阅读说明：本技术 一种铝合金镜面化学抛光液及其抛光方法 (Aluminum alloy mirror surface chemical polishing solution and polishing method thereof ) 是由 周家勤 于 2020-06-18 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种铝合金镜面化学抛光液,按重量百分比计由下列原料制成：聚二硫二丙烷磺酸钠3-5%、2-巯基苯并咪唑0.2-1%、硝酸铁3-5%、四甲基高氯酸铵0.5-2%、十二烷基磺酸钠0.5-1.5%、聚乙二醇0.1-0.3%、十三烷醇聚醚-4-羧酸钠0.1-0.3%、75wt%的硫酸15-25%、85wt%的磷酸余量。本发明的化学抛光液对铝合金表面抛光后可以达到镜面效果,可以有效解决现有技术中抛光液对铝合金表面抛光后转移性悬停时容易发生过腐蚀和光泽度变暗的问题,非常适宜自动线生产,大大提高化学抛光的生产效率和抛光成品率。(The invention discloses a chemical polishing solution for an aluminum alloy mirror surface, which is prepared from the following raw materials in percentage by weight: 3-5% of sodium polydithio-dipropyl sulfonate, 0.2-1% of 2-mercaptobenzimidazole, 3-5% of ferric nitrate, 0.5-2% of tetramethyl ammonium perchlorate, 0.5-1.5% of sodium dodecyl sulfate, 0.1-0.3% of polyethylene glycol, 0.1-0.3% of tridecyl alcohol polyether-4-sodium carboxylate, 15-25% of 75wt% of sulfuric acid and the balance of 85wt% of phosphoric acid. The chemical polishing solution can achieve a mirror effect after polishing the surface of the aluminum alloy, can effectively solve the problems that the polishing solution is easy to over-corrode and the glossiness becomes dark when the polishing solution is used for polishing the surface of the aluminum alloy and is suspended in a transferring manner in the prior art, is very suitable for automatic line production, and greatly improves the production efficiency and the polishing yield of chemical polishing.)

一种铝合金镜面化学抛光液及其抛光方法

技术领域

本发明属于铝合金表面处理领域，具体涉及一种铝合金镜面化学抛光液及其抛光方法。

背景技术

因铝合金具有质轻、易于加工、耐腐蚀性好等优点，因此应用相当广泛，在五金市场中占有极其重要的地位，尤其广泛应用于电子电器产品外壳等部件的主要材料。由于电子电器产品外壳等多要求镜面光亮且这类产品的加工量大，因此特别适宜自动化生产。

机械抛光和化学抛光是提高铝制品光亮度的主要方法，其中，化学抛光工艺简单、快速、处理面积大、应用广，但此工艺较难控制，一般较难得到镜面光亮的抛光效果，尤其是抛光后如不迅速水洗易产生过腐蚀，出现麻点、斑纹、雾状膜等不良品，而自动化生产线工序间的时间间隔较长，压缩空间有限，要想在自动线上提高产品的抛光质量及合格率，必须对现有适宜手工操作的化学抛光工艺进行改造与优化。市面上大多数的化学抛光产品在抛光过程后转移性悬停时容易发生过腐蚀，不适宜自动线生产。

发明内容

为克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种适宜自动线生产的铝合金化学抛光液，主要解决现有技术中抛光液对铝合金表面抛光后转移性悬停时容易发生过腐蚀和光泽度变暗的问题。为实现上述发明目的，本发明采用以下技术方案：

