一种铝及其合金蚀刻速度控制方法
【专利摘要】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。
【专利说明】一种铝及其合金蚀刻速度控制方法
【技术领域】
[0001]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】
[0002]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。
[0003]铝及其合金蚀刻时的化学反应式如下:
[0004]2Al+2Na0H+2H30 — 2NaA102+3H2
[0005]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，NaAlO2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。
[0006]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。
[0007]现有技术蚀刻液配方及条件:
[0008]氢氧化钠:140_170g/ L
[0009]硫化钠:13_18g/L
[0010]三乙醇胺38_45g/L
[0011]铝离子:35_65g/L`
[0012]温度:100-105°C
[0013]现有技术的缺点
[0014](I)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。
[0015](2)蚀刻液使用寿命短，生产成本高。
[0016](3)报废后的蚀刻液是危害废物，处置费用高。
[0017]术语解释:
[0018](I)苛性比:指的是铝酸钠溶液中Na2O与Al2O3的摩尔数之比；
[0019](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】
[0020]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:
[0021]步骤一，
[0022]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。
[0023]步骤二，
[0024]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。[0025]步骤三，
[0026]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°C。每升蚀刻液产出氢氧化铝晶体沉淀物约25克。
[0027]步骤四，
[0028]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。
[0029]有益效果:
[0030]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。
[0031]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。
【专利附图】
【附图说明】
[0032]下面结合附图及实施方式对本发明作进一步详细的说明:
[0033]图1是本发明的流程图。
【具体实施方式】
[0034]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。
[0035]下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。
[0036]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:
[0037]步骤一，
[0038]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A102_，组成的化合物为NaAlO2)
[0039]步骤二，
[0040]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。
[0041]步骤三，
[0042]将步骤二中所制得的稀释液导入结晶槽进行结晶反应(反应式为:NaA102+H20 ^NaOH+Al (OH) 3)，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°C。每升蚀刻液产出氢氧化铝晶体沉淀物约25克。
[0043]步骤四，
[0044]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。
[0045]应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申 请所附权利要求书所限定的范围。
【权利要求】
1.一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 ； 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，时间为24小时，温度25_35°C ;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。
【文档编号】C23F1/46GK103668211SQ201310642872
【公开日】2014年3月26日 申请日期:2013年12月5日 优先权日:2013年12月5日
【发明者】魏立安, 周国华, 尹茂生, 曹慧兰, 胡润霞 申请人:成都飞机工业（集团）有限责任公司