現(xiàn)代鍍覆技術(shù)第一部分──鍍覆前處理(續(xù)3)

唐春華

（泉州市創(chuàng)達(dá)表面處理公司，福建 泉州 362000）

現(xiàn)代鍍覆技術(shù)第一部分──鍍覆前處理(續(xù)3)

唐春華

（泉州市創(chuàng)達(dá)表面處理公司，福建 泉州 362000）

介紹了鋁及鋁合金，鎂合金，黃銅，紫銅，鐵白銅，不銹鋼，碳鋼，鋅合金，鎢，鉬，鍍銀層等材料的表面化學(xué)拋光或電解拋光的溶液配方及工藝條件。

鋼鐵；鋁；鎂；銅；鋅；鎢；合金；拋光

（四）化學(xué)拋光與電解拋光

1 鋁及鋁合金化學(xué)拋光與電解拋光

【配方1】磷酸71%(體積分?jǐn)?shù)，下同)，硝酸6.5%，硫酸銅0.5%，硼酸0.5%。適用于鋁及鋁合金電鍍前化學(xué)拋光。對(duì)于純鋁，90 ～ 110 °C，0.5 ～ 2.0 min；對(duì)于 L2Y2 鋁合金，100 ～ 105 °C，1 ～ 3 min。

【配方2】磷酸10%，硫酸20%，硝酸10%，115 ～ 120 °C，1 ～ 5 min。適用于純鋁及鋁鎂合金電鍍前化學(xué)拋光，缺點(diǎn)是黃煙多。

【配方3】磷酸75%(質(zhì)量分?jǐn)?shù)，下同)，硝酸(65%)6.7%，硫酸11%，添加劑(由硫酸銅0.02 g/L、尿素3.1%、T助劑4.4%等組成，其中T助劑是白色粉末狀硫酸鹽無(wú)機(jī)化合物)7.5%，100 ～ 120 °C，20 ～30 s。適用于鋁合金焊絲化學(xué)拋光。

【配方 4】硝酸 60 ～ 65 mL/l，氫氟酸 15 ～ 20 mL/L，雙氧水15 ～ 17 mL/L，甘油1 mL/L，常溫，1 ～2 min。適用于含Si 10% ～ 13%的硅鋁合金件陽(yáng)極氧化前化學(xué)拋光。

【配方 5】磷酸(ρ ≥1.7 g/mL)810 mL/L，硫酸(ρ = 1.84 g/mL)85 mL/L，發(fā)煙硝酸(ρ = 1.41 g/mL)90 mL/L，硼酸(工業(yè)級(jí))7.5 g/L，硝酸銅(或乙酸銅)7.5 g/L，110 ～ 130 °C(新配溶液溫度不超過(guò) 120 °C，舊溶液為130 °C)，5 ～ 10 min。適用于純鋁件陽(yáng)極氧化前化學(xué)拋光，陽(yáng)極氧化后著金色(如制作鋁質(zhì)紀(jì)念章)。拋光后用1∶1硝酸溶液除銅和黑膜。當(dāng)溶液黏度增大，可加硫酸調(diào)整。1 L該溶液可處理200個(gè)紀(jì)念章(直徑 50 mm)[1]。

【配方6】無(wú)水碳酸鈉250 ～ 300 g/L，磷酸三鈉26 ～ 80 g/L，陽(yáng)極電流密度 4 ～ 8 A/dm2，電壓 12 ～15 V，80 °C，5 min。該液成本低，無(wú)污染，光澤好(鏡面效果)。

【配方 7】碳酸鈉 13%，磷酸三鈉 8%，陽(yáng)極電流密度 10 ～ 20 A/dm2，80 ～ 90 °C，5 ～ 10 min。

【配方8】氫氧化鈉6 ～ 8 g/L，碳酸鈉14 ～ 17 g/L，酒石酸鉀鈉5 g/L，葡萄糖酸鈉5 g/L，聚乙二醇(6000)13 ～ 15 mL/L，電壓13 ～ 15 V，(85 ± 3) °C，3 ～ 5 min。其中聚乙二醇可改善整平效果；葡萄糖酸鈉和酒石酸鉀鈉可延長(zhǎng)溶液使用壽命。拋光面反射率達(dá)到90% ～ 94%，相當(dāng)于C和B反射等級(jí)，雖然遜色于酸性電解拋光(能獲得A反射等級(jí))，但是可以實(shí)現(xiàn)廢水的零排放，有利于環(huán)境保護(hù)。

