一种铝合金用抛光液及其制备方法与流程

本发明涉及金属表面处理，尤其涉及一种铝合金用抛光液及其制备方法。

背景技术：

1、铝合金具有密度低、塑性好、力学强度高等性能，是一种在航空、航天、汽车、机械、国防、仪器仪表、建筑、化学工业、日用五金以及高科技领域应用最广泛的有色金属材料。但铝合金在加工过程中会产生挤压痕迹或受到机械损伤，从而造成表面划痕、磨损等缺陷。这些表面缺陷不仅会影响铝合金表面的平整性和光亮度，还会影响其化学稳定性，尤其在表面缺陷处很容易发生腐蚀。为了解决铝合金在加工过程中的表面缺陷问题，可以对其进行化学抛光处理。

2、传统的铝合金化学抛光采用磷酸-硫酸-硝酸“三酸”抛光，由于抛光液中含有硝酸组分，在抛光过程中会产生大量的氮氧化合物nox气体，俗称黄烟，造成环境污染，危害人体健康。为了减缓黄烟污染，改性三酸化学抛光工艺得到了开发与研究。该工艺降低了所使用的抛光液中浓硝酸的用量，或是抛光过程产生的氮氧化物通过吸收、转化和抑制等方式被降低。如王新方等对化学抛光液的组分进行了改进，降低了浓硝酸所占配比，同时加入了新的添加剂，降低了该项工艺所造成的污染。但该方法还是涉及到了硝酸的使用，仍不能彻底解决黄烟污染，还要面临制品经抛光处理后光洁度不足的问题。此外，改性三酸抛光对氮氧化物的后处理过程会带来设备资金投入加大、二次污染物处理困难等问题，造成其应用范围不如传统三酸抛光工艺广泛。

3、相较于不能彻底解决黄烟污染的改良工艺，两酸化学抛光工艺则直接从抛光液中将硝酸去除。两酸化学抛光工艺多采用“硫酸十磷酸十添加物”作为抛光液，它的抛光机理与三酸化学抛光基本相同，也利用了高浓度硫酸和磷酸带来的稳定性。在基液中加入的添加剂能起到提高抛光表面亮度的作用，在一定程度上保证了抛光质量。添加剂中的无机化合物部分主要起促进铝表面钝化，加速凸起部分溶解的作用，有机化合物部分主要起吸附、加速粘性液膜形成的作用，表面活性剂则主要起润湿表面，加快气体表面脱附，减少麻点，抑制酸雾的作用。尽管有很多化学物质可以作为添加成分加入到抛光液中起作用，但是从上述的影响抛光效果的各个指标来衡量，添加成分不能对四个方面都起作用，这样类型的添加物质少之又少，多数情况下一种类型的添加物质只能起一个方面的效果。因此要选择合适的光亮剂，如某些重金属盐类，使抛光处理后的铝及铝合金工件表面达到接近镜面效果。组合添加剂对抛光质量产生的影响往往是多种物质的联合作用。

4、同时，该工艺存在较为明显的不足，即制品抛光后光洁度不足。主要是因为该工艺所去除的硝酸在抛光过程中起到了至关重要的作用，如硝酸具有极强的氧化性，有利于铝制品表面钝化，硝酸还具有活化作用，促进铝制品表面凸出部分溶解。因此，抛光液中直接去除硝酸组分有可能会导致抛光效果下降，简单地将硝酸去除不能达到所需效果，还需对该工艺进行深入的研究。多数化学抛光方法对抛光时间有极为严苛的要求。为了获得合适的光泽度，需要保证一定长度的抛光时间，但随着抛光时间的延长，铝合金工件的光泽度也会逐渐下降，失重率也会迅速提升，最终使得铝合金工件表面粗糙度过大，甚至产生废件。因此常见的抛光液在使用时需控制在60～70s，随后光泽度与失重率就会开始快速下降或上升，平台期较短，对于依赖手工操作的使用群体极为不便。

5、基于上述情况，本发明提出了一种铝合金用抛光液及其制备方法。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供了一种铝合金用抛光液及其制备方法。

2、为实现上述目的，本发明提供了一种铝合金用抛光液，所述铝合金用抛光液由以下浓度的原料组成：磷酸720～750ml/l、硫酸250～280ml/l、铝粉1.0～2.0g/l、过硫酸铵6～10g/l、硫酸镍3.5～4.5g/l、缓蚀剂0.75～1.45g/l。

3、优选地，所述铝粉为球形铝粉，平均粒径为25±1μm，比表面积为0.25m2/g，活性铝含量≥98％。

4、优选地，所述缓蚀剂为硫脲0.05～0.15g/l、多聚磷酸钠0.45～0.55g/l、三乙醇胺0.25～0.75g/l。

5、优选地，所述缓蚀剂还包括氨基三甲叉磷酸0.35～0.45g/l。

6、优选地，所述铝合金用抛光液还包括壳聚糖0.10～0.20g/l。

7、优选地，所述铝合金用抛光液由以下浓度的原料组成：磷酸730ml/l、硫酸270ml/l、铝粉1.5g/l、过硫酸铵8g/l、硫酸镍4g/l、硫脲0.1g/l、多聚磷酸钠0.5g/l、三乙醇胺0.5g/l、氨基三甲叉磷酸0.40g/l、壳聚糖0.15g/l。

