淺談鋁及其合金的化學拋光

胡正俊

【摘 要】化學拋光是鋁表面光飾的一門技術。它設備簡單，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)三酸化學拋光工藝產(chǎn)生氮氧化物氣體（NOx，“黃煙”）.對環(huán)境造成的污染。繪述了80年代以來，我國治理黃煙的現(xiàn)狀和研究成果。

【關鍵詞】鋁制品；化學拋光；工藝現(xiàn)狀

一、傳統(tǒng)三酸化學拋光

實踐告訴我們， 鋁件的化學成份與金相結構對化學拋光的質量產(chǎn)生極大的影響。一般來講， 鋁的純度越高， 晶粒越細， 則拋光質量越佳。鋁合金隨著合金成份增加， 其化學拋光質量變壞。

鋁及合金化學拋光溶液一般可分堿性化學拋光和酸性化學拋光兩大類。堿性方法目前應用很少。酸性方法包括無釋放氮氧化物氣體類化學拋光， 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。

硝酸含量與化學拋光質量有著重要關系。硝酸含量宜控制在10%-20%之間。硝酸含量過低，會引起制件表面結晶腐蝕，降低制件光亮度。硝酸含量過高會加快鋁的溶解速度，使化學拋光液里的鋁離子含量很快超過允許極限，并引起點腐蝕，影響拋光質量。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拋光的整于性。鋁離子濃度含量超過40g，即使用最快的速度清洗，制件表面也會出現(xiàn)斑狀蝕點。所以，平常不添加鋁離子，主要是由鋁件在化學拋光過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，化學拋光的光澤性較差。而溫度高于100℃時操作，氮氧化物產(chǎn)生量增加，化學拋光速度加快，制件表面光亮?；瘜W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。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，應適時補充新鮮溶液。使鋁的含量低于臨界值而趨于穩(wěn)定。這樣，無需要更新全部溶液，即可使化學拋光不間斷地進行。

制件在化學拋光過程中，應攪拌溶液，這對提高鋁制件光澤有極大影響。即使在較高溫度下，不斷地攪拌溶液，制件亦不易產(chǎn)生蝕點和發(fā)霧現(xiàn)象。鋁制件經(jīng)化學拋光后，必須進行充分清洗?；瘨佉簹埩粼谥萍砻?，經(jīng)氧化后，會出現(xiàn)花斑。一般情況下，化學拋光清洗后，應盡快地進行陽極氧化處理。

二、治標的無黃煙化學拋光工藝

對傳統(tǒng)的三酸化學拋光工藝，采取降低HNO3濃度、吸收凈化或轉化抑制等方法.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。使該工藝對環(huán)境的污染大大降低，且鋁制品光亮度達到或優(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NOx的吸收凈化率達到99%以上。但是，活性炭的活化和再生工藝繁復，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轉化及抑制

在含有HNO3的化拋液中，添加某些物質或表面活性劑。達到抑制NOx產(chǎn)生或轉化成無毒的氣體。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毒的氮氣和水，達到轉化抑制效果。此外，胡國忠也在NOx廢氣治理方面，進行了卓有成效的研究工作。

以上各種治標工藝中，普遍存在一些不足。

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

2.存在二次污染隱患。

3.需要增加NOx處理費用，提高生產(chǎn)成本

三、治本的無HN03化學拋光工藝

目前，國外這方面的研究方向大致分為以下兩類：堿性化拋液：NaOH-NaNO3基礎液+添加劑；酸性化拋液：H3PO4-H2PO4基礎液+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。我國開發(fā)不含HNO3的無黃煙化拋工藝始于80年代，并取得了可喜成果。它們在鋁材、基礎液選擇和添加劑方面有以下特點：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，金屬化學拋光的粘液膜或凹凸理論，同樣適用于無HNO3化學拋光。在磷酸-硫酸基礎液中加入組合添加劑，起到了提高拋光表面光亮度的作用。添加劑中的有機化合物部分起到吸附，加速粘性液膜形成的作用；無機化合物部分，起到了促進表面鈍化，加速凸起部分溶解的作用；表面活性劑則起到了潤濕表面，加快氣體表面脫附，減少麻點，抑制酸霧的作用。總之，整體上起到了光亮整平的增光作用，這將給添加劑開發(fā)予以啟發(fā)。

結 語

無HNO3化學拋光光潔度與傳統(tǒng)的三酸化學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題已不容忽視。根除NOx污染源，消除二次污染，開展不增加其他附加費用的無HNO3化學拋光工藝，是化學拋光工藝開發(fā)的方向。

參考文獻：

[1]韓蜀生.淺談鋁及其鋁合金的化學拋光.材料保護，1992.

[2]王新方等.鋁及鋁合金的低硝酸光亮浸蝕的研究.電鍍與環(huán)保，1988.

[3]丁蘭珍.氮氧化物的濕式吸收法討論.電鍍與環(huán)保，1982.