【配方9】氫氧化鈉12 g/L，乙二胺四乙酸25 ～ 40 g/L，陽(yáng)極電流密度12 ～ 24 A/dm2(推薦20 A/dm2)，45 ～ 50 °C，20 min。不銹鋼作陰極，攪拌狀態(tài)。拋光面反射率達(dá)90%，陽(yáng)極溶解量0.010 2 g/cm2

【配方10】氫氧化鈉12 g/L，乙二胺四乙酸10 g/L，換向頻率1 Hz，反向電壓10 V，電流密度14 ～16 A/dm2，40 °C，8 ～ 20 min。陽(yáng)極溶解量 0.010 g/cm2。

2 鎂合金件化學(xué)拋光

磷酸650 mL/L，甘油250 mL/L，檸檬酸(抑制劑)0.2 g/L，硫酸銅(整平劑)0.5 g/L，50 °C，3 min。拋光失重率23 g/cm2，拋光面反射率50%。

3 黃銅件化學(xué)拋光

【配方 1】雙氧水 100 ～ 150 mL/L，硫酸 2 ～ 6 mL/L，乙醇 45 ～ 60 mL/L，15 ～ 35 °C，15 ～ 20 min。優(yōu)點(diǎn)：光亮度達(dá)到甚至超過(guò)傳統(tǒng)的混酸溶液；用量小，反應(yīng)緩和，易于控制；對(duì)基體腐蝕輕微；廢氣、廢水不影響環(huán)境。

【配方2】雙氧水100 ～ 150 mL/L，苯并三氮唑(BTA)0.2 g/L，乙二醇(穩(wěn)定劑)5 ～ 10 mL/L，草酸40 ～ 45 g/L，氫氧化鈉 18 ～ 20 g/L，pH 3 ～ 4(用氫氧化鈉調(diào)節(jié))，低于 45 °C，30 ～ 60 s。

【配方 3】雙氧水 370 ～ 520 mL/L，硝酸 30 ～ 60 g/L，乙醇 40 ～ 100 mL/L，添加劑 1 ～ 2 mL/L，20 ～35 °C，30 ～ 80 s。

【配方 4】雙氧水 200 ～ 350 mL/L，硫酸 30 ～ 45 g/L，尿素 2 ～ 3 g/L，聚乙二醇 0.05 ～ 0.10 g/L，檸檬酸 1 ～ 2 g/L，鐵鹽 1 ～ 2 g/L，穩(wěn)定劑 0.3 ～ 0.6 g/L，20 ～ 40 °C，30 ～ 80 s。

以上4個(gè)配方均為雙氧水化學(xué)拋光體系，其相關(guān)機(jī)理如下：

(1) 雙氧水在酸性介質(zhì)中將銅氧化成氧化銅，所生成的氧化膜又處于活化與鈍化狀態(tài)之間；同時(shí)，在金屬表面微觀凹凸部位的腐蝕速率差異不明顯。這便是配方1采用稀酸與常規(guī)濃酸拋光效果相同的原因。

(2) 穩(wěn)定劑(如乙醇)在硝酸體系中(如配方3)往往比在硫酸體系中更能使雙氧水的異相催化分解變慢，說(shuō)明硝酸對(duì)雙氧水也起到十分明顯的穩(wěn)定作用。

(3) 添加劑起到增光、緩蝕等作用，使拋光后達(dá)到鏡面光澤。

【配方 5】硫酸50 ～ 55 mL/L，硝酸10 ～ 15 mL/L，冰乙酸25 ～ 30 mL/L，尿素1.0 ～ 1.5 g/L，香豆素(主光亮劑)1.5 ～ 2.0 g/L，磺胺(次光亮劑)2.5 g/L，55 °C，2 ～ 3 min(黃銅)或 4 ～ 5 min(紫銅)。適用于短時(shí)間多次拋光的操作方法，每次拋光后水洗。溶液調(diào)整及操作如下：

