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用于铝及其合金化学抛光最广泛的体系当推硫酸.磷酸.硝酸、铜及添加剂的混合溶液”一’(下文简称三酸体系)。这种体系以其维护容易

用于铝及其合金化学抛光最广泛的体系当推硫酸.磷酸.硝酸、及添加剂的混合溶液”一’(下文简称三酸体系)。这种体系以其维护容易。三酸比例、抛光温度、水含量控制范围大,抛光时问适中,产品量度高等优点而以不同的商业名称广泛地用于国内外生产线中。但铝及其合金在上述的三酸体系中抛光好后。从抛光槽转移到水洗槽所用的时间超过某一数值,就会在试样的表面上留下一道道明暗变替的横向条纹流痕(斑马纹)。若抛光温度过高,流痕会变成明暗不同的花斑,严重地影响产品的外观质量。目前国内外鲜见有关流痕成因及防止的报道。因此,进行三酸体系中铝及其合金化学抛光的流痕成因及控制的研究具有一定的理论价值和实际意义。

整个化学抛光过程中的各种因素对流痕作用力的大小依次是(从大至小) 转移时问,抛光添加剂浓度,磷酸与硫酸的体积比及抛光温度。

转移时间的影响

一般说来.抛光温度85℃ 时试样从抛光檐提出后其表面上仍在进行剧烈反应,并伴有黄烟和白色的泡沫产生。泡沫由于重力的作用向下滑落,有些地方滑落得相对快些。有些地方滑落得相对慢些。水洗启发现:泡沫滑落快的地方光亮些,滑落慢的地方暗些.这样就形成了明暗交替的横向条纹流痕 将有流痕的试样放1:l或更浓的硝酸溶液中浸泡也不能使之溶解。

实验表明;试样抛光好后,从抛光槽转移至水洗槽所花的时间越长流痕就越严重,转移时间大于90s后,流痕一般可以超过3级,一转移时问超过120 s后流痕一般为4级,整个表面有花斑。如果抛光温度大于100 ℃,转移时间大于90 S,流痕就变成了花斑。对流痕处进行XPS和EXIvi分析.两种不同分析方法的结果均表明流痕的主要化学成分是硫酸铝。笔者认为这是由于试样从抛光槽中提出时.粘附在试样表面的三酸液膜在铜离子的作用下继续同铝反应.井可见棕红色的二氧化氮气体从试样表面上释放出来.说明硝酸的浓度随着转移时间的增长而不断下降.试样表面沉积下来的铜越来越多. 从试样表面溶解下来的铝离子也越来越多。而硫酸的浓度几乎未变。此时又没有可补充的硝酸和水分, 于是从试样表面溶解下来的铝离子就同硫酸作用变成硫酸铝。随着转移时间的延长,试样表面的水分不断挥发。硫酸铝达到了其溶解度的极限就在试样的表面沉积下来形成流痕。

磷酸与硫酸体积的影响

将硝酸的体积比控桶在3%,转移时间及其他条件不变只改变磷酸与硫酸的体积比所得到的流痕结果。抛光糟中硫酸的比例越高,同等条件下产生的流痕越严重,因为硫酸浓度越大。生成硫酸铝沉积所需要的铝离子的浓度越小,转移时间在实际生产中不可能少于70s(因为;一是行吊的速度限制;二是转移时间太短,带出的抛光液太多造成成本上升 )因而在舍硫酸比倒较高的三酸体系中很容易产生流痕,即使加入了抛光添加剂,其流痕等级也根难被用户接收 磷酸:硫酸=3:1时加入了抛光剂可以有效地防止流痕的产生,只收入了2%体积的水,其他条件不变流痕基本消失进一步说明了流痕是由于硫酸铝的沉积而造成的。

抛光温度的影响

相同的三酸配比、转移时间、抛光添加剂浓度.抛光温度不同时试样上所产生的流痕等级也不同。抛光温度越高,流痕的等级也越高。这是因为抛光温度越高。试样从抛光槽提出时其温度也越高(见表6)。转移期间所进行的抛光反应也越剧烈.即硝酸消耗得更快,水分挥发也更严重。生成硫酸铝沉淀的机会更大,所以流痕等级越高。

结论

铝合金化学抛光好后,从抛光糟提出转移到水洗槽的时间超过某一数值。由于硫酸铝的沉积而产生了流癀。流癀主要发生在泡沫滑落较慢的地方,因为试样从抛光槽中提出时粘附在试样表面的三酸梭膜在铜离子的作用下继续同铝反应-硝酸的浓度随着转移时间的增长而不断下降。砖酸浓度几乎不变,此时又没有可补充的硝酸和水分。于是从试样表面溶解下来的铝离子就变成硫酸铝,随着转移时间的延长,水分不断挥发。硫酸铝达到了其溶解度的极限后就沉淀在试样的表面,形成了流痕。加入抛光添加剂可以延长转移时间。如没有加入抛光添加剂t要想将流痕控制在0~1级范围内转移时间必须小于30s,这在实际生产中是难以办到的。加入抛光添加剂后, 如果添加剂浓度为A n6 g ,B 0.4 g 。转移时间可以延长到70 s,流痕等级都能控制在0—1级范围内。

铝合金

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