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            采用不含鉻酸電解液對鋁型材進行電解拋光處理
            內容來源:http://www.weareconsumer.com    作者:武將    發布日期:2020-06-02 08:30    閱讀次數:638 次 點擊收藏

            對于不含六價鉻的磷酸基電解拋光工藝,使電解液有高黏度及防止鋁型材表面腐蝕的添加物質與六價鉻電解拋光工藝是一樣的;黏度的增大也是通過對電解拋光液的老化來實現的,防止鋁型材表面腐蝕的添加物質大多是一些含醇羥基的多元有機酸、低級一元醇及多元醇等;而多元醇聚合物PEG的黏度大,在電解液中會在鋁型材表面形成網狀黏附層,即可起到增稠的作用也可起到防止腐蝕的作用;對于防止鋁型材表面的腐蝕也可在電解液中加入硝酸,如在美國專利USP 3.530.048中介紹的,這種電解液由磷酸、硫酸、磷酸鋁、硝酸和硫酸銅組成并能獲得很高的光亮度;在新配的電解液中也可以添加一定量的磷酸鋁,以縮短老化周期;

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             磷酸基不含鉻酸電解液的電解拋光的原理和含有鉻酸的基本相同,不再討論;目前國內資料上介紹的不含鉻酸電解拋光工藝配方也很多,但基本上都大同小異;添加多元有機酸或醇類的電解液在高濃度硫酸及加溫的情況下都容易變色,同時添加低級醇容易著火,這也就給生產帶來了安全問題;據有關資料報道,在這些添加物之中,以醇類對電解拋光的緩蝕作用為最好,這可能是因為醇類都含有堿基(一OH,羥基),作用于陽極表面的高酸性的氫離子,有利于界面pH的提高,從而對陽極表面起到緩蝕作用;在這些醇類中以乙醇、丙三醇及正丁醇三種為好,同時以正丁醇為最優,但正丁醇毒性較大,易揮發和燃燒,同時成本也較高;以乙醇的成本為最低,但缺點是容易著火;丙三醇閃點高,不易燃燒,但黏度太高,成本高,容易產生大量泡沫;低級醇沸點低,閃點也低,在生產中直接添加危險性太大,只能是先與磷酸混合后加入;多元醇或醇醚類,沸點高,閃點也高,給在生產中直接添加帶來了方便,但容易產生大量泡沫,在生產中同樣容易打火(不是燃燒),還會產生爆鳴聲;



            小分子醇類之間可借氫鍵而發生締合作用,締合的醇分子可在被拋光的鋁型材表面形成黏性膜,從而使鋁型材表面微凹陷處有穩定的鈍化狀態,這也是小分子醇類可用為電解拋光良好添加劑的重要原因;


            對多元聚合物醇來說,其分子鏈長在溶液中可形成無規則線團流動,大分子之間同樣也有不同程度的締合,這些因素使得大分子醇類的黏度大于小分子醇類;從電解拋光的黏膜理論來看,多元聚合物醇作為電解拋光的添加劑無疑是正確的,但選擇分子量多大的多元聚合物醇,及添加量的多少,對電解拋光來說關系重大;分子量小,添加量少,則作用并不明顯;分子量大,添加量多,必將使溶液黏度過大,過大的黏度必然會不利于鋁型材微凸部位的活化,并會阻礙該處酸液的更新,使得陽極溶解產物不能順利地向電解液深處擴散,不利于整平作用的進行;同時鋁型材表面不易擴散的陽極溶解產物使得電解液黏度更進一步增大,最后必將因破壞氧化膜的生成速率與溶解速率的平衡而導致結霜等缺陷的出現,導致整平、拋光過程失??;多元聚合物醇的分子量及添加量需要根據鋁型材的種類及表面要求借鑒相關資料的介紹通過試驗來確定;


            小分子醇類通過氫鍵締合而成的黏性膜主要在鋁型材表面形成,這層表面黏性膜是很薄的,在電解拋光過程中不會阻礙陽極溶解產物向電解液深處的擴散,使得整個拋光過程的整平作用比較恒定;大分子多元聚合物醇類會使整個電解液的黏度增大,就容易阻礙陽極溶解產物向電解液深處擴散,如控制不當將會影響電解過程中整平作用的恒定進行;這也是電解拋光中采用小分子量醇較多的原因;但不可否認,合適分子量的PGE在整平及緩蝕性能方面都優于小分子醇類,小分子醇類與PEG的混合使用也不失為一種研究的方向;


            電解拋光中經常被用的多元聚合物醇是PEG,即聚乙二醇;低分子量聚乙二醇為無色透明液體,隨著分子量的增加而成為白色膏狀、白色蠟狀至白色固體;根據電解拋光的黏膜理論來看,編著者認為采用液體狀的低分子量聚乙二醇為好;為了防止電解液在生產過程中變色,也可以不采用磷酸-硫酸混合酸,而采用磷酸-其他有機酸或無機酸,然后再添加醇類作為緩蝕劑,這樣在生產過程中就可以防止電解液的變色問題;酒石酸和草酸都是可行的選擇,硼酸是一種弱酸,同時它有三個羥基,在強酸電解液中它是一種“堿”,能中和陽極表面的氫離子使其酸性降低,有利于防止鋁型材陽極表面的腐蝕;所以用硼酸-磷酸或再加入其它有機酸來組成一種混合酸電解液也是一個發展方向;


            雖然在國內的鋁型材電解拋光處理工藝介紹中都提到不含鉻酸型電解拋光能做到優于鉻酸型電解拋光的光亮度,但總的來說這種方法并沒有能夠得到推廣,更多的是停留在實驗室或一些特殊要求的場合進行一些小批量生產;究其原因有以下幾個方面:一是工藝并不成熟,給大批量生產所需要的現場簡單控制帶來了不小的困難;二是電解的壽命,這直接影響鋁型材電解拋光的綜合成本;三是雖然可以獲得很高的反射率,但表面容易出現一些細的條紋,國外有一些專利介紹在這種電解液中加入中性懸浮粒子,如二氧化硅、浮石及碳酸鉀、硫酸鉀等,就可以獲得高光亮度而又無條紋的拋光效果,但還需要進行大量的實驗工作;


            今后磷酸基不含鉻酸電解拋光發展的關鍵問題是怎樣在浩如煙海的可用于鋁型材電解拋光的各種有機物中找到最適合的一種或幾種能滿足:工藝穩定易于控制;電解液壽命不低于含鉻酸工藝;電解拋光后的光亮度和平滑度優于含鉻酸工藝;電解拋光綜合成本不高于含鉻酸工藝的要求;只有做到這幾點,不含鉻酸電解拋光才具有廣泛的應用價值;


            不管是有鉻酸還是不含鉻酸的磷酸基電解拋光法,都可以通過兩步法來提高鋁型材電解拋光質量并降低綜合成本,其方法是第一次拋光采用高硫酸低磷酸使其能快速消除拋光線并提高亮度,第二次拋光采用高磷酸滴硫酸以快速出光;

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