(1) 硝酸按配方含量的1/3補(bǔ)加，并要根據(jù)冰乙酸的含量進(jìn)行調(diào)整，若冰乙酸含量高，應(yīng)降低硝酸含量。

(2) 冰乙酸含量低時(shí)，拋光表面發(fā)白；增加冰乙酸含量，亮度提高。

(3) 拋光時(shí)搖動(dòng)工件，不宜過(guò)快，確保光亮度，避免形成條紋狀痕跡，提高工件凹處的整平性。

(4) 溫度切勿過(guò)高，宜采用一定的冷卻措施。溫度低些，則光亮度較易控制。

(5) 拋光前除油并除膜活化(硫酸0.1 g/L + 鹽酸25 ～ 50 mL/L，或采用體積分?jǐn)?shù)為50%的鹽酸溶液，低于 45 °C，30 ～ 60 s。

(6) 拋光后水洗、漂洗(草酸40 g/L，30%雙氧水80 mL/L，氫氧化鈉16 g/L，苯并三氮唑0.2 g/L，pH 3 ～ 4，室溫，5 ～ 10 s)。

4 紫銅件電解拋光

硫酸30%，磷酸60%，添加劑5%，去離子水5%，陽(yáng)極電流密度40 A/dm2，45 °C，5 min。添加劑由乙醇 3%(緩蝕劑)、尿素(整平劑)1.8%、苯并三氮唑(光亮劑)0.2%等組成。拋光面具有鏡面光澤。靠硫酸提高導(dǎo)電性和電流效率來(lái)改善分散能力和整平性，磷酸起整平與光亮作用。

5 鐵白銅管件化學(xué)拋光

雙氧水30%，濃硫酸50 mL/L，無(wú)水乙醇17 ～ 20 mL/L，OP-10 mL/L，苯并三氮唑1 g/L，50 °C，3 ～5 min。其中硫酸、OP-10、苯并三氮唑等均起光亮作用，乙醇起穩(wěn)定作用兼光亮作用。適用于BFe10-1-1鐵白銅冷凝管化學(xué)拋光的效果極佳，但拋光面光整性欠佳，可用于熱交換器。拋光前，鐵白銅經(jīng)除油和預(yù)酸蝕(濃硫酸60 mL/L，室溫，20 s)。

6 不銹鋼件化學(xué)拋光和電解拋光

【配方 1】磷酸140 ～ 160 mL/L，鹽酸100 ～ 130 mL/L，硝酸 40 ～ 50 mL/L，尿素1 ～ 3 g/L，六次甲基四胺 0.8 ～ 1.5 g/L，80 ～ 90 °C，1 ～ 5 min。

【配方 2】磷酸90 ～ 150 mL/L，鹽酸40 ～ 80 mL/L，硝酸40 ～ 80 mL/L，添加劑1.5 mL/L，50 ～ 80 °C，3 ～ 5 min。添加劑由烏洛托品0.75 g/L、聚乙二醇2.25 g/L、二甲基硅油0.75 g/L、十二烷基苯磺酸鈉0.75 g/L等組成，起到緩蝕、增黏、光亮、消泡等作用。該配方兼有去油污能力，拋光面光亮如鏡，基體凹陷處的拋光膏也能被除去。

【配方 3】硫酸 230 mL/L，鹽酸 70%，硝酸 48 mL/L，50 ～ 60 °C，3 ～ 20 min。

【配方4】鹽酸45 ～ 55 mL/L，硝酸45 ～ 55 mL/L，磷酸150 mL/L，磺基水楊酸3.5 g/L，聚乙二醇35 mL/L，煙酸 3.5 ～ 4.0 g/L，高錳酸鉀 90 ～ 110 g/L，90 ～ 105 °C，1 ～ 3 min。拋光前在含氫氧化鈉 170 ～190 g/L和高錳酸鉀90 ～ 110 g/L的溶液中松動(dòng)氧化皮(90 ～ 105 °C，20 ～ 30 min)。拋光后中和(碳酸鈉5 g/L，室溫，不短于20 min)、鈍化(硝酸450 mL/L，硫酸50 mL/L，60 ～ 70 °C，2 ～ 3 min)、再中和(氨水2%，室溫，5 ～ 10 min)。

