[发明专利]一种无黄烟铝合金化学抛光液及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种无黄烟铝合金化学抛光液及其制备方法，具体的说是一种不含硝酸、抛光过程中不会产生氮氧化合物有害气体的铝合金化学抛光液。

背景技术

    铝合金材料是有色金属中使用量最大、应用面最广的金属材料，而且其应用范围还在不断扩大之中。就原铝生产量而言，从2001年开始我国已跃为全世界第一大原铝生产国，产量占全球总产量的13.98%。2007年我国各种铝材总产量达到1275万吨，2008年的铝材总产量达到1427.4万吨，多年连续保持世界第一。铝制品种类繁多，据统计已超过70多万种，应用遍及国民经济各部门。铝合金材料具有一系列优良的物理、化学、力学和加工性能，可以满足从厨餐用具到尖端科技、从建筑装潢业到交通运输业和航空航天等各行业对于铝合金材料提出的千差万别、各种不同的使用性能要求。

    铝合金具有很多优越的性能，其特点如下：

1）密度低。铝的密度约为2.7g/cm3。在金属结构材料中是密度高于镁的第二轻的金属。它的密度只是铁或铜的1/3.

2）塑性高。铝及其合金延展性好，可以通过挤压、轧制或拉拔等压力加工手段制成各种型、板、箔、管和丝材。

3）易强化。纯铝的强度并不高，但通过合金化和热处理容易使之强化，制造高强度铝合金，其比强度可以和合金钢媲美。

4）导电好。铝的导电性和导热性仅次于银、金和铜。

5）耐腐蚀。铝是一个负电性很强的金属，与氧具有极高的亲和力。铝在自然条件下，表面会生成保护性氧化物，具有比钢铁好得多的耐腐蚀性。

6）易表面处理。表面处理可以进一步提高或改变铝合金的表面性能。铝阳极氧化工艺成熟，操作简便，已经广泛应用。铝阳极氧化膜硬度高、耐磨，而且耐腐蚀、绝缘性好，并可着色，能显著改变和提高铝合金的外观和使用性能。通过化学预处理，铝合金表面还可以进行电镀、电泳、喷涂等，赋予铝表面以金属镀层或有机聚合物涂层，进一步提高铝的装饰和保护效果。

一般工程应用的变形铝合金（如型材或板带材等）或建筑铝型材，其加工成型后半成品，一般是可以直接进入阳极氧化生产线进行阳极氧化的，所获得的阳极氧化膜在许多工程应用上表现除了良好的防护性能，其表面基本上能够达到均匀一致的外观要求。机械抛光后的铝合金工件，若直接进行阳极氧化处理，只能获得平滑的阳极氧化膜，还不能得到高反射率的膜层。化学抛光作为高级精饰处理方法，能去除铝制品表面较轻微的模具痕和擦划伤条纹，去除机械抛光中可能形成的摩擦条纹、热变形层、氧化膜层等，使粗糙的表面趋于光滑而获得近似镜面光亮的表面，提高了铝制品的装饰效果（如反射性能、光亮度等），并可以赋予更高的商业附加值，极大地满足了消费市场对具有光亮表面的铝制品要求。因此，对于需要表面平整、均匀又光亮等特殊外观要求的阳极氧化膜，则需要预先进行化学抛光。

化学抛光是一种在特殊条件下的化学腐蚀，它是通过控制铝材表面进行选择性的溶解，使铝材表面微观凸出部位较其凹洼部位优先溶解，而达到表面平整和光亮的目的。在工业生产中，采用化学抛光的主要目的，一是取代机械抛光而获得平滑的光亮铝材表面；二是在机械抛光后再进行化学抛光，以获得非常高镜面反射率的铝材或铝零部件，达到表面增亮的目的。

传统的铝合金化学抛光液大多采用三酸体系，即硫酸、磷酸、硝酸。铝合金在该化学抛光液中的化学反应过程为：铝的酸性浸蚀过程→钝化过程→黏滞性扩散层扩散过程。当铝在热的浓酸（磷酸和硫酸）中浸渍时，发生强烈的酸性浸蚀反应并迅速溶解而除去表面的一层铝。为了获得良好的抛光效果，必须抑制过度的酸性浸蚀反应。由于硝酸的存在，铝表面发生氧化反应，形成一层仅有几十个原子层的氧化铝的钝化膜覆盖在铝表面上，此钝化作用使得铝表面暂时受到保护，当然这一层氧化膜在抛光液中也会受到强酸的作用而被缓慢地溶解。当铝表面氧化膜被完全溶解再次露出铝的金属基底时，抛光液中硝酸再一次起作用在裸金属表面形成一层新的氧化铝的钝化膜，如此膜再溶解又再形成，周而复始，使铝的溶解以较低的速度进行。

但是由于抛光过程中硝酸与铝合金的反应，产生大量的氮氧化合物黄色烟雾，大大污染空气，对环境造成损害，同时危害操作者的身体健康。