[发明专利]一种铝及其合金蚀刻速度控制方法

说明书

技术领域

本发明专利涉及一种铝及其合金蚀刻速度控制方法。

背景技术

蚀刻是在航空航天工业中广泛应用的一种重要的铝合金加工方法。

铝及其合金蚀刻时的化学反应式如下：

2Al+2NaOH+2H₂O→2NaAlO₂+3H₂

铝及其合金蚀刻过程中，铝溶解在蚀刻液中以NaAlO₂的形式存在，N_aAlO₂的产生会使蚀刻液功效降低，随着蚀刻的进行，由于铝金属不断溶解，蚀刻液中的NaAlO₂浓度不断增加，影响了蚀刻速度。

如何控制NaAlO₂的浓度，保证蚀刻速度已成为铝及其合金蚀刻加工的一个难题。

现有技术蚀刻液配方及条件：

氢氧化钠：140-170g／L

硫化钠：13-18g／L

三乙醇胺38-45g／L

铝离子：35-65g／L

温度：100-105℃

现有技术的缺点

(1)当铝离子浓度大于75g／L时，铝及其合金蚀刻速度低，达不到工艺要求，蚀刻液报废。

(2)蚀刻液使用寿命短，生产成本高。

(3)报废后的蚀刻液是危害废物，处置费用高。

术语解释：

(1)苛性比：指的是铝酸钠溶液中Na₂O与Al₂O₃的摩尔数之比；

(2)晶种系数(种子比)，即添加的晶种中Al₂O₃含量与溶液铝酸钠中Al₂O₃含量的比值。

发明内容

本发明提供一种铝及其合金蚀刻速度控制方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤一，

从蚀刻槽中取出总量约10％的蚀刻液；所述蚀刻槽中含有蚀刻液体积在30m³80m³，所述蚀刻液包括氢氧化钠：140-170g／L，硫化钠：13-18g／L，三乙醇胺38-45g／L，铝离子：35-65g／L。

步骤二，

将步骤一中的蚀刻液放入稀释槽中加纯水(体积比1：1)稀释冷却，使蚀刻液得到稀释，成为稀释液。

步骤三，

将步骤二中所制得的稀释液导入结晶槽进行结晶反应，生成Al(OH)₃晶体和NaOH，结晶槽中的反应条件为：苛性比2.5-2.8，晶种系数1.0-1.7，时间24小时，温度25-35℃。每升蚀刻液产出氢氧化铝晶体沉淀物约25克。

步骤四，

将步骤三中反应制得的物质放入沉淀池中进行固液分离，沉淀时间1-2小时后，上清液回流到蚀刻槽中，分离出的氢氧化铝晶体沉淀物按废物安全处置或利用。

有益效果：

1、在蚀刻过程中新增溶解的铝，通过上述步骤以氢氧化铝晶体沉淀物的形式去除，从而使蚀刻液中的铝离子浓度稳定，达到控制产品质量，提高蚀刻液使用寿命的目的。

2、由于蚀刻液使用寿命的提高，从而带来生产过程化学药品使用量的减少，降低了生产成本，降低了危险废物的潜在危害，降低了报废蚀刻液处置费用。

附图说明

下面结合附图及实施方式对本发明作进一步详细的说明：

图1是本发明的流程图。

具体实施方式

本发明利用NaAlO₂在适量水的条件下，结晶析出Al(OH)₃，从而使蚀刻液中铝离子控制在工艺范围内(铝离子浓度35-65g／L)，一方面确保铝及其合金蚀刻速度稳定，另一方面延长蚀刻液使用寿命5倍以上。

下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。

一种铝及其合金蚀刻速度控制方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤一，

从蚀刻槽中取出总量约10％的蚀刻液；所述蚀刻槽中含有蚀刻液体积在30m³-80m³，所述蚀刻液包括氢氧化钠：140-170g／L，硫化钠：13-18g／L，三乙醇胺38-45g／L，铝离子：35-65g／L(在碱性条件下铝离子存在形式为AlO₂^-，组成的化合物为NaAlO₂)

步骤二，