【配方 5】草酸 150 ～ 200 g/L，硫脲 8 ～ 12 g/L，乙酸 6 ～ 10 mL/L，OP 或海鷗洗滌劑 5 ～ 10 mL/L，50 ～ 60 °C，3 ～ 5 min。

【配方 6】磷酸 170 ～ 180 g/L，鹽酸 50 ～ 55 mL/L，草酸 35 ～ 40 g/L，OP-10 4.0 ～ 4.5 g/L，70 ～ 85 °C，0.5 ～ 1.0 min。

【配方7】磷酸25%，硝酸(ρ = 1.42 g/mL)6.5%，甘油5 ～ 10 mL/L，硫脲2 g/L，磺基水楊酸1 g/L，80 ～ 90 °C，3 ～ 5 min。其中磺基水楊酸不可缺少，否則拋光效果差。可使拋光面反射率達(dá)到90%。

【配方8】磷酸(ρ = 1.7 g/mL)103 g/L，鹽酸(ρ = 1.19 g/mL)138 mL/L，硝酸52 g/L，表面活性處理劑2 ～ 3 g/L，光亮劑(由酚類、含氟季銨鹽、明膠等組成)1 ～ 10 g/L，70 ～ 85 °C，0.5 ～ 2.0 min。適用于304(相當(dāng)于0Cr18Ni9)不銹鋼拉伸件。若采用常規(guī)拋光工藝，無(wú)法達(dá)到拋光質(zhì)量。

【配方 9】磷酸(ρ = 1.74 g/mL)290 ～ 320 mL/L，硫酸(ρ = 1.84 g/mL)220 ～ 250 mL/L，添加劑(醇胺類及聚氧乙烯醚類 7.5 ～ 12.5 mL/L)，70 ～ 90 °C，3 ～ 5 min。適用于馬氏體不銹鋼(如 1Cr13、2Cr13、4Cr13、9Cr18等)化學(xué)拋光。

【配方10】氟化氫銨57 ～ 75 g/L，雙氧水570 g/L，苯甲酸鈉7 g/L，乙酸7 ～ 10 mL/L，尿素2 g/L，聚乙二醇4000(光亮劑)21 ～ 25 mL/L，20 ～ 35 °C，11 min。適用于3Cr2V8W合金鋼模具化學(xué)拋光，拋光表面光亮度為4 ～ 4.3級(jí)，超過(guò)電化學(xué)拋光[2]。

【配方11】磷酸(85%)6.5% ～ 8.0%，硫酸(98%)15% ～ 20%，鉻酸酐5% ～ 6%，陽(yáng)極電流密度20 ～60 A/dm2，80 ～ 90 °C，1 ～ 5 min。適用于不銹鋼電解拋光。工件拋光前經(jīng)除油(擦洗至表面水膜均勻)、酸蝕，水洗2道后甩干，迅速下槽。注意避免工件在電化學(xué)拋光中過(guò)腐蝕。

