阅读说明：本技术 一种铝合金碱性化学抛光液、制备方法及抛光方法 (Aluminum alloy alkaline chemical polishing solution, preparation method and polishing method ) 是由 韦家亮 于 2018-06-25 设计创作，主要内容包括：一种铝合金碱性化学抛光液,该抛光液包括：碱金属氢氧化物、缓蚀剂、氨基磺酸盐、有机光亮剂、整平剂及水；所述有机光亮剂为乙二醇、乙醇、二甲基甲酰胺、羟基乙叉二膦酸和异丙醇中的至少一种；所述整平剂为氟锆酸盐和/或草酸钛盐。本发明通过碱金属氢氧化物、缓蚀剂、氨基磺酸盐、有机光亮剂和整平剂的配合使用,能够使得铝合金抛光表面的毛刺、针孔减少,从而获得的平整度及光亮度更佳的铝合金。(An alkaline chemical polishing solution for aluminum alloy, comprising: alkali metal hydroxide, corrosion inhibitor, sulfamate, organic brightener, leveling agent and water; the organic brightening agent is at least one of glycol, ethanol, dimethylformamide, hydroxyethylidene diphosphonic acid and isopropanol; the leveling agent is fluorozirconate and/or titanium oxalate. According to the invention, through the matched use of the alkali metal hydroxide, the corrosion inhibitor, the sulfamate, the organic brightening agent and the leveling agent, burrs and pinholes on the polished surface of the aluminum alloy can be reduced, so that the aluminum alloy with better flatness and brightness can be obtained.)

一种铝合金碱性化学抛光液、制备方法及抛光方法

技术领域

本发明涉及抛光技术领域，具体涉及一种铝合金碱性化学抛光液、制备方法及抛光方法。

背景技术

现有技术中，铝及铝合金表面抛光的方法主要包括机械法、电化学法以及化学法。机械抛光和电化学抛光由于对零件的形状和大小有一定的要求，因此，使用受到一定的限制。而化学抛光则不受零件的形状、大小的限制，而且可一次性处理较多的零件，因此，是目前最常用的抛光方法。

然而，现有的化学抛光方法主要还是采用酸性化学抛光液（含有磷酸、硫酸以及硝酸，俗称三酸抛光液），酸性化学抛光液的优点在于：抛光效果较好，抛光后的零件表面光亮、平整；但酸性化学抛光液在抛光过程中会产生大量的NO_x气体，对环境污染严重。

专利CN102925900A公开了一种碱性化学抛光液，它是由150～280g/L的氢氧化钠、100～150g/L的亚硝酸钠、1～1.2g/L的氟化钠、10～20g/L的磷酸钠以及余量的水组成；专利CN103668228A也公开了一种碱性化学抛光溶液，它是由180～200g/L的氢氧化钠、145～180g/L的亚硝酸钠、155～200g/L的硝酸钠、100～150g/L的磷酸三钠以及余量的水组成。上述两种碱性化学抛光液与酸性化学抛光液相比，对环境友好，但是其抛光效果不及酸性化学抛光液，尤其是抛光后的铝合金表面光亮度和平整度较差。

专利JPS5845380A公开了一种碱性化学抛光液，它是由氢氧化钠、亚硝酸钠、硝酸钠、磷酸钠、重金属盐以及硅化物组成。该碱性化学抛光液通过加入重金属盐以改善制品表面的光亮度，但是平整度仍然不佳，制品表面存在“点状小泡”或者“肉皮状”缺陷。

专利CN1031574A公开了一种铝及铝合金碱性化学抛光溶液，它是由氢氧化钠、硝酸钠、重金属盐、焦磷酸盐或六偏磷酸盐或偏钒酸盐组成。该碱性化学抛光液通过加入焦磷酸盐或六偏磷酸盐与重金属盐配合使用，从而既改善了光亮度，也改善了平整度。但是焦磷酸盐和六偏磷酸盐的加入对环境仍然不友好。

发明内容

本发明主要针对上述现有技术存在的问题，提供一种碱性化学抛光液，能够大大降低经抛光处理的铝合金表面的毛刺、针孔现象，从而保证抛光后的铝合金表面具有良好的平整度及光亮度，且该碱性抛光液适合于各种复杂形状的铝合金件。

