技术连载“铝材化学磨砂抛光”（一）?

　　一、研究背景

　　铝材化学磨砂抛光技术是在整平光亮技术和光亮酸蚀技术的基础上，成功开发出的又一项独家专有技术。

　　近几年来，研发部门对铝材阳极氧化前处理各项传统工艺，如碱蚀、酸蚀、三酸抛光等进行了详细研究，结果发现：

　　1、铝材亮度：三酸抛光液中，由于硝酸等强氧化剂的存在，使铝材表面很容易被氧化出一层含致密氧化铝的钝化层，据此形成镜面，因而三酸抛光最亮；碱蚀无钝化作用，没有抛光效果，但却能保留金属色；酸蚀最暗，铝材表面被一层酸蚀灰覆盖，完全没有金属光泽。

　　2、机械纹：酸蚀液中，反应产物粘附在铝材表面并填平机械纹沟底，沟底的铝材与酸蚀液完全隔绝，反应速度几乎为零，而沟表面的粘附产物较薄，酸蚀液可与铝材接触，反应可快速进行。这样，沟表面与沟底产生了很大的反应速度差，从而实现了最强的去机械纹能力；碱蚀也具备较强的去机械纹能力，但利用的是粘性理论，即沟底的铝离子浓度高于沟表面的铝离子浓度，决定了沟表面的反应速度快于沟底的反应速度，从而实现了后车追上前车，消除机械纹的目的。由于沟底的反应速度只是被减缓，而不是象酸蚀那样被彻底抑制，因而碱蚀去机械纹能力比酸蚀弱得多，且铝耗是酸蚀的五倍以上。三酸抛光含有一定浓度的强氧化剂，使铝材表面产生钝化膜，因而不具备去机械纹能力。

　　3、砂面：酸蚀与碱蚀形成砂面的机理不同，因而生成的砂粒各异。在酸蚀液中，以阴极相(Mg2Si,AlFeSi等)为中心，与之周边相邻的阳极相(纯铝相)被不断溶解，铝离子进入槽液，形成砂坑；同时，氟离子有可能与一些金属阳离子络合，借助氟作为运载工具，在阴极相析出，形成砂峰；由此可见，阴极相是形成砂粒的砂源，其在合金中的均匀、细腻的分布程度直接决定酸蚀砂面的外观质量；为此，国内很多厂家采用掺复锭的方法，人为引人杂质金属，形成均匀细腻的阴极相，从而生产出比仅用纯铝锭漂亮得多的酸蚀砂面材!在碱蚀液中，铝的反应方式略有不同。首先，按原电池原理，阴极相周围的纯铝相(阳极相)被不断溶解，形成砂坑；但由于没有氟离子作为运载工具，阴极相区域没有析出，不能形成较尖的砂峰；另外，在碱性条件下，由于没有象酸性条件下的钝化反应制约，碱蚀反应可以毫无障碍地快速进行，相邻砂坑可能连通，形成较大砂坑；因此，碱蚀砂因其砂峰不尖，砂坑过大而远没有酸蚀砂漂亮!三酸抛光是在酸性条件下进行，强氧化剂的存在使铝材表面的钝化反应非常明显，几无去机械纹和起砂能力。

　　4、综合成本对比：三酸抛光成本最高。因为滴流时间不能超过40秒，大量的抛光液被带进水洗槽(约400-500Kg/吨材)，既增加了废水处理成本，又使抛光成本非常昂贵，高达2000-3000元；此外，黄烟的处理需要很大的设备投资，并需要大量的处理费用；另外，抛光材成品率不高，进一步增加了生产成本。尽管碱蚀磨砂消耗的药剂成本不高，但需要损耗40-50Kg铝/吨材,约800-1000元，并且还需增加额外废水处理费用。普通酸蚀磨砂药剂消耗成本较低，约300元/吨材，铝耗也很低，约8-10Kg/吨材。从综合成本考虑，三酸抛光最贵，碱蚀次之，酸蚀最低。

　　5、外观质量对比：就亮度而言，三酸抛光最亮，碱蚀次之，酸蚀最暗；从砂面来看，酸蚀砂均匀细腻，碱蚀砂粗大不匀；三酸抛光基本不起砂；同样，酸蚀去机械纹的能力是碱蚀的三倍以上，而三酸抛光没有去线纹能力。

