保護效果。一般工程應用的變形鋁合金(如型材或板帶材等)或建筑鋁型材，其加工成型后半成品，一般是可以直接進入陽極氧化生產線進行陽極氧化的，所獲得的陽極氧化膜在許多工程應用上表現除了良好的防護性能，其表面基本上能夠達到均勻一致的外觀要求。機械拋光后的鋁合金工件，若直接進行陽極氧化處理，只能獲得平滑的陽極氧化膜，還不能得到高反射率的膜層。化學拋光作為高級精飾處理方法，能去除鋁制品表面較輕微的模具痕和擦劃傷條紋，去除機械拋光中可能形成的摩擦條紋、熱變形層、氧化膜層等，使粗糙的表面趨于光滑而獲得近似鏡面光売的表面，提聞了招制品的裝飾效果(如反射性能、光売度等)，并可以賦予更高的商業附加值，極大地滿足了消費市場對具有光亮表面的鋁制品要求。因此，對于需要表面平整、均勻又光亮等特殊外觀要求的陽極氧化膜，則需要預先進行化學拋光。化學拋光是一種在特殊條件下的化學腐蝕，它是通過控制鋁材表面進行選擇性的溶解，使鋁材表面微觀凸出部位較其凹洼部位優先溶解，而達到表面平整和光亮的目的。在工業生產中，采用化學拋光的主要目的，一是取代機械拋光而獲得平滑的光亮鋁材表面；二是在機械拋光后再進行化學拋光，以獲得非常高鏡面反射率的鋁材或鋁零部件，達到表面增亮的目的。傳統的鋁合金化學拋光液大多采用三酸體系，即硫酸、磷酸、硝酸。鋁合金在該化學拋光液中的化學反應過程為鋁的酸性浸蝕過程一鈍化過程一黏滯性擴散層擴散過程。當鋁在熱的濃酸(磷酸和硫酸)中浸潰時，發生強烈的酸性浸蝕反應并迅速溶解而除去表面的一層鋁。為了獲得良好的拋光效果，必須抑制過度的酸性浸蝕反應。由于硝酸的存在，鋁表面發生氧化反應，形成一層僅有幾十個原子層的氧化鋁的鈍化膜覆蓋在鋁表面上，此鈍化作用使得鋁表面暫時受到保護，當然這一層氧化膜在拋光液中也會受到強酸的作用而被緩慢地溶解。當鋁表面氧化膜被完全溶解再次露出鋁的金屬基底時，拋光液中硝酸再一次起作用在裸金屬表面形成一層新的氧化鋁的鈍化膜，如此膜再溶解又再形成，周而復始，使 鋁的溶解以較低的速度進行。但是由于拋光過程中硝酸與鋁合金的反應，產生大量的氮氧化合物黃色煙霧，大大污染空氣，對環境造成損害，同時危害操作者的身體健康。隨著環境保護、健康意識的加強，為減少含硝酸化學拋光溶液中所產生的氮氧化合物(NOx) “黃煙”對健康的傷害和對環境的污染，自上世紀70年代以來，國內外學者對鋁的無黃煙化學拋光工藝進行了大量的研究并得到相關成果。日本Tajiama開發了添加緩蝕劑(鑰酸鹽)、整平光亮劑(硫酸鎂)、煙霧抑制劑(人造沸石)等組成的無黃煙化學拋光劑。Tskigawa等人開發了在磷酸-硫酸混酸中含噻吩衍生物和硫化物構成的光亮劑的無黃煙化學拋光液。國內北京航空航天大學余維平、沈陽工業學院安成強、武漢材料保護研究所龐洪濤、江西理工大學鐘建華等人分別對鋁合金無黃煙化學拋光工藝、添加劑及其應用進行了研究并取得了很大進展。

發明內容
本發明的目的是提供一種無黃煙鋁合金化學拋光液及其制備方法，不含硝酸，化學拋光過程中不會產生有毒黃煙；與傳統三酸工藝相比，本發明具有環保無黃煙，工藝簡單，使用方便，拋光處理效果好等特點。為了實現上述目的本發明采用如下技術方案
一種無黃煙鋁合金化學拋光液，以體積I升計，由下列重量配比的原料組成
磷酸450-550mL
硫酸150-200mL
乙酸50-75mL
非離子表面活性劑0. 5-1. OmL
硫酸銨3-4g
碳酸銨l-3g
五水合硫酸銅0. 02-0. 06g水余量