【配方 12】磷酸(85%)740 ～ 770 mL/L，硫酸(98%)180 ～ 210 mL/L，鉻酸酐 50 g/L，明膠 8 ～ 10 mL/L。該溶液的密度為1.70 ～ 1.78 g/mL(過(guò)高易使基體過(guò)腐蝕)。陽(yáng)極電流密度建議30 ～ 50 A/dm2，低于25 A/dm2會(huì)降低整平性，高于55 A/dm2會(huì)導(dǎo)致升溫快。溫度宜55 ～ 65 °C，低于50 °C時(shí)整平性差，高于65 °C時(shí)會(huì)導(dǎo)致基體過(guò)腐蝕)。拋光時(shí)間4 ～ 5 min，以鉛板為陰極。適用于不銹鋼焊接件電解拋光，拋光面(包括焊接處)具有鏡面光澤。工件拋光前先除氧化皮(氫氧化鈉90 ～ 105 g/L，碳酸鈉100 ～ 200 g/L，高錳酸鉀80 ～ 90 g/L，95 ～ 110 °C，1.5 ～ 3.0 h)和陽(yáng)極電解腐蝕(與除氧化皮的溶液相同，陽(yáng)極電流密度 35 ～ 45 A/dm2，60 ～ 70 °C，7 ～ 9 min，陰極為鉛板，溶液中的水少于80 mL/L時(shí)基體不過(guò)腐蝕)。

不銹鋼的化學(xué)拋光性受材質(zhì)的影響較大。如奧氏體不銹鋼(如1Cr18Ni9Ti)因含有易鈍化的鎳等元素，化學(xué)拋光性好；非奧氏體不銹鋼易被酸蝕，化學(xué)拋光性差，易出現(xiàn)黑膜。

【配方13】磷酸(ρ = 1.834 g/mL)70%，三氯化鐵 300 ～ 400 g/L，硝酸 150 ～ 200 mL/L，鹽酸 70 ～150 mL/L。適用于1Cr18Ni9Ti不銹鋼件精蝕。精蝕前，化學(xué)涂油、酸蝕(硝酸1.58 mol/L + 硫酸2.04 mol/L)和活化(鹽酸15 ～ 20 mL/L)。精蝕時(shí)若三氯化鐵或鹽酸的濃度過(guò)高，精蝕速率反而降低；若硝酸濃度過(guò)高，精蝕液的穩(wěn)定性變差，不利于控制。

7 碳鋼件化學(xué)拋光與電解拋光

【配方1】磷酸55%(質(zhì)量分?jǐn)?shù)，下同)，硝酸9.5%，硫酸29%，乙酸3.5%，尿素1%，酒石酸鉀鈉0.65%，硫酸鋁1.5%，95 ～ 110 °C，15 ～ 45 s。適用于低碳鋼、中碳鋼等化學(xué)拋光，能獲得鏡面光澤，優(yōu)于常規(guī)的低溫、中溫化學(xué)拋光?？刂葡跛帷⒛蛩?、酒石酸鉀鈉等成分的加入量非常重要，缺少硝酸時(shí)無(wú)法拋光。當(dāng)溶液中鐵離子含量大于8 g/L時(shí)，需要部分更換或補(bǔ)加拋光濃縮劑，否則只會(huì)腐蝕工件。工件拋光前烘干，以避免拋光面有灰膜。

【配方 2】磷酸 58%，硫酸 31%，明膠 2%，水 9%，陽(yáng)極電流密度 2.7 ～ 6.5 A/dm2，60 ～ 70 °C，10 min，攪拌(較靜置效果好)。適用于縫紉機(jī)件(20低碳鋼)電解拋光。電解拋光前除油、酸蝕(鹽酸350 mL/L，氫氟酸50 mL/L，烏洛托品2 g/L，室溫，2 ～ 3 min)、滾磨(采用滾磨機(jī)，4 h)、活化(氫氟酸100 mL/L，乙酸50 mL/L，室溫，10 ～ 30 s)。拋光后處理：沸水煮(3 ～ 5 min)→防銹(亞硝酸鈉15% ～ 20%，碳酸鈉0.6 g/L，70 ～ 80 °C，2 ～ 3 min)→鈍化(重鉻酸鉀 30 ～ 50 g/L，碳酸鈉 2 ～ 3 g/L，80 ～ 90 °C，5 ～ 10 min)→防銹(亞硝酸鈉8 g/L，碳酸鈉1.5 g/L，苯甲酸鈉7 g/L，乙二醇3.8 g/L，pH 9 ～ 10，室溫，1 ～ 2 min)。

8 鋅合金壓鑄件化學(xué)拋光

鉻酸酐180 ～ 250 g/L，硝酸25 ～ 45 mL/L，氫氟酸50 ～ 75 mL/L，硫酸3 ～ 4 mL/L，平平加適量，10 ～30 °C，15 ～ 45 s。

