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铝型材化学抛光的作用及原理
化学抛光可以认为是在一定特定条件下的光面化学浸蚀过程,其结果是需要获得一个平滑而光亮的表面,但并不是所有的铝型材都可以得到这个效果;一般而言,化学抛光质量随铝型材各组分的不同而异,含铜及锌的铝型材抛光效果较差,而高硅铝则很难通过化学抛光来获得光亮平滑的效果;通常是铝的纯度越高,抛光效果越好,抛光后的反射率越高;
化学抛光有三种应用:一是铝型材经喷砂或拉丝后旨在对其表面进行光泽处理的加工;二是经机械抛光的工件进行化学二次研磨以消除抛光时的抛光纹理,去除机械抛光时型材表面的晶质变形层,从而得到均匀而平滑的光亮表面,在理想状态下化学抛光可做到比电解抛光更为平滑光亮的镜面效果;三是铝型材在进行纹理蚀刻前或在阳极氧化前为了得到一个基本的光度(或称为底光)而进行的加工;在这三种应用中以机械抛光后的化学抛光要求最为严格,同时也最难控制;
化学抛光通过抛光溶液对铝型材微观凹凸表面的膜层形成及溶解速度不同而达到抛光的目的;为了使抛光过程中对铝型材的溶解速度最小,需要膜层的形成速度稍大于溶解速度,这一目的通过提高抛光溶液的黏度及溶液中的氧化剂或其他成膜添加剂的含量来达到;关于化学抛光的原理并无一个权威的解释,目前有两种解释;
一是通过铝型材在抛光过程中由于扩散的控制面而形成的氧化膜层或置换层,来抑制金属的溶解速度,达到研磨的目的;当然,不管是膜层还是置换层都不可能无限制的生长,在生长的同时也会被溶解;在型材表面的凹凸表面,凹面的膜层或置换层会优先一步形成,同时要厚一些;凸面的膜层或置换层会滞后一步形成,同时要薄一些;这是由于凸起面腐蚀电流集中,活性大,溶解速度较凹面为大;而这种现象的发生使铝型材的凹凸表面产生了腐蚀速度差,进而形成“先凸后凹”的腐蚀行为,化学抛光正是利用了这种腐蚀速度差所造成的“先凸后凹”来完成对铝型材表面的整平作用,达到表面平滑光亮的目的;与此原理相关的抛光溶液都是浓度高的,比如常用的三酸、二酸抛光等;这类抛光溶液的粘稠度高及添加物质的协同作用,使其扩散速率降低,为抛光过程的“先凸后凹”的腐蚀行为创造必要条件;
二是利用化学抛光溶液的低浓度来达到对铝型材表面低溶解速率的作用并产生研磨效果;这种方法的抛光溶液一般都由稀的硝酸和磷酸组成,铬酐提供氧化剂,过氧化氢作为氧化剂也属于此类作用;其抛光原理和上述基本相同,都是通过抛光溶液对铝型材表面凹凸面的溶解速度差使铝型材经抛光后达到平滑和光亮的目的;
不管是高浓度还是低浓度都需要在抛光溶液中添加一定量的氧化剂,可以用于化学抛光的氧化剂种类很多,但真正能满足其要求并采用得最多是高浓度的硝酸及硝酸盐;过氧化氢的稳定性差,只在一些低浓度的抛光工艺中有采用;高锰酸盐对亮度有提高,但难以做到平滑的效果,多与硝酸配合使用以降低二氧化氮的挥发;而铬酐的效果比硝酸差的多,同时六价铬的毒性大,使用受到很大限制;至于其他更好的氧化剂还有待于进一步的研究;
化学抛光对铝型材表面的整平程度是十分均匀的,同时经化学抛光的表面比机械抛光的表面光亮度具有更优越的耐久性(即机械抛光后的表面虽然光亮度好,但很容易掉色);关于化学抛光的黏膜层理论可参阅电解抛光的相关文章;
铝型材的化学抛光可分为碱性抛光和酸性抛光两种;酸性化学抛光的主要原料是磷酸、硫酸、硝酸、醋酸、氟化氢铵等;由于这些基本原料根据加工目的的不同可以组成多种配方,在化学抛光中仅有这些基本原料组成的配方并不能很好地满足生产需求,还需要有目的地在抛光溶液中添加一些旨在提高铝型材表面光泽度及平滑度的添加物质;这些添加物质可分为两大类,一是无机盐,二是有机物;无机盐中采用得最多的是银、铜、镍、铬盐等,有机物有甘油、草酸、柠檬酸、氨基酸等;
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