一种铝合金镜面化学抛光液，按重量百分比计由下列原料制成：

聚二硫二丙烷磺酸钠 3-5%

2-巯基苯并咪唑 0.2-1%

硝酸铁 3-5%

四甲基高氯酸铵 0.5-2%

十二烷基磺酸钠 0.5-1.5%

聚乙二醇 0.1-0.3%

十三烷醇聚醚-4-羧酸钠 0.1-0.3%

75wt%的硫酸 15-25%

85wt%的磷酸 余量。

优选地，所述聚乙二醇为PEG-400、PEG-600或PEG-800。

优选地，一种铝合金镜面化学抛光液，按重量百分比计由下列原料制成：

聚二硫二丙烷磺酸钠 3%

2-巯基苯并咪唑 1%

硝酸铁 4%

四甲基高氯酸铵 1%

十二烷基磺酸钠 1.5%

PEG-600 0.2%

十三烷醇聚醚-4-羧酸钠 0.3%

75wt%的硫酸 20%

85wt%的磷酸 余量。

本发明采用磷酸和硫酸的混合酸作为腐蚀体系。磷酸是一种中强酸，主要起整平和光亮作用。磷酸在对铝合金表面进行腐蚀溶解的同时，会生成一层磷酸盐转化膜，这层膜阻碍了金属表面抛光液的扩散，使得抛光过程相对缓慢，防止抛光液对金属表面的过度腐蚀，降低了铝合金表面粗糙度并提高了光亮度，最终获得平整光亮的表面。若磷酸浓度过低，则磷酸盐转化膜不能有效生成，无法起到减缓抛光过程的作用，容易出现过腐蚀；若磷酸浓度过高则会影响到抛光效率。硫酸作为本发明的另外一种腐蚀酸，在抛光液中的作用不可或缺。硫酸可以充分溶解氧化膜，从而避免铝合金表面产生灰白氧化膜而降低光泽度。若硫酸浓度过低，溶解氧化膜不完全，且时间较长；若硫酸浓度过高则腐蚀加剧，容易出现过腐蚀，影响铝合金表面平整性和光泽度。同时硫酸不会产生烟雾，可保证抛光环境符合环保要求。

化学抛光液常常采用硝酸作为金属氧化剂，但硝酸属于挥发性酸，且反应过程中容易产生有毒黄烟，因而普遍被硝酸钠、硝酸钾取代作为氧化剂，这样可有效防止刺激性气体的产生，但是单一硝酸盐的氧化效果还是低于硝酸，且硝酸的使用一定程度上会提高腐蚀剂的用量，为了不降低氧化性能，又不产生有毒黄烟，本发明采用合适质量配比的硝酸铁和四甲基高氯酸铵作为复合氧化剂，在铝合金抛光过程中不断在表面氧化成金属氧化物，所述金属氧化物可以避免抛光过程的过腐蚀问题。一方面，通过所述复合氧化剂的加入，可以使金属氧化物的生成和溶解达到动态平衡，可以有效地抑制抛光速度，使铝合金表面能够均匀地进行腐蚀，进而获得良好的抛光效果，即可以提高铝材表面的平整度和光泽度。另一方面，所述复合氧化剂的加入，还可以抑制铝合金中的锌、铜和镁等元素在抛光中的点腐蚀问题，其原因在于所述强氧化剂作用生成的钝化膜层弥补了由磷酸作用生成的粘膜层对铝材表面凹陷部位保护的不足，从而有助于下一步腐蚀反应的进行。

本发明采用十二烷基磺酸钠、聚乙二醇和十三烷醇聚醚-4-羧酸钠三者按合适质量配比组成表面活性剂体系。合理复配的表面活性剂能够降低铝合金表面与抛光液之间的表面张力，使抛光液更均匀地吸附在铝合金表面，有效减少点蚀和划痕等缺陷，使抛光过程平稳进行。当铝合金抛光后在空中悬停时，化学抛光液在铝合金表面形成一个阻隔层，避免空气介入从而导致局部过腐蚀，最终使得化学抛光液与铝合金表面均匀反应，同时与聚二硫二丙烷磺酸钠、2-巯基苯并咪唑光亮剂协同能够进一步提高抛光表面质量，使抛光表面光亮平整。

本发明的铝合金化学抛光液制备方法简单，将聚二硫二丙烷磺酸钠、2-巯基苯并咪唑、硝酸铁、四甲基高氯酸铵、十二烷基磺酸钠、聚乙二醇、三烷醇聚醚-4-羧酸钠、75wt%的硫酸依次加入85wt%的磷酸中搅拌均匀即可。

