本發(fā)明涉及金屬拋光液，尤其涉及一種鋁氧化拋光液及其制備方法。

背景技術(shù)：

鋁合金在日常生活中應用越來越廣泛，尤其是在數(shù)碼產(chǎn)品的外殼中的應用。鋁合金產(chǎn)品需要進行處理以獲得更加靚麗的外觀，而在自動化生產(chǎn)過程中，一般采用化學拋光的表面處理方法。

化學拋光是鋁及鋁合金表面處理中的一個重要工序，通過化學拋光可以獲得光潔度高、平整性好的表面，使鋁及鋁合金的光反射能力、耐腐蝕性能以及熱反射能力得到加強，同時該金屬制品的裝飾效果得到了提高。

傳統(tǒng)的化學拋光是將鋁制品在三酸(磷酸-硫酸-硝酸)溶液中浸蝕，從而得到增亮整平的效果，工藝成熟，拋光效果好，可用于純鋁和含銅量較低的鋁材。但在該化學拋光過程中會產(chǎn)生大量的氮氧化合物(NOx)，像“黃煙”一樣的NOx氣體嚴重破壞環(huán)境、危害人們的身體健康，由于該方法存在嚴重大氣污染而日益受到關(guān)注。目前國內(nèi)外報道的無氮氧化物酸性化學拋光工藝(俗成無黃煙化學拋光工藝)和堿性化學拋光工藝還存在拋光亮度低或存在點腐蝕等主要缺陷，只能用于對拋光質(zhì)量要求不高的一些場合，致使大氣污染問題依然存在。

公開號為CN101476126A的中國專利文獻公開了一種鋁制品化學拋光液組合物，該組合物不含硝酸，以硫酸和磷酸為基礎溶液，添加劑由硫酸鋁(或硝酸鋁)、高錳酸鉀、硝酸鈉、二苯胺磺酸鈉、酒石酸、硫酸鋅組成。該發(fā)明在鋁材處理過程中無氮氧化物黃煙危害，但該拋光液由于空氣的存在對鋁表面產(chǎn)生過腐蝕、氧化在表面形成異色等不良。

另外，由于使用硝酸作為拋光液，使得酸洗過程中還會產(chǎn)生含有大量的硝酸根離子的酸洗廢水，其中總氮濃度非常高，不能滿足越來越嚴格的環(huán)境排放要求。廢水脫氮處理一直是環(huán)境領(lǐng)域的難點，同時也要花費大量的處理成本含氮廢水。目前一般在對污水進行處理的過程中只是對氮的形態(tài)上做了轉(zhuǎn)化，并未真正將氮從環(huán)境中去除，不同形態(tài)氮污染物的過量存在都是導致水體富營養(yǎng)化的直接因素，因此未能徹底解決水體富營養(yǎng)化問題。國家環(huán)境保護部于2008年先后公布了制漿造紙、制藥等13項含有水污染物特別排放限值的國家排放標準，針對不同行業(yè)制定了更加嚴格的氮污染物排放標準。在這些標準中除了氨氮之外，都設定了總氮的控制指標。因此，以硝酸為拋光液主要成分受到了嚴重挑戰(zhàn)。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種不含硝酸的鋁氧化拋光液及其制備方法。

一種鋁氧化拋光液，以每升鋁氧化拋光液計，包括以下含量的組分：

本發(fā)明提出一種不含硝酸的鋁拋光液，由于該化學拋光液中不含硝酸，實現(xiàn)了氮氧化物的零排放，不存在環(huán)境污染可有效解決上述不足之處，其特點是以磷酸-硫酸為混合酸體系，并輔助利用H₂O₂的強氧化性，實現(xiàn)金屬材質(zhì)的酸洗除銹或表面拋光。

所述磷酸與硫酸的體積比為2～3：1。作為優(yōu)選，所述磷酸與硫酸的體積比為2：1，該比例下拋光效果較好，且可以節(jié)省磷酸的使用量。

上述鋁氧化拋光液中，所述的Al³⁺由鋁鹽溶解得到，所述的鋁鹽為氧化鋁、硫酸鋁、醋酸鋁、檸檬酸鋁或氯化鋁。

上述鋁氧化拋光液中，所述的Fe²⁺由亞鐵鹽溶解得到，所述的亞鐵鹽為硫酸亞鐵或氯化亞鐵。

所述的增光劑為硫酸鐵、硫酸銅、硫酸鎳、硫酸銀、醋酸鉛和硫酸鈷中的一種或多種。在拋光溶液中少量的加入增光劑，可以提高或改善拋光亮度。增光劑主要是一些重金屬，會在鋁的表面發(fā)生置換反應，構(gòu)成腐蝕原電池，加速鋁微凸起部位的溶解反應，從而顯著提高化學拋光亮度，同時提高鋁管管線材酸洗拋光質(zhì)量。

