环保型铝合金化学抛光液及其制备方法和抛光方法与流程

本发明涉及金属表面处理技术领域，尤其涉及的是一种环保型铝合金化学抛光液及其制备方法和抛光方法。

背景技术：

铝因其密度小、比强度高、易加工成型、可铸造、可强化、导热导电能力强等优点，应用于汽车、建筑、家电、日用五金等诸多领域，目前已成为用量仅次于钢铁二位居第二的金属结构材料。

由于铝合金加工成型过程中容易受到机械损伤，造成划痕、磨损等表面缺陷，为了消除加工过程中的这些表面缺陷，通常采用机械抛光、化学抛光或者电化学抛光等方法，从而获得良好的表面光泽度。

其中，化学抛光具有良好的抛光效果，而且处理工艺简单、生产效率高、适用范围广，备受选用。但是，化学抛光主要是采用“三酸”化学抛光工艺的，由于“三酸”化学抛光液中含有大量的硝酸，因此在抛光过程中会产生大量毒性大的nox黄色烟雾，严重损害人体身体健康，腐蚀设备、污染大气环境及降低液槽寿命。

技术实现要素：

本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。

本发明的目的在于克服上述不足，旨在提供一种环保型铝合金化学抛光液及其制备方法和抛光方法。

为实现上述目的，本发明提供了一种环保型铝合金化学抛光液，该化学抛光液包括以下重量份数：85％磷酸40～90份、98％硫酸10～50份、多聚磷酸铵0.1～1份、硝酸盐0.1～2.5份、硫酸盐0.02～0.07份、氯化物0.00003～0.00004份。

优选的，该硝酸盐为硝酸钠、硝酸钾、硝酸铈、硝酸镍、硝酸银中的一种或两种以上的组合。

优选的，该硫酸盐为硫酸铜、硫酸铁、硫酸钠、硫酸钾中的一种或两种以上的组合。

优选的，该氯化物为氯化钯、氯化钠、氯化钾中的一种或两种以上的组合。

本发明还提供了一种制备如上文所述的环保型铝合金化学抛光液的方法，包括以下步骤：

a1.一次配料：将85％磷酸加入到反应容器中，再依次缓慢加入硝酸盐、硫酸盐、氯化物，搅拌均匀，得到一次混合液；

a2.二次配料：向一次混合液中加入98％硫酸，搅拌均匀，得到二次混合液；

a3.放热：将二次混合液静置4～6h；

a4.比重调整：将二次混合液的比重调整为1.60～1.80；

a5.三次配料：向二次混合液中加入多聚磷酸铵，搅拌均匀，静置22～26h，即可得到化学抛光液。

本发明还提供了一种采用如上文所述的环保型铝合金化学抛光液或使用如权利要求5所述的制备方法制备的环保型铝合金化学抛光液对铝合金表面抛光的方法，包括以下步骤：

b1.水洗：将待抛光的铝合金用去离子水水洗，除去尘埃附着物；

b2.脱脂：将水洗后的待抛光铝合金进行脱脂；

b3.抛光：将脱脂后的待抛光铝合金浸入化学抛光液中进行抛光；

b4.冲洗：将抛光后的铝合金用去离子水冲洗，自然晾干，即可。

优选的，步骤b3中，抛光温度为85～110℃，抛光时间为15～250s。

优选的，步骤b2中，脱脂为有机溶剂脱脂、表面活性剂脱脂、碱性溶液脱脂、酸性溶液脱脂、电解脱脂、乳化脱脂中的一种。

优选的，步骤b2中，脱脂是在65～85℃的脱脂液中脱脂80～100s，该脱脂液由40～50份磷酸三钠、20～30份碳酸钠、30～40份氢氧化钠、10～20份去离子水组成。

优选的，步骤b2中，脱脂是在80～90℃的脱脂液中脱脂60～70s，该脱脂液由15～20份柠檬酸、12～17份聚乙烯酸、5～7份聚丙烯、5～8份聚氯乙烯醚、3～5份磷酸三钠、2～5份三聚磷酸钠、3～5份聚乙二醇、10～15份去离子水组成。

本发明化学抛光液以磷酸、硫酸为主，以硝酸盐、硫酸盐、氯化物、多聚磷酸铵为辅。

其中，磷酸的主要作用是溶解铝合金表面组织微观凸起部分的铝和氧化铝，化学抛光液中的磷酸能够和铝离子结合生成一层粘性液膜，附着在铝合金的表面，随着反应的进行，在溶解下来的铝离子向化学抛光液本体扩散时，铝合金表面凸出部分的粘性液膜较薄，溶解下来的铝离子易于扩散，而凹处粘液膜较厚，铝离子不易扩散，则凸出部分的溶解快，凹陷部分溶解慢，从而实现了整平抛光过程。

