一种用于铝及铝合金高光泽度抛光的环保型化学抛光液

摘要

本发明公开了一种用于铝及铝合金高光泽度抛光的环保型化学抛光液，属于表面处理行业技术领域。它包括基础液和添加剂，所述基础液为85%浓磷酸：80%‑90%（质量分数），98%浓硫酸：10%‑20%（质量分数）；所述添加剂为环丁砜,所述添加剂按照25‑100mL/L进行添加。本发明意在开发一种可用于自动线、不使用硝酸、不产生氮氧化物、成分简单、维护容易、价格适宜、高光泽要求的零件抛光后不出现气道腐蚀和流痕的环保型铝及铝合金化学抛光液。

权利要求

1.一种用于铝及铝合金高光泽度抛光的环保型化学抛光液，包括基础液和添加剂，其特征在于：

所述基础液为85%浓磷酸：80%-90%质量分数，98%浓硫酸：10%-20%质量分数；

所述添加剂为环丁砜,所述添加剂按照25-100mL/L进行添加。

2.根据权利要求1所述的一种用于铝及铝合金高光泽度抛光的环保型化学抛光液的使用方法：

步骤（A）、将零件上挂具，挂具置于龙门自动线的极杆；

步骤（B）、前处理：

（1）对待加工零件进行化学除油，（2）用含氢氧化钠的碱洗溶液进行浸蚀，（3）用含有中和除灰剂的溶液洗去表面挂灰；

步骤（C）、化学抛光：将化学抛光液加热至85-95℃，放入前处理后的零件，反应90-

180s，取出水洗；

步骤（D）、根据实际生产中后续工艺流程进行烘干或阳极氧化处理；

步骤（E）、抛光液的维护：

1、使用过程中每天分析抛光液中磷酸、硫酸比例，偏离时及时调整，并按比例补加环丁砜；

2、液位较低时可根据开槽时的比例加入浓硫酸、浓磷酸、环丁砜，补足液位；

3、每两天测定一次抛光液中铝离子含量，当铝离子含量超过35g/L时应进行更换，也可排掉一部分老液，配制新液补足液位。

说明书

一种用于铝及铝合金高光泽度抛光的环保型化学抛光液

技术领域

[0001] 本发明涉及一种用于铝及铝合金高光泽度抛光的环保型化学抛光液，属于表面处理行业技术领域。

背景技术

[0002] 铝及铝合金具有重量轻、易加工等优点，是重要的金属材料之一，广泛应用于仪器仪表、机械、交通、日用五金等各行各业。为弥补铝合金的耐蚀性差、耐磨性低、装饰性不佳
等缺点，必须对其进行表面处理。铝及铝合金的抛光是其表面处理过程中至关重要的一步。
如铝合金材质手机外壳、电脑外壳的阳极氧化着色，化学抛光就是其不可或缺的前处理工
艺。常见的铝及铝合金抛光工艺有多种，其中化学抛光工艺属于其中的一种：

[0003] 化学抛光是指在合适的溶液中，不使用外接电源，依靠化学浸蚀作用对零件进行的抛光。化学抛光因所需设备简单、经济而广泛的应用于铝及铝合金的抛光。目前应用较多
的是由浓硫酸、浓磷酸、浓硝酸按一定比例配制的三酸抛光液，另外是近年来出现的由浓硫
酸-浓磷酸以及添加剂组成的两酸抛光液。实际使用中发现存在如下问题：

[0004] （1）污染环境

[0005] 三酸抛光液中存在硝酸，同时抛光需要在较高温度（一般为85℃以上）进行，一般会进行如下化学反应：

[0006] 7Al+7H3PO4+5HNO3→7AlPO4+2N2↑+NO2↑+13H2O

[0007] 5Al+22HNO3→3N2O3+NO↑+11H2O+5Al(NO3)3

[0008] 2Al+3H2SO4→Al2(SO4)3+6H2↑

[0009] 抛光过程中会产生大量的氮氧化物NOx，同时逸出大量硝酸蒸汽，这些气体毒性很大，强烈刺激呼吸道黏膜，引起咳嗽、头痛、胸闷。NO还有致癌作用，影响细胞分裂。NO2可以
到达肺的深部，引起严重的呼吸系统疾病。氮氧化物还容易形成光化学烟雾，也是造成酸雨
的一大原因。另外产生的废水中含有大量NO3-，容易导致总氮超标。而NO3-用化学法很难处
理，只能应用微生物处理，这就增加了废水处理难度和处理成本。

