现代镀覆技术第一部分──镀覆前处理(续3)

唐春华

（泉州市创达表面处理公司，福建 泉州 362000）

现代镀覆技术第一部分──镀覆前处理(续3)

唐春华

（泉州市创达表面处理公司，福建 泉州 362000）

介绍了铝及铝合金，镁合金，黄铜，紫铜，铁白铜，不锈钢，碳钢，锌合金，钨，钼，镀银层等材料的表面化学抛光或电解抛光的溶液配方及工艺条件。

钢铁；铝；镁；铜；锌；钨；合金；抛光

（四）化学抛光与电解抛光

1 铝及铝合金化学抛光与电解抛光

【配方1】磷酸71%(体积分数，下同)，硝酸6.5%，硫酸铜0.5%，硼酸0.5%。适用于铝及铝合金电镀前化学抛光。对于纯铝，90 ～ 110 °C，0.5 ～ 2.0 min；对于 L2Y2 铝合金，100 ～ 105 °C，1 ～ 3 min。

【配方2】磷酸10%，硫酸20%，硝酸10%，115 ～ 120 °C，1 ～ 5 min。适用于纯铝及铝镁合金电镀前化学抛光，缺点是黄烟多。

【配方3】磷酸75%(质量分数，下同)，硝酸(65%)6.7%，硫酸11%，添加剂(由硫酸铜0.02 g/L、尿素3.1%、T助剂4.4%等组成，其中T助剂是白色粉末状硫酸盐无机化合物)7.5%，100 ～ 120 °C，20 ～30 s。适用于铝合金焊丝化学抛光。

【配方 4】硝酸 60 ～ 65 mL/l，氢氟酸 15 ～ 20 mL/L，双氧水15 ～ 17 mL/L，甘油1 mL/L，常温，1 ～2 min。适用于含Si 10% ～ 13%的硅铝合金件阳极氧化前化学抛光。

【配方 5】磷酸(ρ ≥1.7 g/mL)810 mL/L，硫酸(ρ = 1.84 g/mL)85 mL/L，发烟硝酸(ρ = 1.41 g/mL)90 mL/L，硼酸(工业级)7.5 g/L，硝酸铜(或乙酸铜)7.5 g/L，110 ～ 130 °C(新配溶液温度不超过 120 °C，旧溶液为130 °C)，5 ～ 10 min。适用于纯铝件阳极氧化前化学抛光，阳极氧化后着金色(如制作铝质纪念章)。抛光后用1∶1硝酸溶液除铜和黑膜。当溶液黏度增大，可加硫酸调整。1 L该溶液可处理200个纪念章(直径 50 mm)[1]。

【配方6】无水碳酸钠250 ～ 300 g/L，磷酸三钠26 ～ 80 g/L，阳极电流密度 4 ～ 8 A/dm2，电压 12 ～15 V，80 °C，5 min。该液成本低，无污染，光泽好(镜面效果)。

【配方 7】碳酸钠 13%，磷酸三钠 8%，阳极电流密度 10 ～ 20 A/dm2，80 ～ 90 °C，5 ～ 10 min。

【配方8】氢氧化钠6 ～ 8 g/L，碳酸钠14 ～ 17 g/L，酒石酸钾钠5 g/L，葡萄糖酸钠5 g/L，聚乙二醇(6000)13 ～ 15 mL/L，电压13 ～ 15 V，(85 ± 3) °C，3 ～ 5 min。其中聚乙二醇可改善整平效果；葡萄糖酸钠和酒石酸钾钠可延长溶液使用寿命。抛光面反射率达到90% ～ 94%，相当于C和B反射等级，虽然逊色于酸性电解抛光(能获得A反射等级)，但是可以实现废水的零排放，有利于环境保护。

【配方9】氢氧化钠12 g/L，乙二胺四乙酸25 ～ 40 g/L，阳极电流密度12 ～ 24 A/dm2(推荐20 A/dm2)，45 ～ 50 °C，20 min。不锈钢作阴极，搅拌状态。抛光面反射率达90%，阳极溶解量0.010 2 g/cm2

【配方10】氢氧化钠12 g/L，乙二胺四乙酸10 g/L，换向频率1 Hz，反向电压10 V，电流密度14 ～16 A/dm2，40 °C，8 ～ 20 min。阳极溶解量 0.010 g/cm²。