硫酸能够提高化学抛光液的活性，可溶解铝合金表面的铝和氧化铝，加快抛光速度。

硝酸钠、硝酸钾、硝酸铈、硝酸镍、硝酸银等硝酸盐为化学抛光液提供了钠、钾、铈、镍、银等金属离子，这些金属离子可在化学抛光液中还原成金属单质沉积在铝合金表面变成阴极点，形成局部微电池，促进了周围铝的溶解，从而起到整平作用，提高抛光光泽度。

此外，在酸性环境下，铝离子不具有还原性，铝离子不会被硝酸根氧化，因此，在酸性或者中性的条件下，铝离子与硝酸根能够大量共存，不会有nox的气体产生。

硫酸盐与铝发生反应，会释放热量，加快抛光速度。

通过采用上述的技术方案，本发明的有益效果是：

1.在酸性环境下，铝离子不具有还原性，铝离子不会被硝酸根氧化，因此，在酸性或者中性的条件下，铝离子与硝酸根能够大量共存，不会有nox的气体产生，无毒无味，绿色环保。

2.硝酸钠、硝酸钾、硝酸铈、硝酸镍、硝酸银等硝酸盐为化学抛光液提供了钠、钾、铈、镍、银等金属离子，这些金属离子可在化学抛光液中还原成金属单质沉积在铝合金表面变成阴极点，形成局部微电池，促进了周围铝的溶解，从而起到整平作用，提高抛光光泽度。

3.本发明化学抛光液以磷酸、硫酸为主，以硝酸盐、硫酸盐、氯化物、多聚磷酸铵为辅，实现了宽磷硫比，改变了传统的“三酸”化学抛光需要根据不同材质铝合金出光情况二频繁调整抛光液磷硫比的模式，且完全规避了“三酸”化学抛光结晶的风险，操作简单，生产效率提高，抛光效果良好，生产成本大大降低。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例共同用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。

在附图中，相同的部件使用相同的附图标记，并且附图是示意性的，并不一定按照实际的比例绘制。

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一个或数个实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据此类附图获得其他的附图。

图1为本发明环保型铝合金化学抛光液的制备流程示意图；

图2为本发明铝合金表面抛光的流程示意图。

具体实施方式

以下将结合附图及实施例来详细说明本发明的实施方式，借此对本发明如何应用技术手段来解决技术问题，并达成技术效果的实现过程能充分理解并据以实施。需要说明的是，只要不构成冲突，本发明中的各个实施例以及各实施例中的各个特征可以相互结合，所形成的技术方案均在本发明的保护范围之内。

同时，在以下说明中，处于解释的目的而阐述了许多具体细节，以提供对本发明实施例的彻底理解。然而，对本领域的技术人员来说显而易见的是，本发明可以不用这里的具体细节或者所描述的特定方式来实施。

实施例1

本实施例提供了一种环保型铝合金化学抛光液，该化学抛光液包括以下重量份数：85％磷酸40份、98％硫酸10份、多聚磷酸铵0.1份、硝酸盐0.1份、硫酸盐0.02份、氯化物0.00003份。

该硝酸盐为硝酸钠、硝酸钾、硝酸铈、硝酸镍、硝酸银中的一种或两种以上的组合。

该硫酸盐为硫酸铜、硫酸铁、硫酸钠、硫酸钾中的一种或两种以上的组合。

该氯化物为氯化钯、氯化钠、氯化钾中的一种或两种以上的组合。

参照图1，本实施例还提供了一种制备如上文所述的环保型铝合金化学抛光液的方法，包括以下步骤：

a1.一次配料：将85％磷酸加入到反应容器中，再依次缓慢加入硝酸盐、硫酸盐、氯化物，搅拌均匀，得到一次混合液；

a2.二次配料：向一次混合液中加入98％硫酸，搅拌均匀，得到二次混合液；

a3.放热：将二次混合液静置4h；

a4.比重调整：将二次混合液的比重调整为1.60；

a5.三次配料：向二次混合液中加入多聚磷酸铵，搅拌均匀，静置22h，即可得到化学抛光液。

参照图2，本实施例还提供了一种采用如上文所述的环保型铝合金化学抛光液或使用如权利要求5所述的制备方法制备的环保型铝合金化学抛光液对铝合金表面抛光的方法，包括以下步骤：