所述的抑制劑為多聚磷酸鈉、硼酸、檸檬酸、檸檬酸鈉、高錳酸鉀、高氯酸鉀、過硼酸鈉、三氧化鉻、硫脲、十二烷基硫酸鈉、十二烷基磺酸鈉、苯并三氮唑、二甲基亞砜、聚乙二醇、鄰氨基苯甲酸、鄰氨基苯酚和鄰氨基苯甲酸甲酯中的一種或幾種。過氧化氫是一種強氧化劑，如果其分解不受控制，不僅會導致H₂O₂用量的浪費，而且可能會對基體產(chǎn)生過腐蝕。在拋光液中加入一定量的抑制劑，可使雙氧水在拋光過程中均勻、有效地分解，避免基體過多損傷。

所述的緩蝕劑為正癸胺、吡啶、苯并咪唑、苯并三唑、3(β-羥基乙氧基)-3-甲基-1-丁炔、1-碘-3(β-羥基-2-乙氧基)-3-甲基-1-丁炔、2-巰基苯并咪唑、2-巰基苯并噻唑、苯硫脲、二芐基亞砜、烏洛托品、二鄰甲苯硫脲、烯丙基硫脲和咪唑啉酰胺中的一種或多種。酸洗時加入緩蝕劑，以抑制金屬在酸性介質(zhì)中的腐蝕，減少酸的使用量，提高酸洗效果。它的作用機理與不具表面活性的無機緩蝕劑在金屬表面上發(fā)生化學反應不同，是依靠分子吸附作用在金屬表面上形成分子定向排列的保護膜，以防止金屬被腐蝕介質(zhì)所腐蝕。

本發(fā)明還提供了一種上述鋁氧化拋光液的制備方法，包括如下步驟：在拋光槽中按配比加入磷酸，然后加入硫酸、Al³⁺、Fe²⁺，加熱至70～110℃，然后按配比加入增光劑、抑制劑和緩蝕劑，最后加入過氧化氫，得到所述的鋁氧化拋光液。無機酸作為拋光液的基礎配方，Al³⁺和Fe²⁺加入后加溫快速溶解，然后加入少量增光劑、抑制劑和緩蝕劑，攪拌均勻，待完全溶解之后加入過氧化氫，過氧化氫快速分解產(chǎn)生·OH活性自由基，化學拋光液配制完成。

作為優(yōu)選，每升所述鋁氧化拋光液中，還包括氫氟酸10～50mL，適量的氫氟酸可以顯著提高拋光的速率。

所述磷酸與氫氟酸的體積比為10～50：1。作為優(yōu)選，所述磷酸與氫氟酸的體積比為40：1，該比例下可以較好地控制拋光速率，減少氫氟酸濃度過高，腐蝕過快等問題。

相應地，本發(fā)明還提供了另一種鋁氧化拋光液的制備方法，包括如下步驟：在拋光槽中按配比加入磷酸，然后加入硫酸和氫氟酸、Al³⁺、Fe²⁺，加熱至70～110℃，然后按配比加入增光劑、抑制劑和緩蝕劑，最后加入過氧化氫，得到所述的鋁氧化拋光液。

初配時加入少量Al³⁺和Fe²⁺，依靠Al³⁺的氧化性，同時Fe²⁺與之后添加的H₂O₂形成Fenton試劑，會產(chǎn)生大量的·OH活性自由基，使之與氧化皮反應，同時借助硫酸和氫氟酸的活化作用，與磷酸形成粘性液膜脫落，同時添加的增光劑、抑制劑和緩蝕劑能夠抑制點腐蝕、減緩全面腐蝕，同時具有較好的整平和光亮效果。本發(fā)明同時也適應于其他金屬材質(zhì)的酸洗除銹或表面拋光。

具體實施方式

實施例1

配制拋光液：預先在酸洗槽中加入600L磷酸，然后加入硫酸300L，氧化鋁10kg，硫酸亞鐵10kg，加熱至100℃，然后加入硫酸銅0.8kg、烏洛托品0.5kg、二鄰甲苯硫脲0.5kg、聚乙二醇0.5kg和多聚磷酸鈉1kg，攪拌均勻后，加入過氧化氫5kg，得到所述的鋁氧化拋光液，開啟壓縮空氣泵連續(xù)鼓入一定流量的空氣，在拋光液中放入未經(jīng)處理的鋁管件，3～5分鐘后鋁管件拿上來清水沖洗后表面光亮，未見黃色NO_x酸霧產(chǎn)生。

實施例2

配制拋光液：預先在酸洗槽中加入600L磷酸，然后加入硫酸300L，醋酸鋁25kg，氯化亞鐵10kg，加熱至75℃，然后依次加入硫酸銀1kg、正癸胺0.5kg、吡啶1kg、鄰氨基苯酚0.5kg、檸檬酸鈉1.5kg和苯并三氮唑1.5kg，攪拌均勻后，加入過氧化氫10kg，得到所述的鋁氧化拋光液，開啟壓縮空氣泵連續(xù)鼓入一定流量的空氣，在拋光液中放入未經(jīng)處理的鋁管件，3～5分鐘后鋁管件拿上來清水沖洗后表面光亮，未見黃色NO_x酸霧產(chǎn)生。