2 镁合金件化学抛光

磷酸650 mL/L，甘油250 mL/L，柠檬酸(抑制剂)0.2 g/L，硫酸铜(整平剂)0.5 g/L，50 °C，3 min。抛光失重率23 g/cm²，抛光面反射率50%。

3 黄铜件化学抛光

【配方 1】双氧水 100 ～ 150 mL/L，硫酸 2 ～ 6 mL/L，乙醇 45 ～ 60 mL/L，15 ～ 35 °C，15 ～ 20 min。优点：光亮度达到甚至超过传统的混酸溶液；用量小，反应缓和，易于控制；对基体腐蚀轻微；废气、废水不影响环境。

【配方2】双氧水100 ～ 150 mL/L，苯并三氮唑(BTA)0.2 g/L，乙二醇(稳定剂)5 ～ 10 mL/L，草酸40 ～ 45 g/L，氢氧化钠 18 ～ 20 g/L，pH 3 ～ 4(用氢氧化钠调节)，低于 45 °C，30 ～ 60 s。

【配方 3】双氧水 370 ～ 520 mL/L，硝酸 30 ～ 60 g/L，乙醇 40 ～ 100 mL/L，添加剂 1 ～ 2 mL/L，20 ～35 °C，30 ～ 80 s。

【配方 4】双氧水 200 ～ 350 mL/L，硫酸 30 ～ 45 g/L，尿素 2 ～ 3 g/L，聚乙二醇 0.05 ～ 0.10 g/L，柠檬酸 1 ～ 2 g/L，铁盐 1 ～ 2 g/L，稳定剂 0.3 ～ 0.6 g/L，20 ～ 40 °C，30 ～ 80 s。

以上4个配方均为双氧水化学抛光体系，其相关机理如下：

(1) 双氧水在酸性介质中将铜氧化成氧化铜，所生成的氧化膜又处于活化与钝化状态之间；同时，在金属表面微观凹凸部位的腐蚀速率差异不明显。这便是配方1采用稀酸与常规浓酸抛光效果相同的原因。

(2) 稳定剂(如乙醇)在硝酸体系中(如配方3)往往比在硫酸体系中更能使双氧水的异相催化分解变慢，说明硝酸对双氧水也起到十分明显的稳定作用。

(3) 添加剂起到增光、缓蚀等作用，使抛光后达到镜面光泽。

【配方 5】硫酸50 ～ 55 mL/L，硝酸10 ～ 15 mL/L，冰乙酸25 ～ 30 mL/L，尿素1.0 ～ 1.5 g/L，香豆素(主光亮剂)1.5 ～ 2.0 g/L，磺胺(次光亮剂)2.5 g/L，55 °C，2 ～ 3 min(黄铜)或 4 ～ 5 min(紫铜)。适用于短时间多次抛光的操作方法，每次抛光后水洗。溶液调整及操作如下：

(1) 硝酸按配方含量的1/3补加，并要根据冰乙酸的含量进行调整，若冰乙酸含量高，应降低硝酸含量。

(2) 冰乙酸含量低时，抛光表面发白；增加冰乙酸含量，亮度提高。

(3) 抛光时摇动工件，不宜过快，确保光亮度，避免形成条纹状痕迹，提高工件凹处的整平性。

(4) 温度切勿过高，宜采用一定的冷却措施。温度低些，则光亮度较易控制。

(5) 抛光前除油并除膜活化(硫酸0.1 g/L + 盐酸25 ～ 50 mL/L，或采用体积分数为50%的盐酸溶液，低于 45 °C，30 ～ 60 s。

(6) 抛光后水洗、漂洗(草酸40 g/L，30%双氧水80 mL/L，氢氧化钠16 g/L，苯并三氮唑0.2 g/L，pH 3 ～ 4，室温，5 ～ 10 s)。

4 紫铜件电解抛光

硫酸30%，磷酸60%，添加剂5%，去离子水5%，阳极电流密度40 A/dm2，45 °C，5 min。添加剂由乙醇 3%(缓蚀剂)、尿素(整平剂)1.8%、苯并三氮唑(光亮剂)0.2%等组成。抛光面具有镜面光泽。靠硫酸提高导电性和电流效率来改善分散能力和整平性，磷酸起整平与光亮作用。