[0010] （2）价格昂贵、维护困难

[0011] 目前的化学抛光添加剂及商品两酸抛光液价格昂贵，用量大，这就增加了生产成本。同时成分复杂，添加维护困难，厂商又对其严格保密，生产过程中出现问题只能停产等
厂商派遣技术人员来解决，时间周期长，严重耽误生产。

[0012] （3）零件容易产生气道腐蚀

[0013] 以上三酸抛光液、商品两酸抛光液在实际使用过程中发现，对于有孔洞、凹槽的铝及铝合金零件，当要求高光泽度时，抛光时间长，在抛光后会在孔洞、凹槽的上方产生气道
腐蚀：即在抛光过程中孔洞、凹槽内产生的大量气体从其上方逸出，在上方冲刷出一道凹
痕，凹痕处的光亮度也与其它地方不同。这严重影响了加工产品的装饰性，外观也达不到客
户的要求。本申请人试验多家厂商的化学抛光液，或多或少存在这一现象，这无疑是一大行
业难题。

[0014] （4）零件容易产生流痕

[0015] 零件从抛光槽中提出后，由于表面黏附的抛光液，化学反应仍在进行，同时黏附的抛光液聚集下流，水洗后零件表面形成一条条明暗交替的条纹。在铝合金阳极氧化着色工
艺中，这是造成产品外观不合格的常见因素。

[0016] （5）难以应用于自动线

[0017] 上海银木电器制造有限公司的一条铝阳极氧化龙门自动线，在使用三酸抛光液、商品两酸抛光液过程中，经常出现挂具下端零件光泽度高于上端、单个零件下端光泽度也
高于上端，分析其原因为：行车运行速度有一定限制，入槽时挂具下端先浸入抛光液，出槽
时挂具下端又最后提出抛光液。而抛光液出光速度又太快，抛光时间较短（一般60秒左右）。
此外，将挂具从化学抛光槽转移到水洗槽需要10-15s时间，抛光液会聚集到零件下端继续
反应。

发明内容

[0018] 本发明所要解决的技术问题在于：提供了一种用于铝及铝合金高光泽度抛光的环保型化学抛光液，它解决了目前市场上普遍使用的三酸抛光液、商品两酸抛光液存在的不
足，致使应用于铝及铝合金化学抛光液存在着利用硝酸而产生氮氧化物造成环境污染、成
分复杂、维护困难、价格昂贵、零件容易产生气道腐蚀、零件容易产生流痕和难以应用于自
动线的问题。

[0019] 本发明所要解决的技术问题采取以下技术方案来实现：

[0020] 一种用于铝及铝合金高光泽度抛光的环保型化学抛光液，包括基础液和添加剂，

[0021] 所述基础液为85%浓磷酸：80%-90%（质量分数），98%浓硫酸：10%-20%（质量分数）；

[0022] 所述添加剂为环丁砜,所述添加剂按照25-100mL/L进行添加。

[0023] 一种用于铝及铝合金高光泽度抛光的环保型化学抛光液的制备方法如下：

[0024] 1、在设有空气搅拌、蒸汽加热的耐酸耐热化学抛光槽中，加入计算量的85%浓磷酸，空气搅拌下缓慢加入98%浓硫酸，二者混合的质量比为4:1至9:1，得到基础液，不同型号
铝材可经过实验确定最佳比例。

[0025] 2、按照基础液体积，加入环丁砜25-100mL/L，搅拌均匀，化学抛光液配制完成，环丁砜熔点为28℃，气温较低时会凝固，可以将盛装的塑料桶放入热水槽中适当加热融化，环
丁砜的加入可以改善抛光液基础液的粘度，提高气泡在抛光液中的停留时间和均一度，从
而防止铝合金零件高光泽度抛光时孔洞、凹槽产生气道腐蚀，当零件结构简单，孔洞、凹槽
少的时候可以选择较少的加入量；当零件结构复杂，有孔洞、凹槽多的时候需要较多的加入
量，具体可试验调整。