實施例3

配制拋光液：預先在酸洗槽中加入600L磷酸，然后加入硫酸300L和氫氟酸20L，氧化鋁10kg，硫酸亞鐵10kg，加熱至100℃，然后加入硫酸銅0.8kg、烏洛托品0.5kg、二鄰甲苯硫脲0.5kg、聚乙二醇0.5kg和多聚磷酸鈉1kg，攪拌均勻后，加入過氧化氫5kg，得到所述的鋁氧化拋光液，開啟壓縮空氣泵連續(xù)鼓入一定流量的空氣，在拋光液中放入未經(jīng)處理的鋁管件，1～3分鐘后鋁管件拿上來清水沖洗后表面光亮，未見黃色NO_x酸霧產(chǎn)生。

實施例4

配制拋光液：預先在酸洗槽中加入600L磷酸，然后加入硫酸300L和氫氟酸20L，硫酸鋁30kg，硫酸亞鐵10kg，加熱至100℃，然后依次加入硫酸鎳1kg、3(β-羥基乙氧基)-3-甲基-1-丁炔2kg、聚乙二醇0.5kg和檸檬酸0.5kg，，攪拌均勻后，加入過氧化氫5kg，得到所述的鋁氧化拋光液，開啟壓縮空氣泵連續(xù)鼓入一定流量的空氣，在拋光液中放入未經(jīng)處理的鋁管件，1～3分鐘后鋁管件拿上來清水沖洗后表面光亮，未見黃色NO_x酸霧產(chǎn)生。

實施例5

配制拋光液：預先在酸洗槽中加入600L磷酸，然后加入硫酸300L和氫氟酸30L，醋酸鋁25kg，氯化亞鐵10kg，加熱至75℃，然后依次加入硫酸銅1kg、正癸胺0.5kg、吡啶1kg、鄰氨基苯酚0.5kg、檸檬酸鈉1.5kg和苯并三氮唑1.5kg，攪拌均勻后，加入過氧化氫10kg，得到所述的鋁氧化拋光液，開啟壓縮空氣泵連續(xù)鼓入一定流量的空氣，在拋光液中放入未經(jīng)處理的鋁管件，1～3分鐘后鋁管件拿上來清水沖洗后表面光亮，未見黃色NO_x酸霧產(chǎn)生。

實施例6

配制拋光液：預先在酸洗槽中加入600L磷酸，然后加入硫酸300L和氫氟酸30L，檸檬酸鋁25kg，氯化亞鐵15kg，加熱至80℃，然后依次加入醋酸鉛1kg、1-碘-3(β-羥基-2-乙氧基)-3-甲基-1-丁炔1.5kg、苯并三唑0.5kg、硼酸0.5kg、巰基苯并噻唑1kg和聚乙二醇1kg，攪拌均勻后，加入過氧化氫15kg，得到所述的鋁氧化拋光液，開啟壓縮空氣泵連續(xù)鼓入一定流量的空氣，在拋光液中放入未經(jīng)處理的鋁管件，1～3分鐘后鋁管件拿上來清水沖洗后表面光亮，未見黃色NO_x酸霧產(chǎn)生。

實施例7

配制拋光液：預先在酸洗槽中加入600L磷酸，然后加入硫酸300L和氫氟酸30L，氯化鋁20kg，氯化亞鐵15kg，加熱至90℃，然后依次加入檸檬酸1kg、2-巰基苯并咪唑1.5kg、咪唑啉酰胺1.5kg、烯丙基硫脲0.5kg、硫酸鎳0.5kg和十二烷基磺酸鈉1kg，攪拌均勻后，加入過氧化氫20kg，得到所述的鋁氧化拋光液，開啟壓縮空氣泵連續(xù)鼓入一定流量的空氣，在拋光液中放入未經(jīng)處理的鋁管件，1～3分鐘后鋁管件拿上來清水沖洗后表面光亮，未見黃色NO_x酸霧產(chǎn)生。

實施例8

配制拋光液：預先在酸洗槽中加入600L磷酸，然后加入硫酸250L和氫氟酸15L，氧化鋁10kg，硫酸亞鐵10kg，加熱至100℃，然后加入硫酸銅0.8kg、烏洛托品0.5kg、二鄰甲苯硫脲0.5kg、聚乙二醇0.5kg和多聚磷酸鈉1kg，攪拌均勻后，加入過氧化氫5kg，得到所述的鋁氧化拋光液，開啟壓縮空氣泵連續(xù)鼓入一定流量的空氣，在拋光液中放入未經(jīng)處理的鋁管件，1～3分鐘后鋁管件拿上來清水沖洗后表面光亮，未見黃色NO_x酸霧產(chǎn)生。