浅谈铝及其合金的化学抛光

胡正俊

【摘 要】化学抛光是铝表面光饰的一门技术。它设备简单，节省电源，效率高，成本低，免除了制件装挂的繁琐步骤，更不受制件形状和尺寸的限制.介绍铭制品传统三酸化学抛光工艺产生氮氧化物气体（NOx，“黄烟”）.对环境造成的污染。绘述了80年代以来，我国治理黄烟的现状和研究成果。

【关键词】铝制品；化学抛光；工艺现状

一、传统三酸化学抛光

实践告诉我们， 铝件的化学成份与金相结构对化学抛光的质量产生极大的影响。一般来讲， 铝的纯度越高， 晶粒越细， 则抛光质量越佳。铝合金随着合金成份增加， 其化学抛光质量变坏。

铝及合金化学抛光溶液一般可分碱性化学抛光和酸性化学抛光两大类。碱性方法目前应用很少。酸性方法包括无释放氮氧化物气体类化学抛光， 磷酸、硝酸、冰乙酸法， 磷酸、硫酸、硝酸法等。目前， 在工业上化学抛光液最普遍的组份是以磷酸、硫酸、硝酸抛光液。

硝酸含量与化学抛光质量有着重要关系。硝酸含量宜控制在10%-20%之间。硝酸含量过低，会引起制件表面结晶腐蚀，降低制件光亮度。硝酸含量过高会加快铝的溶解速度，使化学抛光液里的铝离子含量很快超过允许极限，并引起点腐蚀，影响抛光质量。通常，最适宜的含量也随着溶液中铝离子的含量增加而减少。所以，一般新酸溶液中的硝酸应比陈旧溶液中的硝酸用量少。

溶液中少量的铝离子有利于提高化学抛光的整于性。铝离子浓度含量超过40g，即使用最快的速度清洗，制件表面也会出现斑状蚀点。所以，平常不添加铝离子，主要是由铝件在化学抛光过程中自行溶解积聚至正常含量。

在低于100℃温度下操作，氮氧化物产生量少，金属溶解速度缓慢，化学抛光的光泽性较差。而温度高于100℃时操作，氮氧化物产生量增加，化学抛光速度加快，制件表面光亮。化学抛光的温度一般控制在100-120℃之间。

溶液的寿命可以采用添加三酸的方法予以延长。由于溶液的粘度高，操作中被零件带出而造成的溶液损失较大，应适时补充新鲜溶液。使铝的含量低于临界值而趋于稳定。这样，无需要更新全部溶液，即可使化学抛光不间断地进行。

制件在化学抛光过程中，应搅拌溶液，这对提高铝制件光泽有极大影响。即使在较高温度下，不断地搅拌溶液，制件亦不易产生蚀点和发雾现象。铝制件经化学抛光后，必须进行充分清洗。化抛液残留在制件表面，经氧化后，会出现花斑。一般情况下，化学抛光清洗后，应尽快地进行阳极氧化处理。

二、治标的无黄烟化学抛光工艺

对传统的三酸化学抛光工艺，采取降低HNO3浓度、吸收净化或转化抑制等方法.减少或避免NOx气体排入大气污染环境。

（一）降低HNO3浓度

王新方等在降低HNO3浓度至5%的H2SO4-HNO3化抛液中，添加JS-2添加剂。使该工艺对环境的污染大大降低，且铝制品光亮度达到或优于传统50%HNO3工艺水平。

（二）NOx吸收凈化

吸收净化法，分为干法和湿法。催化还原法和固体吸附法称为干法，各种液体吸收法称为湿法比。

刘如利、赵政明和陈毅侯，采用干法吸收工艺，活性炭对NOx的吸收净化率达到99%以上。但是，活性炭的活化和再生工艺繁复，搞不好还可能造成二次污染。

湿法吸收工艺.按其吸收液性质不同，可分为氧化吸收法、非氧化吸收法、吸收还原法和生成络合物法等

叶向高和丁兰珍、杨蔺孝分别采用氧化性的H2O2。溶液和非氧化性的NaOH溶液的吸收工艺，其NOx吸收率达到90%一98%。然而.吸收产物NaNO2和NaNO3废液，往往被直接排放.造成二次公害。

（三）NOx转化及抑制

在含有HNO3的化抛液中，添加某些物质或表面活性剂。达到抑制NOx产生或转化成无毒的气体。如刘昌平在含有硝酸酸洗液中，添加氨基磺酸把亚硝酸分解为无毒的氮气和水，达到转化抑制效果。此外，胡国忠也在NOx废气治理方面，进行了卓有成效的研究工作。

以上各种治标工艺中，普遍存在一些不足。

1.要使经处理后排出的气体达标并不容易；吸收液、活性炭再生处理液以及含HNO3化抛废液的达标处理、同样存在困难。

2.存在二次污染隐患。

3.需要增加NOx处理费用，提高生产成本

三、治本的无HN03化学抛光工艺

目前，国外这方面的研究方向大致分为以下两类：碱性化抛液：NaOH-NaNO3基础液+添加剂；酸性化抛液：H3PO4-H2PO4基础液+添加剂。以上新工艺虽不产生黄烟，但光泽度比起三酸仍有一定差距。我国开发不含HNO3的无黄烟化抛工艺始于80年代，并取得了可喜成果。它们在铝材、基础液选择和添加剂方面有以下特点：多数选用纯Al、Al-Mg和Al-Mg-Si合金；大多选用H3PO4-H2SO4酸性体系；添加剂品种繁多，难以借鉴。然而，金属化学抛光的粘液膜或凹凸理论，同样适用于无HNO3化学抛光。在磷酸-硫酸基础液中加入组合添加剂，起到了提高抛光表面光亮度的作用。添加剂中的有机化合物部分起到吸附，加速粘性液膜形成的作用；无机化合物部分，起到了促进表面钝化，加速凸起部分溶解的作用；表面活性剂则起到了润湿表面，加快气体表面脱附，减少麻点，抑制酸雾的作用。总之，整体上起到了光亮整平的增光作用，这将给添加剂开发予以启发。

结 语

无HNO3化学抛光光洁度与传统的三酸化学抛光光洁度尚有差距。由于铝材处理量大使用，传统的三酸化抛工艺黄烟污染问题已不容忽视。根除NOx污染源，消除二次污染，开展不增加其他附加费用的无HNO3化学抛光工艺，是化学抛光工艺开发的方向。

参考文献：

[1]韩蜀生.浅谈铝及其铝合金的化学抛光.材料保护，1992.

[2]王新方等.铝及铝合金的低硝酸光亮浸蚀的研究.电镀与环保，1988.

[3]丁兰珍.氮氧化物的湿式吸收法讨论.电镀与环保，1982.