本发明的铝合金化学抛光液的抛光方法，包括以下步骤：

(1)将抛光液加热至70-90℃；

(2)将铝合金工件浸入抛光液中抛光0.5-3min；

(3)取出铝合金工件，悬停时间不超过1min，用水清洗、干燥。

本发明的化学抛光液对铝合金表面抛光后可以达到镜面效果，可以有效解决现有技术中抛光液对铝合金表面抛光后转移性悬停时容易发生过腐蚀和光泽度变暗的问题，非常适宜自动线生产，大大提高化学抛光的生产效率和抛光成品率。

具体实施方式

下面通过实施例对本发明作进一步描述。

实施例1：

一种铝合金镜面化学抛光液，按重量百分比计由下列原料制成：

聚二硫二丙烷磺酸钠 5%

2-巯基苯并咪唑 0.2%

硝酸铁 3%

四甲基高氯酸铵 2%

十二烷基磺酸钠 0.5%

PEG-400 0.3%

十三烷醇聚醚-4-羧酸钠 0.3%

75wt%的硫酸 25%

85wt%的磷酸 余量。

所述铝合金镜面化学抛光液的制备方法：将聚二硫二丙烷磺酸钠、2-巯基苯并咪唑、硝酸铁、四甲基高氯酸铵、十二烷基磺酸钠、聚乙二醇、三烷醇聚醚-4-羧酸钠、75wt%的硫酸依次加入85wt%的磷酸中搅拌均匀即可。

