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出光工藝是鋁及鋁合金前處理工藝中不可缺少的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。鋁及鋁合金經(jīng)脫脂和堿浸蝕工序后,合金中的鐵、錳、銅、鎂、硅等不溶于堿,殘留在工件表面上,形成一層灰黑色的疏松物質(zhì),影響后續(xù)工藝的進(jìn)行,因此必須除去。除去該疏松物可以采用手工擦除的辦法,但此法效率低、效果差。工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中常用的方法是化學(xué)溶解法,亦即通常所說(shuō)的出光,或稱(chēng)為酸浸蝕。該工序可以使鋁及鋁合金零件表面呈現(xiàn)出具有金屬光澤的結(jié)晶組織并使之充分活化,同時(shí)還具有中和堿浸蝕后工件表面殘余堿液的作用,因而又叫中和處理。

2?硝酸出光工藝體系及存在問(wèn)題

傳統(tǒng)的鋁及鋁合金出光溶液為硝酸或硝酸- 氫氟酸混合液,典型的工藝有: 500 mL /L 硝酸(w =65% ) ,室溫, 30 ～60 s; 500 ～750 mL /L 硝酸(w =65% ) , 50～120 g/L氟化氫銨,室溫, 30～60 s; 500～750 mL /L 硝酸(w = 65%) , 100 mL /L 氫氟酸(w =48% ) ,室溫, 3～10 s。硝酸和硝酸- 氫氟酸出光工藝存在氮氧化物和氟化物對(duì)環(huán)境的污染問(wèn)題,對(duì)操作工人健康造成很大威脅。而且硝酸和硝酸- 氫氟酸出光質(zhì)量也并不十分理想。曾有生產(chǎn)人員在1∶1 (體積比)的硝酸溶液中對(duì)鋁合金出光時(shí)遇到一些質(zhì)量問(wèn)題,如零件部分色白、部分色黑及黑白交錯(cuò)現(xiàn)象,使用硝酸與硫酸的混合液才解決了上述問(wèn)題。

氮氧化物和氟化物對(duì)環(huán)境的污染受到越來(lái)越多人的重視 ,尋求一種既環(huán)保又能確保出光質(zhì)量的替代工藝具有實(shí)際的意義。

3?硫酸出光工藝體系

3.1?單一硫酸的出光

硫酸出光工藝是一種替代傳統(tǒng)硝酸出光的工藝,具有以下特點(diǎn):一般質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20% ,與普通陽(yáng)極氧化槽中硫酸的含量相當(dāng)。因此,即使出光后水洗不徹底對(duì)陽(yáng)極氧化也不會(huì)造成很大影響,避免了采用硝酸或硝酸- 氫氟酸出光可能造成的交叉污染。硫酸出光還可以對(duì)陽(yáng)極氧化的廢酸經(jīng)處理加以利用,一方面可以減少氧化廢液處理部分成本,另一方面可以節(jié)省出光液的費(fèi)用,達(dá)到了節(jié)約成本的目的。

用單一硫酸出光,對(duì)化學(xué)成分合格、雜質(zhì)少的鋁及鋁合金可以達(dá)到質(zhì)量要求,其效果與傳統(tǒng)的硝酸或硝酸- 氫氟酸的出光效果相似。但對(duì)于一些含鐵、銅、錳超標(biāo)的鋁材,堿蝕后鋁材表面上就會(huì)有一層厚厚的黑褐色掛灰,這時(shí)單一硫酸不能徹底除污;同時(shí),單一的硫酸出光溶蝕鋁的速度較大,浪費(fèi)型材。這些都影響了硫酸出光大規(guī)模使用。為了解決這些問(wèn)題,可以考慮向硫酸出光液中添加氧化性的物質(zhì),這些物質(zhì)往往具有溶解鋁表面雜質(zhì)金屬和鈍化基材的雙重作用。硝酸是目前選用比較多的,其次是雙氧水。硝酸的引入存在前面所說(shuō)的問(wèn)題,而雙氧水不穩(wěn)定,容易分解。因此,若要添加雙氧水,關(guān)鍵的問(wèn)題是要解決雙氧水在酸性溶液中的穩(wěn)定性。

3.2?硫酸- 過(guò)氧化氫出光

在硫酸溶液中添加一定量的雙氧水則構(gòu)成了硫酸-過(guò)氧化氫出光工藝。目前,所使用的硫酸-過(guò)氧化氫典型出光工藝為 : 100 mL /L H2 SO4 (ρ=1. 84 g/mL) ,50 mL /L H2O2 (w = 37% ) ,室溫,浸漬15～60 s。該工藝可以適應(yīng)于鋁及大多數(shù)鋁合金。硫酸- 過(guò)氧化氫是比較有希望代替?zhèn)鹘y(tǒng)硝酸出光工藝的一種環(huán)保型工藝,其出光質(zhì)量與硝酸出光工藝相當(dāng),但使用壽命較

短。只要解決雙氧水的穩(wěn)定性問(wèn)題,代替?zhèn)鹘y(tǒng)工藝是完全可行的。

4?結(jié)語(yǔ)

隨著人們環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng),含硝酸和氟化物等有害物質(zhì)的出光工藝會(huì)被淘汰,能滿(mǎn)足工藝生產(chǎn)的環(huán)保工藝必將受到人們的歡迎。硫酸- 過(guò)氧化氫是比較有希望成為傳統(tǒng)硝酸出光的替代工藝,只要解決雙氧水的分解問(wèn)題,這一希望將會(huì)成為現(xiàn)實(shí)。穩(wěn)定劑在酸性雙氧水中必須穩(wěn)定存在,不會(huì)影響后續(xù)工藝的進(jìn)行,而且要低成本、無(wú)毒。