本发明第一方面，提供一种铝合金碱性化学抛光液，该抛光液包括：碱金属氢氧化物、缓蚀剂、氨基磺酸盐、有机光亮剂、整平剂及水；所述有机光亮剂为乙二醇、乙醇、二甲基甲酰胺、羟基乙叉二膦酸和异丙醇中的至少一种；所述整平剂为氟锆酸盐和/或草酸钛盐。

本发明第二方面，提供一种碱性化学抛光液的制备方法，将上述的铝合金碱性化学抛光液中的碱金属氢氧化物、整平剂、氨基磺酸盐、缓蚀剂及有机光亮剂溶于水中形成铝合金碱性化学抛光液。

本发明第三方面，提供一种铝合金抛光方法，将经过前处理的铝合金与抛光液接触，得到铝合金基材，所述抛光液为上述的铝合金碱性化学抛光液。

本发明所述的铝合金碱性化学抛光液，通过碱金属氢氧化物、缓蚀剂、氨基磺酸盐、有机光亮剂和整平剂的配合使用，能够使得铝合金抛光表面的毛刺、针孔减少，从而获得的平整度及光亮度更佳的铝合金。

具体实施方式

为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明第一方面，提供一种铝合金碱性化学抛光液，该抛光液包括：碱金属氢氧化物、缓蚀剂、氨基磺酸盐、有机光亮剂、整平剂及余量的水；所述有机光亮剂为乙二醇、乙醇、二甲基甲酰胺、羟基乙叉二膦酸和异丙醇中的至少一种；所述整平剂为氟锆酸盐和/或草酸钛盐。

本发明所述铝合金碱性化学抛光液中，碱金属氢氧化物的作用是腐蚀溶解铝合金基材，加入缓蚀剂能够降低碱金属氢氧化物对铝合金基材的腐蚀速率；氨基磺酸盐的作用是去除反应过程中表面的部分白灰，以及提高抛光液的寿命；有机光亮剂可以吸附在铝合金基材表面形成有机膜，该有机膜不仅可以控制碱金属氢氧化物对铝合金基材的腐蚀溶解的速率，还具有较高的表面活性，能够与整平剂协同作用，使抛光反应更加均匀，提高抛光的平整性和光亮度。本发明通过碱金属氢氧化物、缓蚀剂、氨基磺酸盐、有机光亮剂和整平剂的配合使用，能够使得铝合金抛光表面的毛刺、针孔减少，从而获得的平整度及光亮度更佳的铝合金。

优选地，所述碱金属氢氧化物的含量为200-400g/L，缓蚀剂的含量为50-170g/L，氨基磺酸盐的含量为5-60g/L，有机光亮剂的含量为30-200 g/L，整平剂的含量为0.01-2g/L。本发明中，所述铝合金碱性化学抛光液中各物质的浓度在上述优选范围内，能够进一步优化铝合金抛光表面平整度及光亮度。

优选地，所述碱金属氢氧化物为氢氧化钠和/或氢氧化钾；所述缓蚀剂为硝酸钠、硝酸钾、亚硝酸钠和硅酸钠中的至少一种；所述氨基磺酸盐为氨基磺酸钠、氨基磺酸钾和环己基氨基磺酸钠中的至少一种；所述整平剂为氟锆酸钾、氟锆酸钠、草酸钛钾和草酸钛钠中的至少一种。

优选地，所述碱金属氢氧化物为氢氧化钠，所述缓蚀剂为硝酸钠，所述氨基磺酸盐为氨基磺酸钠，所述有机光亮剂为乙二醇、二甲基甲酰胺和羟基乙叉二膦酸，所述整平剂为氟锆酸钾和草酸钛钾。本发明中，氟锆酸钾和草酸钛钾能够优先在腐蚀凹坑处聚集，从而凹坑处腐蚀速率低，高峰处腐蚀速率高，从而起到较好的整平作用，提高抛光的平整性和光亮度；乙二醇、二甲基甲酰胺和羟基乙叉二膦酸的能够增加抛光的均匀性，降低抛光的温度和时间，提高光亮度，同时乙二醇、二甲基甲酰胺和羟基乙叉二膦酸作为有机物，也可以进一步起到缓蚀的作用，控制碱金属氢氧化物对铝合金基材的腐蚀。