b1.水洗：将待抛光的铝合金用去离子水水洗，除去尘埃附着物；

b2.脱脂：将水洗后的待抛光铝合金进行脱脂；

b3.抛光：将脱脂后的待抛光铝合金浸入化学抛光液中进行抛光；

b4.冲洗：将抛光后的铝合金用去离子水冲洗，自然晾干，即可。

步骤b3中，抛光温度为85℃，抛光时间为250s。

步骤b2中，脱脂是在65～85℃的脱脂液中脱脂90s，该脱脂液由40份磷酸三钠、20份碳酸钠、30份氢氧化钠、10份去离子水组成。

本实施例化学抛光液以磷酸、硫酸为主，以硝酸盐、硫酸盐、氯化物、多聚磷酸铵为辅。

其中，磷酸的主要作用是溶解铝合金表面组织微观凸起部分的铝和氧化铝，化学抛光液中的磷酸能够和铝离子结合生成一层粘性液膜，附着在铝合金的表面，随着反应的进行，在溶解下来的铝离子向化学抛光液本体扩散时，铝合金表面凸出部分的粘性液膜较薄，溶解下来的铝离子易于扩散，而凹处粘液膜较厚，铝离子不易扩散，则凸出部分的溶解快，凹陷部分溶解慢，从而实现了整平抛光过程。

硫酸能够提高化学抛光液的活性，可溶解铝合金表面的铝和氧化铝，加快抛光速度。

硝酸钠、硝酸钾、硝酸铈、硝酸镍、硝酸银等硝酸盐为化学抛光液提供了钠、钾、铈、镍、银等金属离子，这些金属离子可在化学抛光液中还原成金属单质沉积在铝合金表面变成阴极点，形成局部微电池，促进了周围铝的溶解，从而起到整平作用，提高抛光光泽度。

此外，在酸性环境下，铝离子不具有还原性，铝离子不会被硝酸根氧化，因此，在酸性或者中性的条件下，铝离子与硝酸根能够大量共存，不会有nox的气体产生。

硫酸盐与铝发生反应，会释放热量，加快抛光速度。

实施例2

本实施例提供了一种环保型铝合金化学抛光液，该化学抛光液包括以下重量份数：85％磷酸65份、98％硫酸30份、多聚磷酸铵0.5份、硝酸盐1.3份、硫酸盐0.45份、氯化物0.00004份。

该硝酸盐为硝酸钠、硝酸钾、硝酸铈、硝酸镍、硝酸银中的一种或两种以上的组合。

该硫酸盐为硫酸铜、硫酸铁、硫酸钠、硫酸钾中的一种或两种以上的组合。

该氯化物为氯化钯、氯化钠、氯化钾中的一种或两种以上的组合。

参照图1，本实施例还提供了一种制备如上文所述的环保型铝合金化学抛光液的方法，包括以下步骤：

a1.一次配料：将85％磷酸加入到反应容器中，再依次缓慢加入硝酸盐、硫酸盐、氯化物，搅拌均匀，得到一次混合液；

a2.二次配料：向一次混合液中加入98％硫酸，搅拌均匀，得到二次混合液；

a3.放热：将二次混合液静置5h；

a4.比重调整：将二次混合液的比重调整为1.69；

a5.三次配料：向二次混合液中加入多聚磷酸铵，搅拌均匀，静置24h，即可得到化学抛光液。

参照图2，本发明还提供了一种采用如上文所述的环保型铝合金化学抛光液或使用如权利要求5所述的制备方法制备的环保型铝合金化学抛光液对铝合金表面抛光的方法，包括以下步骤：

b1.水洗：将待抛光的铝合金用去离子水水洗，除去尘埃附着物；

b2.脱脂：将水洗后的待抛光铝合金进行脱脂；

b3.抛光：将脱脂后的待抛光铝合金浸入化学抛光液中进行抛光；

b4.冲洗：将抛光后的铝合金用去离子水冲洗，自然晾干，即可。

步骤b3中，抛光温度为85～110℃，抛光时间为15～250s。

步骤b2中，脱脂是在90℃的脱脂液中脱脂60s，该脱脂液由20份柠檬酸、17份聚乙烯酸、7份聚丙烯、8份聚氯乙烯醚、5份磷酸三钠、5份三聚磷酸钠、5份聚乙二醇、15份去离子水组成。

本实施例化学抛光液以磷酸、硫酸为主，以硝酸盐、硫酸盐、氯化物、多聚磷酸铵为辅。

其中，磷酸的主要作用是溶解铝合金表面组织微观凸起部分的铝和氧化铝，化学抛光液中的磷酸能够和铝离子结合生成一层粘性液膜，附着在铝合金的表面，随着反应的进行，在溶解下来的铝离子向化学抛光液本体扩散时，铝合金表面凸出部分的粘性液膜较薄，溶解下来的铝离子易于扩散，而凹处粘液膜较厚，铝离子不易扩散，则凸出部分的溶解快，凹陷部分溶解慢，从而实现了整平抛光过程。

硫酸能够提高化学抛光液的活性，可溶解铝合金表面的铝和氧化铝，加快抛光速度。

硝酸钠、硝酸钾、硝酸铈、硝酸镍、硝酸银等硝酸盐为化学抛光液提供了钠、钾、铈、镍、银等金属离子，这些金属离子可在化学抛光液中还原成金属单质沉积在铝合金表面变成阴极点，形成局部微电池，促进了周围铝的溶解，从而起到整平作用，提高抛光光泽度。