　　A.<<铝材光亮酸蚀技术>>：本项技术是对酸蚀技术的深刻改造，既要求保留酸蚀均匀细腻的砂面，高效彻底的去机械纹能力，又必须彻底清除酸蚀灰，恢复金属色，并具备一定程度的抛光能力。2004年初，光亮酸蚀铝材已大量上市。

　　B.<<铝材整平光亮技术>>：本项技术是对三酸抛光技术的深刻改造，既要求保留三酸抛光的亮度，又必须移植酸蚀去机械纹和起砂的能力；同时，杜绝黄烟，改进滴流，尽可能延长滴流时间，降低药剂消耗，提高成品率。经过不懈努力，铝材整平光亮技术基本实现了高亮度、无黄烟、可长时间滴流、低药剂消耗(约200-250Kg/吨材)、铝材表面永无流痕和成品率高的技术优势，并于2002年初成功推向市场。

　　C.<<铝材酸性低温半抛光技术>>：近年来，生产平光铝材采用较低成本的碱蚀或酸性低温抛光等方法，药剂消耗低，铝耗低。碱蚀方法有13Kg/吨材的铝耗，且铝材亮度不高；酸性低温抛光方法，如除油，三合一等确实能降低铝耗，但增加的亮度很有限。铝材酸性低温半抛光技术正是为生产一定亮度的平光材而设计的一项新颖技术，她保留了三合一的低铝耗，却把铝材的亮度提高到普通碱蚀或三合一所无法迄及的水平。本项技术难度很大，还在开发中。

　　经过两年多的生产运行，发现铝材整平光亮技术仍存在如下缺陷：

　　(1)亮度不够，仅相当于三酸抛光的80%；

　　(2)容易起砂，不能做镜面材；

　　(3)腐蚀钛夹具，影响做工业材。

　　为此，本公司对自行设计的整平光亮技术进行了系列改进，并于2004初成功推出其换代技术--铝材化学磨砂抛光技术。

　　二、产品简介

　　铝材化学磨砂抛光技术是在铝材整平光亮技术的基础上发展起来的，她保留了整平光亮技术的大部分优点，如能起砂、去机械纹，能以任意时间滴流而没有流痕和花材、大幅度降低抛光液消耗等，并对其弱点进行了深刻改进，如亮度不够、不能做镜面材、腐蚀钛夹具和不能自动清除铝材表面残存抛光黑灰等，这些长期困扰本公司的技术难题，通过铝材化学磨砂抛光技术，得到有效合理的解决。

　　三、操作方式

　　化学磨砂抛光技术按下述方式安排反应槽：

　　化学磨砂：镜面抛光→水洗→水洗→保光氧化→水洗→水洗

　　风干：有机封孔→凉干→烘干

　　说明：

　　1．化学磨砂槽：本槽相当于原整平光亮槽，主要功能是在80-120度下对铝材去机械纹、起砂和抛光(约相当三酸抛光亮度的80%)；本槽工作过程中无黄烟，铝材从本槽取出时，可任意滴流，绝对没有流痕，也不会花材。

　　2．镜面抛光槽：本槽富含强氧化剂，相当于三酸抛光槽，能对铝材进行镜面抛光。与三酸槽相比，本槽具有如下特点：

　　a.近无黄烟：本槽添加有足够量的烟雾抑制剂，黄烟的分解被抑制到最低限度；由于强氧化剂分解较慢，浓度比三酸槽稳定，因此不同批次铝材的亮度差别比三酸抛光要小得多。

　　b.亮度增加：三酸抛光的亮度，除了与磷酸浓度、硝酸浓度、温度有关外，还与抛光液的含水量有关。含水量越高，亮度越低；三酸抛光液中磷酸含量高达80%(磷酸的含水量为15%)，相应水含量不低于12%；如此高的水含量必然降低抛光材的亮度，同时也为我们提高亮度留足了技术改造空间。镜面抛光液在制作过程中，经过长时间的高温浓缩，水含量不足5%，因此镜面抛光材的亮度明显提高。