5 铁白铜管件化学抛光

双氧水30%，浓硫酸50 mL/L，无水乙醇17 ～ 20 mL/L，OP-10 mL/L，苯并三氮唑1 g/L，50 °C，3 ～5 min。其中硫酸、OP-10、苯并三氮唑等均起光亮作用，乙醇起稳定作用兼光亮作用。适用于BFe10-1-1铁白铜冷凝管化学抛光的效果极佳，但抛光面光整性欠佳，可用于热交换器。抛光前，铁白铜经除油和预酸蚀(浓硫酸60 mL/L，室温，20 s)。

6 不锈钢件化学抛光和电解抛光

【配方 1】磷酸140 ～ 160 mL/L，盐酸100 ～ 130 mL/L，硝酸 40 ～ 50 mL/L，尿素1 ～ 3 g/L，六次甲基四胺 0.8 ～ 1.5 g/L，80 ～ 90 °C，1 ～ 5 min。

【配方 2】磷酸90 ～ 150 mL/L，盐酸40 ～ 80 mL/L，硝酸40 ～ 80 mL/L，添加剂1.5 mL/L，50 ～ 80 °C，3 ～ 5 min。添加剂由乌洛托品0.75 g/L、聚乙二醇2.25 g/L、二甲基硅油0.75 g/L、十二烷基苯磺酸钠0.75 g/L等组成，起到缓蚀、增黏、光亮、消泡等作用。该配方兼有去油污能力，抛光面光亮如镜，基体凹陷处的抛光膏也能被除去。

【配方 3】硫酸 230 mL/L，盐酸 70%，硝酸 48 mL/L，50 ～ 60 °C，3 ～ 20 min。

【配方4】盐酸45 ～ 55 mL/L，硝酸45 ～ 55 mL/L，磷酸150 mL/L，磺基水杨酸3.5 g/L，聚乙二醇35 mL/L，烟酸 3.5 ～ 4.0 g/L，高锰酸钾 90 ～ 110 g/L，90 ～ 105 °C，1 ～ 3 min。抛光前在含氢氧化钠 170 ～190 g/L和高锰酸钾90 ～ 110 g/L的溶液中松动氧化皮(90 ～ 105 °C，20 ～ 30 min)。抛光后中和(碳酸钠5 g/L，室温，不短于20 min)、钝化(硝酸450 mL/L，硫酸50 mL/L，60 ～ 70 °C，2 ～ 3 min)、再中和(氨水2%，室温，5 ～ 10 min)。

【配方 5】草酸 150 ～ 200 g/L，硫脲 8 ～ 12 g/L，乙酸 6 ～ 10 mL/L，OP 或海鸥洗涤剂 5 ～ 10 mL/L，50 ～ 60 °C，3 ～ 5 min。

【配方 6】磷酸 170 ～ 180 g/L，盐酸 50 ～ 55 mL/L，草酸 35 ～ 40 g/L，OP-10 4.0 ～ 4.5 g/L，70 ～ 85 °C，0.5 ～ 1.0 min。

【配方7】磷酸25%，硝酸(ρ = 1.42 g/mL)6.5%，甘油5 ～ 10 mL/L，硫脲2 g/L，磺基水杨酸1 g/L，80 ～ 90 °C，3 ～ 5 min。其中磺基水杨酸不可缺少，否则抛光效果差。可使抛光面反射率达到90%。

【配方8】磷酸(ρ = 1.7 g/mL)103 g/L，盐酸(ρ = 1.19 g/mL)138 mL/L，硝酸52 g/L，表面活性处理剂2 ～ 3 g/L，光亮剂(由酚类、含氟季铵盐、明胶等组成)1 ～ 10 g/L，70 ～ 85 °C，0.5 ～ 2.0 min。适用于304(相当于0Cr18Ni9)不锈钢拉伸件。若采用常规抛光工艺，无法达到抛光质量。

【配方 9】磷酸(ρ = 1.74 g/mL)290 ～ 320 mL/L，硫酸(ρ = 1.84 g/mL)220 ～ 250 mL/L，添加剂(醇胺类及聚氧乙烯醚类 7.5 ～ 12.5 mL/L)，70 ～ 90 °C，3 ～ 5 min。适用于马氏体不锈钢(如 1Cr13、2Cr13、4Cr13、9Cr18等)化学抛光。