所述的硫酸質量百分比濃度為98% ;所述的磷酸質量比濃度為85% ;所述的非離子表面活性劑為0P-10、AE03、AE05中的一種。一種無黃煙鋁合金化學拋光液的制備方法，包括以下步驟
(1)按原料配方的組成，將硫酸、磷酸、乙酸混合，充分攪拌制得半成品A；
(2)按原料配方的組成，將非離子表面活性劑、硫酸銨、碳酸銨、五水合硫酸銅加入水中，充分攪拌待其完溶解制得半成品B待用；
(3)將半成品B緩慢加入半成品A中，充分攪拌制得無黃煙鋁合金化學拋光液。
無黃煙鋁合金化學拋光液的使用方法，其具體方法為
1)將無黃煙鋁合金化學拋光液加熱至85-110°C；
2)將干燥無油脂的待拋光鋁合金工件浸入無黃煙鋁合金化學拋光液中，輕微抖動，30-60s后取出；
3)將取出的鋁合金工件放入稀硝酸中出光，10-20s后取出，清洗。與傳統三酸工藝相比，本發明具有環保無黃煙，工藝簡單，使用方便，拋光處理效果好等特點。
具體實施例方式 下面通過實施例對本發明作進一步地描述。實施例I :
一種無黃煙鋁合金化學拋光液，以體積I升計，由下列重量配比的原料組成
憐酸450mL
硫酸200mL
乙酸75mL
0P-100.5mL
硫酸銨3g
碳酸銨Ig
五水合硫酸銅0. 02g 水余量
一種無黃煙鋁合金化學拋光液的制備方法包括下述步驟
(1)按原料配方的組成，將硫酸、磷酸、乙酸混合，充分攪拌制得半成品A;
(2)按原料配方的組成，將0P-10、硫酸銨、碳酸銨、五水合硫酸銅加入水中，充分攪拌待其完溶解制得半成品B待用；
(3)將半成品B緩慢加入半成品A中，充分攪拌制得無黃煙鋁合金化學拋光液。無黃煙鋁合金化學拋光液使用方法如下
(I)按上述配比配置拋光液。(2)將拋光液加熱至85-110°C。(3)將干燥無油脂的待拋光鋁合金工件浸入拋光液中，輕微抖動，30-60s后取出。(4)將取出的鋁合金工件放入稀硝酸中出光，10-20s后取出，清洗。實施例2 一種無黃煙鋁合 金化學拋光液，以體積I升計，由下列重量配比的原料組成
憐酸450mL
硫酸200mL
乙酸75mL
OP-IOI. OmL
硫酸銨4g
碳酸銨3g
五水合硫酸銅0. 06g
水余量
一種無黃煙鋁合金化學拋光液的制備方法包括下述步驟
(1)按原料配方的組成，將硫酸、磷酸、乙酸混合，充分攪拌制得半成品A;
(2)按原料配方的組成，將0P-10、硫酸銨、碳酸銨、五水合硫酸銅加入水中，充分攪拌待其完溶解制得半成品B待用；
(3)將半成品B緩慢加入半成品A中，充分攪拌制得無黃煙鋁合金化學拋光液。無黃煙鋁合金化學拋光液使用方法如下
(I)按上述配比配置拋光液。(2)將拋光液加熱至85-110°C。(3)將干燥無油脂的待拋光鋁合金工件浸入拋光液中，輕微抖動，30-60S后取出。(4)將取出的鋁合金工件放入稀硝酸中出光，10-20s后取出，清洗。實施例3
一種無黃煙鋁合金化學拋光液，以體積I升計，由下列重量配比的原料組成
憐酸480mL
硫酸175mL
乙酸BOmT,
AE030.5mL
硫酸銨4g
碳酸銨2g
五水合硫酸銅0. 03g
水余量
一種無黃煙鋁合金化學拋光液的制備方法包括下述步驟
(1)按原料配方的組成，將硫酸、磷酸、乙酸混合，充分攪拌制得半成品A;
(2)按原料配方的組成，將AE03、硫酸銨、碳酸銨、五水合硫酸銅加入水中，充分攪拌待其完溶解制得半成品B待用；
(3)將半成品B緩慢加入半成品A中，充分攪拌制得無黃煙鋁合金化學拋光液。無黃煙鋁合金化學拋光液使用方法如下
(I)按上述配比配置拋光液。(2)將拋光液加熱至85-110°C。(3)將干燥無油脂的待拋光鋁合金工件浸入拋光液中，輕微抖動，30-60s后取出。(4)將取出的鋁合金工件放入稀硝酸中出光，10-20s后取出，清洗。