9 特殊材質(zhì)件電解拋光

【配方1】V(硫酸)∶V(甲醇)= 1∶2，電壓15 ～ 22 V，攪拌強(qiáng)度20 ～ 25次/min。適用于鎢材電解拋光，拋光面具有鏡面光澤，平整光滑，反射率達(dá)98%以上。

【配方 2】硫酸(ρ = 1.84 g/mL)100 ～ 400 mL/L，磷酸(ρ = 1.71 g/mL)400 ～ 750 mL/L，鉻酸酐 10 ～100 g/L，極間距1.5 cm，陽(yáng)極電流密度0.5 ～ 2.0 A/dm2，90 °C，30 s。適用于鉬絲電解拋光。嚴(yán)格控制拋光時(shí)間可有效控制工件的幾何尺寸精度。拋光30 s時(shí)，鉬絲直徑減小量只有0.03 mm；拋光120 s時(shí)，直徑減小量達(dá)到0.101 mm，拋光質(zhì)量反而下降。

10 鍍銀層化學(xué)拋光

檸檬酸2 ～ 5 g/L，草酸5 ～ 10 g/L，乙二胺四乙酸 2 ～ 5 g/L，烷基醇酰胺10 ～ 20 mL/L，三乙醇胺40 ～50 mL/L，油酸 5 ～ 10 mL/L，pH 8，常溫，30 ～ 60 min。

11 金屬精密件化學(xué)去毛刺

【配方1】磷酸7%，草酸12%，水18%，45 ～ 60 °C，10 ～ 60 min。適用于不銹鋼和有色金屬精密件化學(xué)去毛刺，可保證工件的尺寸精度、裝配精度、組織結(jié)構(gòu)、硬度等性能不受影響，還可降低工件表面粗糙度。實(shí)測(cè)不銹鋼精密件去毛刺后的直徑?jīng)]有變化，厚度僅減少0.002 mm，誤差率為0.13%，孔槽尺寸的變化也非常小，誤差率為2.16%。

【配方2】雙氧水(35%)200 ～ 260 mL/L，硫酸2 g/L，檸檬酸15 g/L，丙二酸9 g/L，添加劑4 ～ 8 g/L，15 ～ 30 °C，1.5 ～ 3.5 min。適用于高碳鋼精密件去毛刺。

[1] 唐春華.鋁氧化仿金工藝[J].電鍍與涂飾, 1986, 5 (2): 30-32.

[2] 胡錦華, 溫美星, 劉春, 等.模具鋼無(wú)黃煙化學(xué)拋光的研究[J].電鍍與環(huán)保, 2003, 23 (6): 27-29.

Modern plating technologies: Part I—Pretreatment: chemical and electrolytic polishing

TANG Chun-hua

Some bath compositions and process conditions of chemical or electrolytic polishing for aluminum and its alloys, magnesium alloys, brass, red copper, cupronickel, stainless steels, carbon steels, zinc alloys, tungsten, molybdenum and silver coatings were introduced.

iron and steel; aluminum; magnesium; copper; zinc; tungsten; alloy; polishing

TG175

B

1004 - 227X (2017) 20 - 1108 - 05

10.19289/j.1004-227x.2017.20.009

Author’s address: Quanzhou Chuangda Metal Surface Treatment Co., Ltd., Quanzhou 362000, China

2016-04-11

2017-10-20

唐春華（1938-），男，江西蓮花縣人，高級(jí)工程師，從事表面處理工作50余年，近10多年專注于磷化工藝與磷化系列產(chǎn)品的研發(fā)，率先在國(guó)內(nèi)將拋丸技術(shù)應(yīng)用到汽車緊固件功能磷化大批量工業(yè)生產(chǎn)中，發(fā)表論文200余篇，著有《金屬表面磷化技術(shù)》。

作者聯(lián)系方式：(Tel) 15059596955。

（待續(xù)）

[ 編輯：溫靖邦 ]

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