【配方10】氟化氢铵57 ～ 75 g/L，双氧水570 g/L，苯甲酸钠7 g/L，乙酸7 ～ 10 mL/L，尿素2 g/L，聚乙二醇4000(光亮剂)21 ～ 25 mL/L，20 ～ 35 °C，11 min。适用于3Cr2V8W合金钢模具化学抛光，抛光表面光亮度为4 ～ 4.3级，超过电化学抛光[2]。

【配方11】磷酸(85%)6.5% ～ 8.0%，硫酸(98%)15% ～ 20%，铬酸酐5% ～ 6%，阳极电流密度20 ～60 A/dm2，80 ～ 90 °C，1 ～ 5 min。适用于不锈钢电解抛光。工件抛光前经除油(擦洗至表面水膜均匀)、酸蚀，水洗2道后甩干，迅速下槽。注意避免工件在电化学抛光中过腐蚀。

【配方 12】磷酸(85%)740 ～ 770 mL/L，硫酸(98%)180 ～ 210 mL/L，铬酸酐 50 g/L，明胶 8 ～ 10 mL/L。该溶液的密度为1.70 ～ 1.78 g/mL(过高易使基体过腐蚀)。阳极电流密度建议30 ～ 50 A/dm2，低于25 A/dm2会降低整平性，高于55 A/dm2会导致升温快。温度宜55 ～ 65 °C，低于50 °C时整平性差，高于65 °C时会导致基体过腐蚀)。抛光时间4 ～ 5 min，以铅板为阴极。适用于不锈钢焊接件电解抛光，抛光面(包括焊接处)具有镜面光泽。工件抛光前先除氧化皮(氢氧化钠90 ～ 105 g/L，碳酸钠100 ～ 200 g/L，高锰酸钾80 ～ 90 g/L，95 ～ 110 °C，1.5 ～ 3.0 h)和阳极电解腐蚀(与除氧化皮的溶液相同，阳极电流密度 35 ～ 45 A/dm2，60 ～ 70 °C，7 ～ 9 min，阴极为铅板，溶液中的水少于80 mL/L时基体不过腐蚀)。

不锈钢的化学抛光性受材质的影响较大。如奥氏体不锈钢(如1Cr18Ni9Ti)因含有易钝化的镍等元素，化学抛光性好；非奥氏体不锈钢易被酸蚀，化学抛光性差，易出现黑膜。

【配方13】磷酸(ρ = 1.834 g/mL)70%，三氯化铁 300 ～ 400 g/L，硝酸 150 ～ 200 mL/L，盐酸 70 ～150 mL/L。适用于1Cr18Ni9Ti不锈钢件精蚀。精蚀前，化学涂油、酸蚀(硝酸1.58 mol/L + 硫酸2.04 mol/L)和活化(盐酸15 ～ 20 mL/L)。精蚀时若三氯化铁或盐酸的浓度过高，精蚀速率反而降低；若硝酸浓度过高，精蚀液的稳定性变差，不利于控制。

7 碳钢件化学抛光与电解抛光

【配方1】磷酸55%(质量分数，下同)，硝酸9.5%，硫酸29%，乙酸3.5%，尿素1%，酒石酸钾钠0.65%，硫酸铝1.5%，95 ～ 110 °C，15 ～ 45 s。适用于低碳钢、中碳钢等化学抛光，能获得镜面光泽，优于常规的低温、中温化学抛光。控制硝酸、尿素、酒石酸钾钠等成分的加入量非常重要，缺少硝酸时无法抛光。当溶液中铁离子含量大于8 g/L时，需要部分更换或补加抛光浓缩剂，否则只会腐蚀工件。工件抛光前烘干，以避免抛光面有灰膜。

【配方 2】磷酸 58%，硫酸 31%，明胶 2%，水 9%，阳极电流密度 2.7 ～ 6.5 A/dm2，60 ～ 70 °C，10 min，搅拌(较静置效果好)。适用于缝纫机件(20低碳钢)电解抛光。电解抛光前除油、酸蚀(盐酸350 mL/L，氢氟酸50 mL/L，乌洛托品2 g/L，室温，2 ～ 3 min)、滚磨(采用滚磨机，4 h)、活化(氢氟酸100 mL/L，乙酸50 mL/L，室温，10 ～ 30 s)。抛光后处理：沸水煮(3 ～ 5 min)→防锈(亚硝酸钠15% ～ 20%，碳酸钠0.6 g/L，70 ～ 80 °C，2 ～ 3 min)→钝化(重铬酸钾 30 ～ 50 g/L，碳酸钠 2 ～ 3 g/L，80 ～ 90 °C，5 ～ 10 min)→防锈(亚硝酸钠8 g/L，碳酸钠1.5 g/L，苯甲酸钠7 g/L，乙二醇3.8 g/L，pH 9 ～ 10，室温，1 ～ 2 min)。

