淺談鋁及其合金的化學(xué)拋光

胡正俊

【摘 要】化學(xué)拋光是鋁表面光飾的一門技術(shù)。它設(shè)備簡(jiǎn)單，節(jié)省電源，效率高，成本低，免除了制件裝掛的繁瑣步驟，更不受制件形狀和尺寸的限制.介紹銘制品傳統(tǒng)三酸化學(xué)拋光工藝產(chǎn)生氮氧化物氣體（NOx，“黃煙”）.對(duì)環(huán)境造成的污染。繪述了80年代以來(lái)，我國(guó)治理黃煙的現(xiàn)狀和研究成果。

【關(guān)鍵詞】鋁制品；化學(xué)拋光；工藝現(xiàn)狀

一、傳統(tǒng)三酸化學(xué)拋光

實(shí)踐告訴我們， 鋁件的化學(xué)成份與金相結(jié)構(gòu)對(duì)化學(xué)拋光的質(zhì)量產(chǎn)生極大的影響。一般來(lái)講， 鋁的純度越高， 晶粒越細(xì)， 則拋光質(zhì)量越佳。鋁合金隨著合金成份增加， 其化學(xué)拋光質(zhì)量變壞。

鋁及合金化學(xué)拋光溶液一般可分堿性化學(xué)拋光和酸性化學(xué)拋光兩大類。堿性方法目前應(yīng)用很少。酸性方法包括無(wú)釋放氮氧化物氣體類化學(xué)拋光， 磷酸、硝酸、冰乙酸法， 磷酸、硫酸、硝酸法等。目前， 在工業(yè)上化學(xué)拋光液最普遍的組份是以磷酸、硫酸、硝酸拋光液。

硝酸含量與化學(xué)拋光質(zhì)量有著重要關(guān)系。硝酸含量宜控制在10%-20%之間。硝酸含量過(guò)低，會(huì)引起制件表面結(jié)晶腐蝕，降低制件光亮度。硝酸含量過(guò)高會(huì)加快鋁的溶解速度，使化學(xué)拋光液里的鋁離子含量很快超過(guò)允許極限，并引起點(diǎn)腐蝕，影響拋光質(zhì)量。通常，最適宜的含量也隨著溶液中鋁離子的含量增加而減少。所以，一般新酸溶液中的硝酸應(yīng)比陳舊溶液中的硝酸用量少。

溶液中少量的鋁離子有利于提高化學(xué)拋光的整于性。鋁離子濃度含量超過(guò)40g，即使用最快的速度清洗，制件表面也會(huì)出現(xiàn)斑狀蝕點(diǎn)。所以，平常不添加鋁離子，主要是由鋁件在化學(xué)拋光過(guò)程中自行溶解積聚至正常含量。

在低于100℃溫度下操作，氮氧化物產(chǎn)生量少，金屬溶解速度緩慢，化學(xué)拋光的光澤性較差。而溫度高于100℃時(shí)操作，氮氧化物產(chǎn)生量增加，化學(xué)拋光速度加快，制件表面光亮。化學(xué)拋光的溫度一般控制在100-120℃之間。

溶液的壽命可以采用添加三酸的方法予以延長(zhǎng)。由于溶液的粘度高，操作中被零件帶出而造成的溶液損失較大，應(yīng)適時(shí)補(bǔ)充新鮮溶液。使鋁的含量低于臨界值而趨于穩(wěn)定。這樣，無(wú)需要更新全部溶液，即可使化學(xué)拋光不間斷地進(jìn)行。

制件在化學(xué)拋光過(guò)程中，應(yīng)攪拌溶液，這對(duì)提高鋁制件光澤有極大影響。即使在較高溫度下，不斷地?cái)嚢枞芤海萍嗖灰桩a(chǎn)生蝕點(diǎn)和發(fā)霧現(xiàn)象。鋁制件經(jīng)化學(xué)拋光后，必須進(jìn)行充分清洗。化拋液殘留在制件表面，經(jīng)氧化后，會(huì)出現(xiàn)花斑。一般情況下，化學(xué)拋光清洗后，應(yīng)盡快地進(jìn)行陽(yáng)極氧化處理。

二、治標(biāo)的無(wú)黃煙化學(xué)拋光工藝

對(duì)傳統(tǒng)的三酸化學(xué)拋光工藝，采取降低HNO3濃度、吸收凈化或轉(zhuǎn)化抑制等方法.減少或避免NOx氣體排入大氣污染環(huán)境。