　　c.可长时间滴流：考虑到三酸抛光反应过于剧烈，铝材离开槽液后，滴流时间不能超过40秒，大量抛光液被带进水洗槽，造成抛光材成本过于昂贵的弱点，镜面抛光液中添加有足够量的缓蚀剂，保护铝材离开槽液后，可在空中按任意时间滴流而不花材，也没流痕，由此可节约抛光液50%以上。

　　d.自动除灰：掺有一定比例复锭的铝材(或抛光液老化)经三酸抛光后，表面往往有一层黑灰，一般方法很难除去，严重影响抛光材质量。化学磨砂槽和镜面抛光槽中，均添加有除灰成份，可自动清除抛光灰。

　　e.成品率高：由于镜面抛光槽解决了色差、流痕、花材、抛光灰等问题，使得成品率大幅提高，从而降低了成本，提高了生产效率。

　　3．保光氧化槽：设置本槽有两大目的，即对镜面抛光材进行保光化学氧化和精除灰。

　　a.保光氧化：保光氧化槽既能生成一定厚度的氧化膜，又能完全保留原有亮度。由于阳极氧化使镜面抛光材失光，而有些铝材，如灯饰、机壳、家什等，不需要厚氧化膜，因此可用保光氧化方法，经有机封孔后，直接出厂，避免失光；另外，铝材从镜面抛光到阳极氧化之前，需多道水洗，并有可能在空中或水洗槽滞留，产生点蚀，若先过保光氧化槽，预制一定厚度的化学氧化膜，先行保护起来，从而避免氧化之前在水洗槽中产生点蚀或花材，提高成品率。

　　b.精除灰：抛光灰的来源有两种，一是铝合金中有掺杂，二是抛光液老化。抛光灰用一般方法很难清除，能严重影响抛光材的外观质量。尽管化学磨砂和镜面抛光槽中已添加有除灰剂，能清除绝大部分抛光灰，但在某些特殊条件下，仍可能有少量残留抛光灰。保光氧化槽能彻底清除抛光灰，从而保证抛光材质量。

　　4．有机封孔槽：本槽是专门为保光氧化槽配备的后处理槽。铝材经保光氧化后，表面已经钝化，形成一层致密氧化层，抛光亮度被完全固定下来，并有一定程度的增亮效果，还需进行恰当氧化后处理，才能出厂。经多种比对，反复选择，研发小组最终决定选用有机封孔方案，既不影响镜面材光泽，又能彻底保护保光氧化槽形成的化学氧化膜免受指纹、油污等污染。

　　由化学磨砂槽、镜面抛光槽、保光氧化槽和有机封孔槽组合，可生产化学磨砂抛光材、机械喷砂抛光材和平光镜面抛光材：

　　a.化学磨砂抛光材：铝材放入化学磨砂槽中，80-120度下反应5-8分钟，可去机械纹、起砂，并获得相对三酸抛光80%亮度的亮度；反应完毕，铝材从化学磨砂槽取出，滴流2-3分钟(滴干为止)，直接进镜面抛光槽，100-120度下反应1-2分钟，提高亮度至镜面，然后取出，滴干(大约2-3分钟)，放入水洗槽；经两道水后(水洗时间不要太长，以免点蚀)，迅速进入保光氧化槽，常温下反应15-30分钟（反应时间视对化学氧化膜厚度要求而定），生成一定厚度的化学氧化膜，并进一步增亮和精除灰。化学氧化膜能保护抛光材在阳极氧化前的滞留时间内不被点蚀，同时降低阳极氧化对抛光材的失光程度；保光氧化后，经两道水洗，可进行阳极氧化，完成表面前处理。对许多工业材或室内装修材而言，保光氧化后，进风干槽风干，再进有机封孔槽，封孔3-5分钟，然后烘烤20-30分钟，完成全套表面处理。由于铝材经化学磨砂槽和镜面抛光槽取出后都能滴干，药剂消耗在200-250Kg/吨材内，比三酸抛光降低一半以上；同时，本技术设计为镜面抛光槽对化学磨砂槽兼容，铝材经化学磨砂槽后直接进镜面抛光槽，两槽之间没有药剂损失，实际药剂消耗为镜面抛光槽的带出损失，功能增加，成本反而大幅降低!【完】

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