8 锌合金压铸件化学抛光

铬酸酐180 ～ 250 g/L，硝酸25 ～ 45 mL/L，氢氟酸50 ～ 75 mL/L，硫酸3 ～ 4 mL/L，平平加适量，10 ～30 °C，15 ～ 45 s。

9 特殊材质件电解抛光

【配方1】V(硫酸)∶V(甲醇)= 1∶2，电压15 ～ 22 V，搅拌强度20 ～ 25次/min。适用于钨材电解抛光，抛光面具有镜面光泽，平整光滑，反射率达98%以上。

【配方 2】硫酸(ρ = 1.84 g/mL)100 ～ 400 mL/L，磷酸(ρ = 1.71 g/mL)400 ～ 750 mL/L，铬酸酐 10 ～100 g/L，极间距1.5 cm，阳极电流密度0.5 ～ 2.0 A/dm2，90 °C，30 s。适用于钼丝电解抛光。严格控制抛光时间可有效控制工件的几何尺寸精度。抛光30 s时，钼丝直径减小量只有0.03 mm；抛光120 s时，直径减小量达到0.101 mm，抛光质量反而下降。

10 镀银层化学抛光

柠檬酸2 ～ 5 g/L，草酸5 ～ 10 g/L，乙二胺四乙酸 2 ～ 5 g/L，烷基醇酰胺10 ～ 20 mL/L，三乙醇胺40 ～50 mL/L，油酸 5 ～ 10 mL/L，pH 8，常温，30 ～ 60 min。

11 金属精密件化学去毛刺

【配方1】磷酸7%，草酸12%，水18%，45 ～ 60 °C，10 ～ 60 min。适用于不锈钢和有色金属精密件化学去毛刺，可保证工件的尺寸精度、装配精度、组织结构、硬度等性能不受影响，还可降低工件表面粗糙度。实测不锈钢精密件去毛刺后的直径没有变化，厚度仅减少0.002 mm，误差率为0.13%，孔槽尺寸的变化也非常小，误差率为2.16%。

【配方2】双氧水(35%)200 ～ 260 mL/L，硫酸2 g/L，柠檬酸15 g/L，丙二酸9 g/L，添加剂4 ～ 8 g/L，15 ～ 30 °C，1.5 ～ 3.5 min。适用于高碳钢精密件去毛刺。

[1] 唐春华.铝氧化仿金工艺[J].电镀与涂饰, 1986, 5 (2): 30-32.

[2] 胡锦华, 温美星, 刘春, 等.模具钢无黄烟化学抛光的研究[J].电镀与环保, 2003, 23 (6): 27-29.

Modern plating technologies: Part I—Pretreatment: chemical and electrolytic polishing

TANG Chun-hua

Some bath compositions and process conditions of chemical or electrolytic polishing for aluminum and its alloys, magnesium alloys, brass, red copper, cupronickel, stainless steels, carbon steels, zinc alloys, tungsten, molybdenum and silver coatings were introduced.

iron and steel; aluminum; magnesium; copper; zinc; tungsten; alloy; polishing

TG175

B

1004 - 227X (2017) 20 - 1108 - 05

10.19289/j.1004-227x.2017.20.009

Author’s address: Quanzhou Chuangda Metal Surface Treatment Co., Ltd., Quanzhou 362000, China

2016-04-11

2017-10-20

唐春华（1938-），男，江西莲花县人，高级工程师，从事表面处理工作50余年，近10多年专注于磷化工艺与磷化系列产品的研发，率先在国内将抛丸技术应用到汽车紧固件功能磷化大批量工业生产中，发表论文200余篇，著有《金属表面磷化技术》。

作者联系方式：(Tel) 15059596955。

（待续）

[ 编辑：温靖邦 ]

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