实施例2：

一种铝合金镜面化学抛光液，按重量百分比计由下列原料制成：

聚二硫二丙烷磺酸钠 4%

2-巯基苯并咪唑 0.5%

硝酸铁 4%

四甲基高氯酸铵 0.5%

十二烷基磺酸钠 1%

PEG-800 0.1%

十三烷醇聚醚-4-羧酸钠 0.1%

75wt%的硫酸 15%

85wt%的磷酸 余量。

所述铝合金镜面化学抛光液的制备方法同实施例1。

实施例3：

一种铝合金镜面化学抛光液，按重量百分比计由下列原料制成：

聚二硫二丙烷磺酸钠 3%

2-巯基苯并咪唑 1%

硝酸铁 4%

四甲基高氯酸铵 1%

十二烷基磺酸钠 1.5%

PEG-600 0.2%

十三烷醇聚醚-4-羧酸钠 0.3%

75wt%的硫酸 20%

85wt%的磷酸 余量。

所述铝合金镜面化学抛光液的制备方法同实施例1。

对比例1：

一种铝合金化学抛光液，按重量百分比计由下列原料制成：

聚二硫二丙烷磺酸钠 3%

2-巯基苯并咪唑 1%

75wt%的硫酸 20%

85wt%的磷酸 余量。

对比例1与实施例3的不同之处在于，不添加硝酸铁、四甲基高氯酸铵、十二烷基磺酸钠、PEG-600和十三烷醇聚醚-4-羧酸钠。

对比例2：

一种铝合金化学抛光液，按重量百分比计由下列原料制成：

聚二硫二丙烷磺酸钠 3%

2-巯基苯并咪唑 1%

硝酸铁 5%

十二烷基磺酸钠 1.5%

PEG-600 0.2%

十三烷醇聚醚-4-羧酸钠 0.3%

75wt%的硫酸 20%

85wt%的磷酸 余量。

对比例2与实施例3的不同之处在于，不添加四甲基高氯酸铵，提高硝酸铁的用量。

对比例3：

一种铝合金化学抛光液，按重量百分比计由下列原料制成：

聚二硫二丙烷磺酸钠 3%

2-巯基苯并咪唑 1%

四甲基高氯酸铵 5%

十二烷基磺酸钠 1.5%

PEG-600 0.2%

十三烷醇聚醚-4-羧酸钠 0.3%

75wt%的硫酸 20%

85wt%的磷酸 余量。

对比例3与实施例3的不同之处在于，不添加硝酸铁、提高四甲基高氯酸铵的用量。

对比例4：

一种铝合金化学抛光液，按重量百分比计由下列原料制成：

聚二硫二丙烷磺酸钠 3%

2-巯基苯并咪唑 1%

碘酸钾 4%

四甲基高氯酸铵 1%

十二烷基磺酸钠 1.5%

PEG-600 0.2%

十三烷醇聚醚-4-羧酸钠 0.3%

75wt%的硫酸 20%

85wt%的磷酸 余量。

对比例4与实施例3的不同之处在于，用碘酸钾替代硝酸铁。

对比例5：

一种铝合金化学抛光液，按重量百分比计由下列原料制成：

聚二硫二丙烷磺酸钠 3%

2-巯基苯并咪唑 1%

高锰酸钾 4%

四甲基高氯酸铵 1%

十二烷基磺酸钠 1.5%

PEG-600 0.2%

十三烷醇聚醚-4-羧酸钠 0.3%

75wt%的硫酸 20%

85wt%的磷酸 余量。

对比例5与实施例3的不同之处在于，用高锰酸钾替代硝酸铁。

对比例6：

一种铝合金化学抛光液，按重量百分比计由下列原料制成：

聚二硫二丙烷磺酸钠 3%

2-巯基苯并咪唑 1%

硝酸铁 4%

四甲基过硫酸铵 1%

十二烷基磺酸钠 1.5%

PEG-600 0.2%

十三烷醇聚醚-4-羧酸钠 0.3%

75wt%的硫酸 20%

85wt%的磷酸 余量。

对比例6与实施例3的不同之处在于，用四甲基过硫酸铵替代四甲基高氯酸铵。

对比例7：

一种铝合金化学抛光液，按重量百分比计由下列原料制成：

聚二硫二丙烷磺酸钠 3%

2-巯基苯并咪唑 1%

硝酸铁 1%

四甲基高氯酸铵 4%

十二烷基磺酸钠 1.5%

PEG-600 0.2%

十三烷醇聚醚-4-羧酸钠 0.3%

75wt%的硫酸 20%

85wt%的磷酸 余量。

对比例7与实施例3的不同之处在于，硝酸铁用量降低到1%、四甲基高氯酸铵用量提高到4%。

对比例8：

一种铝合金化学抛光液，按重量百分比计由下列原料制成：

聚二硫二丙烷磺酸钠 3%

2-巯基苯并咪唑 1%

硝酸铁 4%

四甲基高氯酸铵 1%

十二烷基磺酸钠 1.5%

PEG-200 0.2%

十三烷醇聚醚-4-羧酸钠 0.3%

75wt%的硫酸 20%

85wt%的磷酸 余量。

对比例8与实施例3的不同之处在于，用PEG-200替代PEG-600。

对比例9：

一种铝合金化学抛光液，按重量百分比计由下列原料制成：