（一）降低HNO3濃度

王新方等在降低HNO3濃度至5%的H2SO4-HNO3化拋液中，添加JS-2添加劑。使該工藝對(duì)環(huán)境的污染大大降低，且鋁制品光亮度達(dá)到或優(yōu)于傳統(tǒng)50%HNO3工藝水平。

（二）NOx吸收凈化

吸收凈化法，分為干法和濕法。催化還原法和固體吸附法稱為干法，各種液體吸收法稱為濕法比。

劉如利、趙政明和陳毅侯，采用干法吸收工藝，活性炭對(duì)NOx的吸收凈化率達(dá)到99%以上。但是，活性炭的活化和再生工藝繁復(fù)，搞不好還可能造成二次污染。

濕法吸收工藝.按其吸收液性質(zhì)不同，可分為氧化吸收法、非氧化吸收法、吸收還原法和生成絡(luò)合物法等

葉向高和丁蘭珍、楊藺孝分別采用氧化性的H2O2。溶液和非氧化性的NaOH溶液的吸收工藝，其NOx吸收率達(dá)到90%一98%。然而.吸收產(chǎn)物NaNO2和NaNO3廢液，往往被直接排放.造成二次公害。

（三）NOx轉(zhuǎn)化及抑制

在含有HNO3的化拋液中，添加某些物質(zhì)或表面活性劑。達(dá)到抑制NOx產(chǎn)生或轉(zhuǎn)化成無(wú)毒的氣體。如劉昌平在含有硝酸酸洗液中，添加氨基磺酸把亞硝酸分解為無(wú)毒的氮?dú)夂退_(dá)到轉(zhuǎn)化抑制效果。此外，胡國(guó)忠也在NOx廢氣治理方面，進(jìn)行了卓有成效的研究工作。

以上各種治標(biāo)工藝中，普遍存在一些不足。

1.要使經(jīng)處理后排出的氣體達(dá)標(biāo)并不容易；吸收液、活性炭再生處理液以及含HNO3化拋廢液的達(dá)標(biāo)處理、同樣存在困難。

2.存在二次污染隱患。

3.需要增加NOx處理費(fèi)用，提高生產(chǎn)成本

三、治本的無(wú)HN03化學(xué)拋光工藝

目前，國(guó)外這方面的研究方向大致分為以下兩類：堿性化拋液：NaOH-NaNO3基礎(chǔ)液+添加劑；酸性化拋液：H3PO4-H2PO4基礎(chǔ)液+添加劑。以上新工藝雖不產(chǎn)生黃煙，但光澤度比起三酸仍有一定差距。我國(guó)開(kāi)發(fā)不含HNO3的無(wú)黃煙化拋工藝始于80年代，并取得了可喜成果。它們?cè)阡X材、基礎(chǔ)液選擇和添加劑方面有以下特點(diǎn)：多數(shù)選用純Al、Al-Mg和Al-Mg-Si合金；大多選用H3PO4-H2SO4酸性體系；添加劑品種繁多，難以借鑒。然而，金屬化學(xué)拋光的粘液膜或凹凸理論，同樣適用于無(wú)HNO3化學(xué)拋光。在磷酸-硫酸基礎(chǔ)液中加入組合添加劑，起到了提高拋光表面光亮度的作用。添加劑中的有機(jī)化合物部分起到吸附，加速粘性液膜形成的作用；無(wú)機(jī)化合物部分，起到了促進(jìn)表面鈍化，加速凸起部分溶解的作用；表面活性劑則起到了潤(rùn)濕表面，加快氣體表面脫附，減少麻點(diǎn)，抑制酸霧的作用。總之，整體上起到了光亮整平的增光作用，這將給添加劑開(kāi)發(fā)予以啟發(fā)。

結(jié) 語(yǔ)

無(wú)HNO3化學(xué)拋光光潔度與傳統(tǒng)的三酸化學(xué)拋光光潔度尚有差距。由于鋁材處理量大使用，傳統(tǒng)的三酸化拋工藝黃煙污染問(wèn)題已不容忽視。根除NOx污染源，消除二次污染，開(kāi)展不增加其他附加費(fèi)用的無(wú)HNO3化學(xué)拋光工藝，是化學(xué)拋光工藝開(kāi)發(fā)的方向。

參考文獻(xiàn)：

[1]韓蜀生.淺談鋁及其鋁合金的化學(xué)拋光.材料保護(hù)，1992.

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[3]丁蘭珍.氮氧化物的濕式吸收法討論.電鍍與環(huán)保，1982.