8、优选地，所述壳聚糖为含有季氨基的壳聚糖。

9、优选地，所述含有季氨基的壳聚糖通过以下方法制备而成：按料液比1g：50ml将壳聚糖分散在质量分数为10％naoh溶液中，搅拌10～12h，将摩尔量为壳聚糖5倍的2-氯乙胺盐酸盐溶于蒸馏水中，然后在磁力搅拌下将2-氯乙胺盐酸盐溶液缓慢地加入到壳聚糖溶液中反应12～14h后，收集混合体系，置于蒸馏水中透析3d，干燥，即得。

10、本发明还提供所述铝合金用抛光液在7系铝合金的抛光过程中的应用。

11、本发明还提供一种铝合金的抛光方法，所述方法包括如下步骤：

12、将铝合金在无水乙醇中浸泡5～10min，用去离子水清洗，将清洗后的铝合金放入到本发明的抛光液中，在80～90℃的温度下进行化学抛光5～15min；将抛光后的铝合金用去离子水清洗，清洗后干燥，得到抛光后的铝合金。

13、本发明还提供一种铝合金用抛光液的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：

14、(1)将壳聚糖与磷酸混合，以150～200rpm在室温搅拌30～40min，得到溶液ⅰ。

15、(2)将硫酸加入到溶液ⅰ中，以500～550rpm搅拌15～20min，得到溶液ⅱ。

16、(3)将溶液ⅱ以500～550rpm搅拌的同时，将铝粉、过硫酸铵、硫酸镍、硫脲l、多聚磷酸钠、三乙醇胺、氨基三甲叉磷酸加入，继续搅拌2.0～2.5h，静置24h，过滤收集滤液即得。

17、与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

18、1.本发明通过加入缓蚀剂氨基三甲叉磷酸，与其他类型缓蚀剂协同对铝合金表面产生缓蚀作用形成保护层，提高铝合金在抛光液浸润过程中的溶解稳定性。其次，本发明通过加入含有季氨基的壳聚糖，其在抛光过程前期可促进铝合金的氧化溶解，但在抛光过程后期可协同氨基三甲叉磷酸产生短暂的保护作用，从而阻止铝合金的加速溶解，延长铝合金的化学抛光平台期。

19、2.本发明原材料在国内充足，价格适宜，使其规模化生产没有太高的成本限制；同时，制备方法简单，总体生产成本不高，有利于工业的大规模生产。

20、说明书附图说明

21、图1为铝合金试样抛光过程中的光泽度变化。

22、图2为铝合金试样抛光过程中的失重率变化。

技术特征：

1.一种铝合金用抛光液，其特征在于，所述铝合金用抛光液由以下浓度的原料组成：磷酸720～750ml/l、硫酸250～280ml/l、铝粉1.0～2.0g/l、过硫酸铵6～10g/l、硫酸镍3.5～4.5g/l、缓蚀剂0.75～1.45g/l。

2.根据权利要求1所述的铝合金用抛光液，其特征在于，所述铝粉为球形铝粉，平均粒径为25±1μm，比表面积为0.25m2/g，活性铝含量≥98％。

3.根据权利要求1所述的铝合金用抛光液，其特征在于，所述缓蚀剂为硫脲0.05～0.15g/l、多聚磷酸钠0.45～0.55g/l、三乙醇胺0.25～0.75g/l。

4.根据权利要求3所述的铝合金用抛光液，其特征在于，所述缓蚀剂还包括氨基三甲叉磷酸0.35～0.45g/l。

5.根据权利要求4所述的铝合金用抛光液，其特征在于，所述铝合金用抛光液还包括壳聚糖0.10～0.20g/l。

6.根据权利要求5所述的铝合金用抛光液，其特征在于，所述壳聚糖为含有季氨基的壳聚糖。

7.根据权利要求6所述的铝合金用抛光液，其特征在于，所述含有季氨基的壳聚糖通过以下方法制备而成：按料液比1g：50ml将壳聚糖分散在质量分数为10％naoh溶液中，搅拌10～12h，将摩尔量为壳聚糖5倍的2-氯乙胺盐酸盐溶于蒸馏水中，然后在磁力搅拌下将2-氯乙胺盐酸盐溶液缓慢地加入到壳聚糖溶液中反应12～14h后，收集混合体系，置于蒸馏水中透析3d，干燥，即得。

8.一种如权利要求5～7任一所述的铝合金用抛光液的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：

9.如权利要求5～7任一所述的铝合金用抛光液在7系铝合金的抛光过程中的应用。

10.一种铝合金的抛光方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

技术总结
本发明涉及金属表面处理技术领域，尤其涉及一种铝合金用抛光液及其制备方法。所述铝合金用抛光液由以下浓度的原料组成：磷酸720～750mL/L、硫酸250～280mL/L、铝粉1.0～2.0g/L、过硫酸铵6～10g/L、硫酸镍3.5～4.5g/L、缓蚀剂0.75～1.45g/L。所述铝合金用抛光液还包括壳聚糖0.10～0.20g/L。所述壳聚糖为含有季氨基的壳聚糖。本发明通过加入含有季氨基的壳聚糖，其在抛光过程前期可促进铝合金的氧化溶解，但在抛光过程后期可协同氨基三甲叉磷酸产生短暂的保护作用，从而阻止铝合金的加速溶解，延长铝合金的化学抛光平台期。

技术研发人员：崔立新,范国斌,李培彬,单海波,马云煊,李会生,李峰,李钰
受保护的技术使用者：山东创新板材有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15