[0026] 一种用于铝及铝合金高光泽度抛光的环保型化学抛光液而提出以下使用方法：

[0027] 步骤（A）、将零件上挂具，挂具置于龙门自动线的极杆；

[0028] 步骤（B）、前处理：

[0029] （1）对待加工零件进行化学除油，

[0030] （2）用含氢氧化钠的碱洗溶液进行浸蚀，

[0031] （3）用含有中和除灰剂的溶液洗去表面挂灰；

[0032] 步骤（C）、化学抛光：将化学抛光液加热至85-95℃，放入前处理后的零件，反应90-180s，取出水洗；

[0033] 步骤（D）、根据实际生产中后续工艺流程进行烘干或阳极氧化处理；

[0034] 步骤（E）、抛光液的维护：

[0035] 1、使用过程中每天分析抛光液中磷酸、硫酸比例，偏离时及时调整，并按比例补加环丁砜；

[0036] 2、液位较低时可根据开槽时的比例加入浓硫酸、浓硫酸、环丁砜，补足液位；

[0037] 3、每两天测定一次抛光液中铝离子含量，当铝离子含量超过35g/L时应进行更换，也可排掉一部分老液，配制新液补足液位。

[0038] 本发明的有益效果是：

[0039] 1、环保无污染；本发明中不含有硝酸，使用过程中无氮氧化物产生，废水中无难以处理的硝酸根，含有的磷酸根加入石灰调节pH值至7左右就可以去除达标；含有的环丁砜不
挥发，热稳定性好，在抛光液中不分解，对微生物无毒害作用；在水洗槽中环丁砜浓度已经
极低，实际使用过程中未见排放废水中COD值明显升高；如有必要也可单独收集化学抛光后
清洗水，进行芬顿氧化或生物处理，可进一步降低COD值。

[0040] 2、铝合金高光泽度抛光后无气道腐蚀，无流痕；如今客户对铝合金手机外壳、笔记本外壳的外观装饰性要求极高，本发明中添加的环丁砜，可以改善抛光液的粘度，提高气泡
在抛光液中的停留时间和均一度，从而使铝合金零件在获得高光泽度的同时，孔洞、凹槽处
无气道腐蚀，同时零件从抛光槽中提出后，泡沫均匀覆盖，无流痕产生。

[0041] 3、成分简单稳定，维护容易；本发明的抛光液仅由磷酸、硫酸、环丁砜组成，成分简单；磷酸、硫酸可通过双指示剂滴定法测定，根据测定结果补加；环丁砜不挥发，热稳定性极
好，即使加热至220℃保温5小时，也仅有2%发上分解，基本为带出损耗，只需根据磷酸、硫酸
补加量按开槽比例补加即可。

[0042] 4、可用于自动线生产；本发明的抛光液可根据自动线要求调整抛光时间，提高硫酸质量分数、升高温度，可缩短抛光时间，反之可以延长抛光时间，均可获得光亮均一的抛
光效果；申请人所在上海银木电器制造有限公司的铝氧化龙门自动线采用该抛光液抛光某
6063材质笔记本外壳后，用入射角为60º的光泽度仪测试，挂具上下端零件、零件上下端光
泽度差异<10%，完全满足客户要求。

具体实施方式

[0043] 为了对本发明的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。

[0044] 实施例一：上海银木电器制造有限公司的一条铝合金阳极氧化自动线，主要从事某6063材质铝合金笔记本外壳的阳极氧化着色，笔记本外壳存在较多散热孔、螺丝孔，客户
要求化学抛光后光泽度为120±10%（入射角为60º），不得出现肉眼可见流痕，散热孔、螺丝
孔不得出现肉眼可见气道腐蚀，截取笔记本外壳作为试片进行实验，得出化学抛光液的工
艺规范为：