优选地，所述氢氧化钠的含量为200-400g/L，硝酸钠的含量为50-170g/L，氨基磺酸钠的含量为5-60g/L，乙二醇的含量为10-100g/L，二甲基甲酰胺的含量为15-50g/L，羟基乙叉二膦酸的含量为10-50g/L，氟锆酸钾的含量为0.01-1g/L，草酸钛钾的含量为0.01-1g/L。

优选地，所述氢氧化钠的含量为250-350g/L，硝酸钠的含量为80-130g/L，氨基磺酸钠的含量为20-40g/L，乙二醇的含量为20-70g/L，二甲基甲酰胺的含量为25-40g/L，羟基乙叉二膦酸的含量为20-40g/L，氟锆酸钾的含量为0.05-0.5g/L，草酸钛钾的含量为0.1-0.6g/L。

本发明第二方面，提供一种碱性化学抛光液的制备方法，将上述的铝合金碱性化学抛光液中的碱金属氢氧化物、整平剂、氨基磺酸盐、缓蚀剂及有机光亮剂溶于水中形成铝合金碱性化学抛光液。

本发明第三方面，提供一种铝合金抛光方法，将经过前处理的铝合金与抛光液接触，得到铝合金基材，所述抛光液为上述的铝合金碱性化学抛光液。

下面通过实施例对本发明作进一步的说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。本发明中所述实施例中的所有原料如非特指，均为市售产品。

实施例1

制备铝合金碱性化学抛光液：将氢氧化钠溶解于水中，然后依次投入氟锆酸钾、草酸钛钾，搅拌溶解或超声波辅助溶解，溶解澄清后投入氨基磺酸钠和硝酸钠搅拌溶解，溶解澄清后依次投入乙二醇、羟基乙叉二膦酸和二甲基甲酰胺，搅拌混合均匀后得到铝合金碱性化学抛光液A1。其中氢氧化钠300g/L、硝酸钠100g/L、氨基磺酸钠20g/L、乙二醇50g/L、二甲基甲酰胺30g/L、羟基乙叉二膦酸25g/L、氟锆酸钾0.1g/L、草酸钛钾0.1g/L；

铝合金表面抛光：选用铝合金作为基材，放入实施例1中制备的铝合金碱性化学抛光液中进行抛光处理，抛光液液温度为85-93℃，抛光处理时间为10-60秒，清洗后得到抛光铝合金件B1。

实施例2

将氢氧化钠溶解于水中，然后依次投入氟锆酸钾、草酸钛钾，搅拌溶解或超声波辅助溶解，溶解澄清后投入氨基磺酸钠和硝酸钠搅拌溶解，溶解澄清后依次投入乙二醇、羟基乙叉二膦酸和二甲基甲酰胺，搅拌混合均匀后得到铝合金碱性化学抛光液A2。氢氧化钠250g/L、硝酸钠130g/L、氨基磺酸钠40g/L、乙二醇20g/L、二甲基甲酰胺40g/L、羟基乙叉二膦酸30g/L、氟锆酸钾0.3g/L、草酸钛钾0.3g/L；

按照实施例1的方法对铝合金进行抛光，得到抛光铝合金件B2。

实施例3

将氢氧化钠溶解于水中，然后依次投入氟锆酸钾、草酸钛钾，搅拌溶解或超声波辅助溶解，溶解澄清后投入氨基磺酸钠和硝酸钠搅拌溶解，溶解澄清后依次投入乙二醇、羟基乙叉二膦酸和二甲基甲酰胺，搅拌混合均匀后得到铝合金碱性化学抛光液A3。氢氧化钠200g/L、硝酸钠80g/L、氨基磺酸钠30g/L、乙二醇60g/L、二甲基甲酰胺25g/L、羟基乙叉二膦酸40g/L、氟锆酸钾0.2g/L、草酸钛钾0.4g/L；

按照实施例1的方法对铝合金进行抛光，得到抛光铝合金件B3。

实施例4

将氢氧化钠溶解于水中，然后依次投入氟锆酸钾、草酸钛钾，搅拌溶解或超声波辅助溶解，溶解澄清后投入氨基磺酸钠和硝酸钠搅拌溶解，溶解澄清后依次投入乙二醇、羟基乙叉二膦酸和二甲基甲酰胺，搅拌混合均匀后得到铝合金碱性化学抛光液A4。氢氧化钠200g/L、硝酸钠50g/L、氨基磺酸钠10g/L、乙二醇10g/L、二甲基甲酰胺20g/L、羟基乙叉二膦酸10g/L、氟锆酸钾0.05g/L、草酸钛钾0.5g/L；