實施例4
一種無黃煙鋁合金化學拋光液，以體積I升計，由下列重量配比的原料組成
憐酸450mL
硫酸190mL
乙酸BOmT,
AE030.8mL
硫酸銨3. 5g
碳酸銨Ig
五水合硫酸銅0. 02g
水余量
一種無黃煙鋁合金化學拋光液的制備方法包括下述步驟
(1)按原料配方的組成，將硫酸、磷酸、乙酸混合，充分攪拌制得半成品A;
(2)按原料配方的組成，將AE03、硫酸銨、碳酸銨、五水合硫酸銅加入水中，充分攪拌待其完溶解制得半成品B待用；
(3)將半成品B緩慢加入半成品A中，充分攪拌制得無黃煙鋁合金化學拋光液。無黃煙鋁合金化學拋光液使用方法如下
(I)按上述配比配置拋光液。(2)將拋光液加熱至85-110°C。(3)將干燥無油脂的待拋光鋁合金工件浸入拋光液中，輕微抖動，30-60S后取出。(4)將取出的鋁合金工件放入稀硝酸中出光，10-20s后取出，清洗。實施例5
一種無黃煙鋁合金化學拋光液，以體積I升計，由下列重量配比的原料組成
磷酸530mL
硫酸160mL
乙酸55mL
AE05I. OmL
硫酸銨3.8g
碳酸銨2. 5g
五水合硫酸銅0. 04g
水余量
一種無黃煙鋁合金化學拋光液的制備方法包括下述步驟
(1)按原料配方的組成，將硫酸、磷酸、乙酸混合，充分攪拌制得半成品A;
(2)按原料配方的組成，將AE05、硫酸銨、碳酸銨、五水合硫酸銅加入水中，充分攪拌待其完溶解制得半成品B待用；
(3)將半成品B緩慢加入半成品A中，充分攪拌制得無黃煙鋁合金化學拋光液。無黃煙鋁合金化學拋光液使用方法如下、 (I)按上述配比配置拋光液。(2)將拋光液加熱至85-110°C。(3)將干燥無油脂的待拋光鋁合金工件浸入拋光液中，輕微抖動，30-60s后取出。
將取出的鋁合金工件放入稀硝酸中出光，10-2 0S后取出，清洗。
權利要求
1.一種無黃煙鋁合金化學拋光液，其特征在于以體積I升計，由下列原料配比組成 磷酸450-550mL 硫酸150-200mL 乙酸50-75mL 非離子表面活性劑0. 5-1. OmL 硫酸銨3-4g 碳酸銨l-3g 五水合硫酸銅0. 02-0. 06g 水余量 根據權利要求I所述的一種無黃煙鋁合金化學拋光液，其特征在于所述的硫酸質量百分比濃度為98%，所述的磷酸質量比濃度為85%。
2.根據權利要求I所述的一種無黃煙鋁合金化學拋光液，其特征在于所述的非離子表面活性劑為0P-10、AE03、AE05中的一種。
3.如權利要求I所述的一種無黃煙鋁合金化學拋光液的制備方法，其特征在于包括以下步驟 (1)按原料配方的組成，將硫酸、磷酸、乙酸混合，充分攪拌制得半成品A; (2)按原料配方的組成，將非離子表面活性劑、硫酸銨、碳酸銨、五水合硫酸銅加入水中，充分攪拌待其完溶解制得半成品B待用； (3)將半成品B緩慢加入半成品A中，充分攪拌制得無黃煙鋁合金化學拋光液。
全文摘要
本發明公開了一種無黃煙鋁合金化學拋光液及其制備方法，涉及一種化學拋光液，其原料組成為磷酸、硫酸、乙酸、非離子表面活性劑、硫酸銨、碳酸銨、五水合硫酸銅和水。與傳統三酸拋光工藝相比，本發明具有環保無黃煙，工藝簡單，使用方便，拋光處理效果好等特點。
文檔編號C23F3/03GK102747369SQ20121020051
公開日2012年10月24日 申請日期2012年6月18日 優先權日2012年6月18日
發明者劉萬青, 鄭松林, 饒丹 申請人:合肥華清金屬表面處理有限責任公司