此外，在酸性环境下，铝离子不具有还原性，铝离子不会被硝酸根氧化，因此，在酸性或者中性的条件下，铝离子与硝酸根能够大量共存，不会有nox的气体产生。

硫酸盐与铝发生反应，会释放热量，加快抛光速度。

实施例3

本实施例提供了一种环保型铝合金化学抛光液，该化学抛光液包括以下重量份数：85％磷酸90份、98％硫酸50份、多聚磷酸铵1份、硝酸盐2.5份、硫酸盐0.07份、氯化物0.00004份。

该硝酸盐为硝酸钠、硝酸钾、硝酸铈、硝酸镍、硝酸银中的一种或两种以上的组合。

该硫酸盐为硫酸铜、硫酸铁、硫酸钠、硫酸钾中的一种或两种以上的组合。

该氯化物为氯化钯、氯化钠、氯化钾中的一种或两种以上的组合。

参照图1，本实施例还提供了一种制备如上文所述的环保型铝合金化学抛光液的方法，包括以下步骤：

a1.一次配料：将85％磷酸加入到反应容器中，再依次缓慢加入硝酸盐、硫酸盐、氯化物，搅拌均匀，得到一次混合液；

a2.二次配料：向一次混合液中加入98％硫酸，搅拌均匀，得到二次混合液；

a3.放热：将二次混合液静置6h；

a4.比重调整：将二次混合液的比重调整为1.80；

a5.三次配料：向二次混合液中加入多聚磷酸铵，搅拌均匀，静置26h，即可得到化学抛光液。

参照图2，本实施例还提供了一种采用如上文所述的环保型铝合金化学抛光液或使用如权利要求5所述的制备方法制备的环保型铝合金化学抛光液对铝合金表面抛光的方法，包括以下步骤：

b1.水洗：将待抛光的铝合金用去离子水水洗，除去尘埃附着物；

b2.脱脂：将水洗后的待抛光铝合金进行脱脂；

b3.抛光：将脱脂后的待抛光铝合金浸入化学抛光液中进行抛光；

b4.冲洗：将抛光后的铝合金用去离子水冲洗，自然晾干，即可。

步骤b3中，抛光温度为110℃，抛光时间为15s。

步骤b2中，脱脂是在80～90℃的脱脂液中脱脂60s，该脱脂液由15份柠檬酸、12份聚乙烯酸、5份聚丙烯、5份聚氯乙烯醚、3份磷酸三钠、2份三聚磷酸钠、3份聚乙二醇、10份去离子水组成。

本实施例化学抛光液以磷酸、硫酸为主，以硝酸盐、硫酸盐、氯化物、多聚磷酸铵为辅。

其中，磷酸的主要作用是溶解铝合金表面组织微观凸起部分的铝和氧化铝，化学抛光液中的磷酸能够和铝离子结合生成一层粘性液膜，附着在铝合金的表面，随着反应的进行，在溶解下来的铝离子向化学抛光液本体扩散时，铝合金表面凸出部分的粘性液膜较薄，溶解下来的铝离子易于扩散，而凹处粘液膜较厚，铝离子不易扩散，则凸出部分的溶解快，凹陷部分溶解慢，从而实现了整平抛光过程。

硫酸能够提高化学抛光液的活性，可溶解铝合金表面的铝和氧化铝，加快抛光速度。

硝酸钠、硝酸钾、硝酸铈、硝酸镍、硝酸银等硝酸盐为化学抛光液提供了钠、钾、铈、镍、银等金属离子，这些金属离子可在化学抛光液中还原成金属单质沉积在铝合金表面变成阴极点，形成局部微电池，促进了周围铝的溶解，从而起到整平作用，提高抛光光泽度。

此外，在酸性环境下，铝离子不具有还原性，铝离子不会被硝酸根氧化，因此，在酸性或者中性的条件下，铝离子与硝酸根能够大量共存，不会有nox的气体产生。

硫酸盐与铝发生反应，会释放热量，加快抛光速度。

应该理解的是，本发明所公开的实施例不限于这里所公开的特定处理步骤或材料，而应当延伸到相关领域的普通技术人员所理解的此类特征的等同替代。还应当理解的是，在此使用的术语仅用于描述特定实施例的目的，而并不意味着限制。

说明书中提到的“实施例”意指结合实施例描述的特定特征、或特性包括在本发明的至少一个实施例中。因此，说明书通篇各个地方出现的短语或“实施例”并不一定均指同一个实施例。

以上所述的，仅为本发明的较佳实施例而已，不能限定本发明的范围，凡是依本发明申请专利范围所作的均等变化与装饰，皆应仍属于本发明涵盖的范围内。