經(jīng)過機(jī)械拋光后的鋁合金工件雖然已經(jīng)獲得光亮的表面,但若將機(jī)械拋光后的工件直接進(jìn)行陽極氧化,所得到的只是一個(gè)平滑的表面而得不到反光系數(shù)較高的膜層,所以經(jīng)機(jī)械拋光后的工件還必須進(jìn)行化學(xué)拋光或電拋光,以除去工件表面在機(jī)械拋光時(shí)所形成的晶體變形層,從而獲得光亮、細(xì)致的表面。
化學(xué)拋光可以認(rèn)為是在一個(gè)特定條件下的光面化學(xué)侵蝕過程,其結(jié)果是需要獲得一個(gè)平滑而光亮的表面,但并不是所有的鋁合金材料都可以得到這個(gè)效果。一般而言,化學(xué)拋光質(zhì)量隨鋁合金各組分的不同而異,含銅及鋅的鋁合金拋光效果較差,而高硅鋁則完全不適合于采用化學(xué)拋光,通常是鋁的純度越高,拋光效果越好,拋光后的反射率越高。
化學(xué)拋光有三種應(yīng)用:一是鋁合金經(jīng)噴砂或拉絲后旨在對其表面進(jìn)行光澤處理的加工;二是經(jīng)機(jī)械拋光的工件進(jìn)行化學(xué)二次研磨以消除拋光時(shí)的拋光紋理,得到均勻而平滑的光亮表面,在理想狀態(tài)下化學(xué)拋光可做到比電解拋光更為平滑光亮的鏡面效果;三是鋁合金工件在進(jìn)行紋理蝕刻前或在陽極氧化前為了得到一個(gè)基本的光度(或稱為底光)而進(jìn)行的加工。在這三種應(yīng)用中以機(jī)械拋光后的化學(xué)拋光要求最為嚴(yán)格,同時(shí)也最難控制。
化學(xué)拋光是通過拋光溶液對工件微觀凹凸表面的膜層形成及溶解速率不同而達(dá)到拋光的目的。為了使拋光過程中對鋁合金的溶解速率最小,需要膜層的形成速率大于溶解速率,這一目的是通過提高拋光溶液的黏度及溶液中的氧化劑或其他成膜添加劑達(dá)到的。關(guān)于化學(xué)拋光的原理并無一個(gè)權(quán)威的解釋,目前有兩種觀點(diǎn)。
一是通過工件在拋光過程中由于擴(kuò)散的控制而形成的氧化膜層或置換層并抑制金屬的溶解速率,達(dá)到研磨的目的。當(dāng)然不管是膜層或是置換層都不可能無限制地生長,在生長的同時(shí)也會(huì)被溶解。在工件表面的凹凸表面,凹面的膜層或置換層會(huì)優(yōu)先一步形成,同時(shí)要厚一些。凸面的膜層或置換層會(huì)滯后一步形成,同時(shí)要薄一些。這是由于凸起面電流集中,活性大,溶解速率較凹面大所致。而這種現(xiàn)象的發(fā)生使鋁合金的凹凸表面產(chǎn)生了腐蝕速率差,化學(xué)拋光正是利用了這種腐蝕速率差來完成對鋁合金表面的整平作用,達(dá)到表面平滑光亮的目的。與此原理相關(guān)的拋光溶液都是濃度高的,比如常用的三酸、二酸拋光等,由于這類拋光溶液的黏稠度高及添加物質(zhì)的作用,使其擴(kuò)散速率很低。
二是利用化學(xué)拋光溶液的低濃度來達(dá)到對鋁工件表面低溶解速率的作用并產(chǎn)生研磨效果。這種方法所用的拋光溶液一般都是由稀的硝酸和磷酸組成,鉻酐提供氧化劑,過氧化氫作為氧化劑也屬于此類作用。其拋光原理和上述基本相同,都是通過拋光溶液對鋁合金表面凹凸面的溶解速率差使鋁合金工件經(jīng)拋光后達(dá)到平滑和光亮的目的。
化學(xué)拋光對金屬表面的整平程度是十分均勻的,同時(shí)經(jīng)化學(xué)拋光后的表面比機(jī)械拋光的表面光亮度具有更優(yōu)越的耐久性。
鋁合金的化學(xué)拋光可分為堿性拋光和酸性拋光兩種。酸性化學(xué)拋光的主要原料是磷酸、硫酸、硝酸、乙酸、氟化氫銨等。由這些基本原料根據(jù)加工目的不同可以組成很多種配方,在化學(xué)拋光中僅有這些基本原料組成的配方并不能很好地滿足于生產(chǎn)需求,還需要有目的地在拋光溶液中添加一些旨在提高其光澤度及平滑度的添加物質(zhì)。這些添加物質(zhì)可分為兩大類:一是無機(jī)鹽;二是有機(jī)物。無機(jī)鹽中采用得最多的是銀、銅、鎳、鉻鹽等,有機(jī)物有甘油、草酸、檸檬酸、氨基酸等。
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