按照实施例1的方法对铝合金进行抛光，得到抛光铝合金件B4。

实施例5

将氢氧化钠溶解于水中，然后依次投入氟锆酸钾、草酸钛钾，搅拌溶解或超声波辅助溶解，溶解澄清后投入氨基磺酸钠和硝酸钠搅拌溶解，溶解澄清后依次投入乙二醇、羟基乙叉二膦酸和二甲基甲酰胺，搅拌混合均匀后得到铝合金碱性化学抛光液A5。氢氧化钠400g/L、硝酸钠170g/L、氨基磺酸钠60g/L、乙二醇100g/L、二甲基甲酰胺50g/L、羟基乙叉二膦酸50g/L、氟锆酸钾0.8g/L、草酸钛钾0.05g/L；

按照实施例1的方法对铝合金进行抛光，得到抛光铝合金件B5。

实施例6

将氢氧化钾溶解于水中，然后依次投入氟锆酸钾、草酸钛钾，搅拌溶解或超声波辅助溶解，溶解澄清后投入氨基磺酸钠和硝酸钾搅拌溶解，溶解澄清后依次投入乙二醇、羟基乙叉二膦酸和二甲基甲酰胺，搅拌混合均匀后得到铝合金碱性化学抛光液A3。氢氧化钾300g/L、硝酸钾120g/L、氨基磺酸钠30g/L、乙二醇40g/L、二甲基甲酰胺30g/L、羟基乙叉二膦酸20g/L、氟锆酸钾0.4g/L、草酸钛钾0.3g/L；

按照实施例1的方法对铝合金进行抛光，得到抛光铝合金件B6。

对比例1

除不含氟锆酸钾和草酸钛钾外，其余与实施例1相同，制备得到抛光铝合金件DB1。

对比例2

除不含二甲基甲酰胺和乙二醇外，其余与实施例1相同，制备得到抛光铝合金件DB2。

对比例3

采用专利CN102925900A的方法制备碱性化学抛光液，该碱性化学抛光液由150～280g/L的氢氧化钠、100～150g/L的亚硝酸钠、1～1.2g/L的氟化钠、10～20g/L的磷酸钠以及余量的水组成。

按照实施例1的方法对铝合金进行抛光，得到抛光铝合金件DB3。

性能测试及结果

1. 平整度测试（表面粗糙度）：采用型号为TR-200的粗糙度测试仪测试样品的表面平整度；

2. 光亮度测试：采用型号为15R-USB便携式镜面反射率计测反射率；以反射率100的镜面作为参比；

3.外观检查：肉眼目测有无毛刺，针孔，凹坑，橘皮，起皮起泡，麻点等外观不良。

测试结果如表1：

表1

	平整度	光亮度	外观
				实施例1	2微米	91	光亮平整，无白点针孔毛刺
实施例2	3微米	89	光亮平整，无白点针孔毛刺
				实施例3	3微米	86	光亮平整，无白点针孔毛刺
实施例4	4微米	81	较光亮平整
				实施例5	5微米	79	较光亮平整
实施例6	3微米	87	光亮平整，无白点针孔毛刺
				对比例1	10微米	71	较平整，有轻微白点，哑光
对比例2	9微米	70	哑光，有轻微白点，有轻微针孔
				对比例3	15微米	65	较哑，表面有轻微毛刺

由上述测试结果可知：通过本发明实施例1-6制备的铝合金抛光件的光亮度明显较高，且表面平整、无针孔，而通过对比例1-3制备的铝合金抛光件的光亮度较低，表面为哑光状态，且出现有针孔或毛刺；也就是说，采用本发明的化学抛光液配方，通过碱金属氢氧化物、缓蚀剂、氨基磺酸盐、有机光亮剂和整平剂的配合使用，能够使得铝合金抛光表面的毛刺、针孔减少，从而获得的平整度及光亮度更佳的铝合金。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举，而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造权利要求的保护范围之中。