聚二硫二丙烷磺酸钠 3%

2-巯基苯并咪唑 1%

硝酸铁 4%

四甲基高氯酸铵 1%

十二烷基磺酸钠 1.5%

PEG-2000 0.2%

十三烷醇聚醚-4-羧酸钠 0.3%

75wt%的硫酸 20%

85wt%的磷酸 余量。

对比例9与实施例3的不同之处在于，用PEG-2000替代PEG-600。

对比例10：

一种铝合金化学抛光液，按重量百分比计由下列原料制成：

聚二硫二丙烷磺酸钠 3%

2-巯基苯并咪唑 1%

硝酸铁 4%

四甲基高氯酸铵 1%

聚氧乙烯辛基苯酚醚-10 1.5%

PEG-600 0.2%

十三烷醇聚醚-4-羧酸钠 0.3%

75wt%的硫酸 20%

85wt%的磷酸 余量。

对比例10与实施例3的不同之处在于，用聚氧乙烯辛基苯酚醚-10替代十二烷基磺酸钠。

对比例11：

一种铝合金化学抛光液，按重量百分比计由下列原料制成：

聚二硫二丙烷磺酸钠 3%

2-巯基苯并咪唑 1%

硝酸铁 4%

四甲基高氯酸铵 1%

十二烷基磺酸钠 1.5%

PEG-600 0.5%

75wt%的硫酸 20%

85wt%的磷酸 余量。

对比例11与实施例3的不同之处在于，不添加十三烷醇聚醚-4-羧酸钠，提高PEG-600的用量。

对比例12：

一种铝合金化学抛光液，按重量百分比计由下列原料制成：

聚二硫二丙烷磺酸钠 3%

2-巯基苯并咪唑 1%

硝酸铁 4%

四甲基高氯酸铵 1%

十二烷基磺酸钠 1.5%

十三烷醇聚醚-4-羧酸钠 0.5%

75wt%的硫酸 20%

85wt%的磷酸 余量。

对比例12与实施例3的不同之处在于，不添加PEG-600，提高十三烷醇聚醚-4-羧酸钠的用量。

对比例13：

一种铝合金化学抛光液，按重量百分比计由下列原料制成：

聚二硫二丙烷磺酸钠 3%

2-巯基苯并咪唑 1%

硝酸铁 4%

四甲基高氯酸铵 1%

PEG-600 1.2%

十三烷醇聚醚-4-羧酸钠 0.8%

75wt%的硫酸 20%

85wt%的磷酸 余量。

对比例13与实施例3的不同之处在于，不添加十二烷基磺酸钠，提高PEG-600和十三烷醇聚醚-4-羧酸钠的用量。

对比例14：

一种铝合金化学抛光液，按重量百分比计由下列原料制成：

聚二硫二丙烷磺酸钠 3%

2-巯基苯并咪唑 1%

硝酸铁 4%

四甲基高氯酸铵 1%

十二烷基磺酸钠 0.3%

PEG-600 0.8%

十三烷醇聚醚-4-羧酸钠 0.9%

75wt%的硫酸 20%

85wt%的磷酸 余量。

对比例14与实施例3的不同之处在于，降低十二烷基磺酸钠的用量，提高PEG-600和十三烷醇聚醚-4-羧酸钠的用量。

对本发明实施例1-3与对比例1-14的化学抛光液的抛光性能进行对比试验：

采用尺寸为 5cm×10cm×0.4cm的同一批加工、表面粗糙度一致、无光泽7075铝合金板材作为试验件，每组6件。将试验件放入各化学抛光液中，抛光温度均为85℃，抛光时间60秒后取出，其中3件试验件立即用水清洗后干燥，测试光泽度并得到平均值A；其他3件试验件在空中悬停时间30秒后用水清洗后干燥，测试光泽度并得到平均值B。光泽度检测采用德国BYK A-4460微型光泽仪，角度60度。测试结果如表1所示。

表1

	光泽度A（GU）	光泽度B（GU）
			实施例1	91	85
实施例2	90	83
			实施例3	93	88
对比例1	85	41
			对比例2	79	62
对比例3	81	66
			对比例4	73	59
对比例5	71	55
			对比例6	78	61
对比例7	83	75
			对比例8	74	52
对比例9	81	73
			对比例10	61	50
对比例11	71	55
			对比例12	76	62
对比例13	69	54
			对比例14	84	76

从上述测试结果可以看出，本发明实施例1-3铝合金镜面化学抛光液对7075铝合金化学抛光处理后能够得到光泽度高的镜面效果，并且在悬停中不会产生明显的过腐蚀和光泽度变暗问题，适宜自动线生产，大大提高化学抛光的生产效率和抛光成品率。

以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用来限定本发明的实施范围。即凡依本发明申请专利范围的内容所作的等效变化与修饰，都应为本发明的技术范畴。