[0045] 1、基础液：85%浓磷酸：80%（质量分数），98%浓硫酸：20%（质量分数），

[0046] 2、添加剂：环丁砜75mL/L；

[0047] 3、温度：95℃；

[0048] 4、时间：150s；

[0049] 实施例二：上海银木电器制造有限公司的一条铝合金阳极氧化自动线，主要从事某6063材质铝合金笔记本外壳的阳极氧化着色，笔记本外壳存在较多散热孔、螺丝孔，客户
要求化学抛光后光泽度为120±10%（入射角为60º），不得出现肉眼可见流痕，散热孔、螺丝
孔不得出现肉眼可见气道腐蚀，截取笔记本外壳作为试片进行实验，得出化学抛光液的工
艺规范为：

[0050] 1、基础液：85%浓磷酸：90%(质量分数），98%浓硫酸：10%（质量分数），

[0051] 2、添加剂：环丁砜100mL/L；

[0052] 3、温度：90℃；

[0053] 4、时间：180s；

[0054] 实施例三：上海银木电器制造有限公司的一条铝合金阳极氧化自动线，主要从事某6063材质铝合金笔记本外壳的阳极氧化着色，笔记本外壳存在较多散热孔、螺丝孔，客户
要求化学抛光后光泽度为120±10%（入射角为60º），不得出现肉眼可见流痕，散热孔、螺丝
孔不得出现肉眼可见气道腐蚀，截取笔记本外壳作为试片进行实验，得出化学抛光液的工
艺规范为：

[0055] 1、基础液：85%浓磷酸：85%(质量分数），98%浓硫酸：15%（质量分数），

[0056] 2、添加剂：环丁砜60mL/L；

[0057] 3、温度：87℃；

[0058] 4、时间：100s；

[0059] 该产线有耐酸耐热不锈钢化学抛光槽，底部设有蒸汽加热管和空气搅拌，需配制化学抛光液3000L，配制方法为：

[0060] 1、抛光槽中加入85%浓磷酸3840kg；

[0061] 2、开启空气搅拌，缓慢加入98%浓硫酸960kg，基础液配制完成；

[0062] 3、加入环丁砜210L，搅拌均匀，抛光液配制完成。

[0063] 化学抛光工艺流程为：

[0064] 1、上挂：将笔记本外壳固定于挂具，挂具挂于极杆；

[0065] 2、除油：硫酸200-250g/L，温度50-60℃，时间3-5min；除去黏附的油污；

[0066] 3、两道逆流水洗；

[0067] 4、碱洗：氢氧化钠40-80g/L，温度50-60℃，时间15-30s；洗去表面的氧化皮、加工层；

[0068] 5、两道逆流水洗；

[0069] 6、中和：三氯化铁20-50g/L，盐酸100-150g/L，温度常温，时间30-60s；洗去表面的挂灰

[0070] 7、两道逆流水洗；

[0071] 8、化学抛光：开启化学抛光槽的空气搅拌和蒸汽加热，并利用自动控温装置控制温度为95±1℃，控制行车放入清洗后的笔记本外壳，反应150s后取出；

[0072] 9、三道逆流水洗；

[0073] 10、按原有工艺进行阳极氧化、着色、封孔。

[0074] 随机抽取三片不同批次化学抛光水洗后的笔记本外壳，冷风吹干，分别用光泽度仪（入射角60º）测定每片外观面左上角、右上角、中心、左下角、右下角的光泽度，测定结果
如下：

[0075]

[0076] 光泽度完全满足客户要求的120±10%，同时抛光后无肉眼可见气道腐蚀、流痕；正常生产时化学抛光良品率基本保持在95%左右。

[0077] 抛光液的维护：

[0078] 1、使用过程中每天分析抛光液中磷酸、硫酸比例，偏离4:1时及时调整，并按抛光液比例补加：即每加22.5kg磷酸补加环丁砜1L；每加24.5kg硫酸补加环丁砜1L；

[0079] 2、液位较低时可根据开槽时的比例加入浓硫酸、浓硫酸、环丁砜，补足液位；

[0080] 3、每两天测定一次抛光液中铝离子含量，当铝离子含量超过35g/L时排掉一部分老液，配制新液补足液位。

[0081] 以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发
明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求
保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。