一种铝合金的碱性化学抛光方法与流程

本发明涉及金属表面处理，尤其涉及一种铝合金的碱性化学抛光方法。

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、碱性化学抛光工艺通过碱性抛光液的使用避免了酸性化学抛光普遍存在的黄烟污染问题。碱性抛光大多以氢氧化钠与硝酸钠为基础组分，是抛光液中的碱性组分腐蚀掉铝板表面的氧化铝膜，进而与铝发生反应，再由其他组分配合作用使制品变平整的过程。同时，为了铝制品表面的光亮度及平整度，相关后处理过程是不可避免的，如使用酸性液中和、温水洗净和烘干等过程。碱性化学抛光是一个多因素作用的综合过程，所用工艺条件都会对抛光效果产生影响，例如不同的铝合金材料和所用的抛光工艺与配方都会使抛光效果产生巨大差异。所以，了解各因素对碱性抛光的影响是掌握碱性抛光工艺的重要前提。

3、铝合金的类型是铝抛光过程中不可忽略的重要因素，因为工业上所用的铝材基本上都是合金材料，而合金材料因其组分不同会表现出明显差异，如si-al合金易氧化并生成稳定的化合物，cu-al合金则易生成钝化膜。所以，铝合金中的元素组成会对其特性与性能产生重大影响。铝合金中常见的添加成分与作用如下：铜可以增加合金的机械强度和硬度，降低电荷转移和抑制突点的形成，但也降低了金属的耐腐蚀性；硅可以迅速氧化成稳定的氧化物从而增加了铝合金的耐腐蚀性能，使得表面平整；镁作为还原性强于铝的碱性金属，在抛光液中，镁会优先与碱性组分发生反应，生成难溶的氢氧化镁附着在铝板表面，阻碍铝的正常溶解，严重影响抛光效果。

4、碱性抛光液中的主要成分有腐蚀剂、光亮剂、缓蚀剂等，各组分协同作用才能提高铝制品表面处理效果。抛光液各组分中，氢氧化钠是主要的碱性物质，主要起腐蚀平整作用，在溶液中电离出氢氧根可以与铝件表面的铝和氧化铝发生反应，腐蚀掉铝制品表面的凸出部分使其表面平整；硝酸钠溶解在溶液中，参与表面铝腐蚀反应，使铝制品表面粗糙度降低，起到了平整的作用；氟化物作为光亮剂，因其溶解后电离的氟离子具有半径小、穿透性与吸附能力强的特性，可优先吸附在铝合金表面的凸面上，加速该面的溶解，使制品表面平整、光洁，光亮度增加；硅酸钠溶解于抛光液中增加了溶液粘稠度，减缓了铝合金制品的腐蚀速度，有助于制品表面平整度的提高。除了上述组分以外，碱性抛光液中大多会加入添加剂提高抛光效果，通常使用的有表面活性剂和金属盐类等。由于表面活性剂含有亲水和疏水基团，可吸附在铝制品表面，起到提高质量传递速率的作用，有利于工件平整度的提高。金属盐溶解在抛光液中，电离出的金属离子与铝制品发生置换反应，使得制品表面凸出部分溶解加快，促进制品表面平整。此外，在新配置的碱性抛光液中加入少量的铝有利于凸出面的溶解，表面平整。碱性化学抛光工艺在被深入研究的同时，其自身存在的缺陷也不断被发现，碱性抛光生产过程主要会产生如下缺陷：碱性抛光可以使制品获得较高的光洁度，但所用抛光液腐蚀性较强，使得铝的溶解速度较快，失重情况严重，抛光效果较差相较于酸性抛光还存在一定差距。

5、基于上述情况，本发明提出了一种铝合金的碱性化学抛光方法。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供了一种铝合金的碱性化学抛光方法。

2、为实现上述目的，本发明提供了一种铝合金的碱性化学抛光方法，所述碱性化学抛光方法包括如下步骤：

3、(1)取未抛光的铝合金，在含有4～6g/l表面活性剂的水溶液中浸泡10～15min，得到预处理的铝合金；

4、(2)将预处理的铝合金浸泡至碱性抛光液中进行抛光，抛光温度为40～50℃，抛光时间为2.0～2.5min；

5、(3)抛光后依次经酸中和、水洗、烘干，即得抛光好的铝合金。

6、优选地，所述表面活性剂为阴离子表面活性剂，包括羧酸盐、磺酸盐、硫酸酯盐和磷酸酯盐的其中一种。

7、优选地，所述硫酸酯盐为高级醇硫酸酯盐，在其中一个实施例中，所述高级醇硫酸酯盐为十八烷基硫酸钠。

8、优选地，所述碱性抛光液由以下浓度的原料组成：氢氧化钠280～320g/l，硝酸钠140～160g/l，硅酸钠13～17g/l，氟化钠8～12g/l，钼酸铵18～22g/l，硫脲8～12g/l。

9、优选地，所述碱性抛光液还包括金属盐1.0～2.0g/l。

10、优选地，所述金属盐包括硫酸锌、氯化镍与硫酸铜的其中一种或两种以上的组合。

11、优选地，所述金属盐为氯化镍。

12、优选地，所述碱性抛光液由以下浓度的原料组成：氢氧化钠300g/l，硝酸钠150g/l，硅酸钠15g/l，氟化钠10g/l，钼酸铵20g/l，硫脲10g/l，氯化镍1.5g/l。

13、优选地，所述步骤(1)中，取未抛光的铝合金，在含有4～6g/l表面活性剂的水溶液中浸泡10～15min，随后以频率为40～50hz，功率300～350w，超声处理25～35min，得到预处理的铝合金；

14、优选地，所述步骤(2)中，将预处理的铝合金浸泡至碱性抛光液中进行抛光，抛光温度为40～50℃，抛光时间为2.0～2.5min，每隔10～12s进行一次超声处理，超声时间为10～12s，超声频率为30～35hz，功率200～250w，直至抛光完成；

15、本发明还提供另一种铝合金的碱性化学抛光方法，所述碱性化学抛光方法包括如下步骤：

16、(1)取未抛光的铝合金，在含有4～6g/l表面活性剂的水溶液中浸泡10～15min，随后以频率为40～50hz，功率300～350w，超声处理25～35min，得到预处理的铝合金；

17、(2)将预处理的铝合金浸泡至碱性抛光液中进行抛光，抛光温度为40～50℃，抛光时间为2.0～2.5min，抛光过程中，每隔10～12s进行一次超声处理，超声时间为10～12s，超声频率为30～35hz，功率200～250w，直至抛光完成；

18、(3)抛光后依次经酸中和、水洗、烘干，即得抛光好的铝合金。

19、与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

20、1.本发明通过在碱液抛光过程中使用超声处理，能使铝合金表面的凸出部分在被碱液腐蚀为瘦长状时，更容易折断为更短的部分，从而加快碱液抛光的效率，减少铝合金的失重；同时，通过考察合理的超声工艺参数，在满足铝合金凸出部分折断所需的强度，同时又不会加快碱液对铝合金原有平整部位的侵蚀，最终时铝合金表面趋于平坦，达到最佳的抛光效果。

21、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。