技術(shù)連載“鋁材化學(xué)磨砂拋光”（一）?

　　一、研究背景

　　鋁材化學(xué)磨砂拋光技術(shù)是在整平光亮技術(shù)和光亮酸蝕技術(shù)的基礎(chǔ)上，成功開發(fā)出的又一項獨家專有技術(shù)。

　　近幾年來，研發(fā)部門對鋁材陽極氧化前處理各項傳統(tǒng)工藝，如堿蝕、酸蝕、三酸拋光等進行了詳細(xì)研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)：

　　1、鋁材亮度：三酸拋光液中，由于硝酸等強氧化劑的存在，使鋁材表面很容易被氧化出一層含致密氧化鋁的鈍化層，據(jù)此形成鏡面，因而三酸拋光最亮；堿蝕無鈍化作用，沒有拋光效果，但卻能保留金屬色；酸蝕最暗，鋁材表面被一層酸蝕灰覆蓋，完全沒有金屬光澤。

　　2、機械紋：酸蝕液中，反應(yīng)產(chǎn)物粘附在鋁材表面并填平機械紋溝底，溝底的鋁材與酸蝕液完全隔絕，反應(yīng)速度幾乎為零，而溝表面的粘附產(chǎn)物較薄，酸蝕液可與鋁材接觸，反應(yīng)可快速進行。這樣，溝表面與溝底產(chǎn)生了很大的反應(yīng)速度差，從而實現(xiàn)了最強的去機械紋能力；堿蝕也具備較強的去機械紋能力，但利用的是粘性理論，即溝底的鋁離子濃度高于溝表面的鋁離子濃度，決定了溝表面的反應(yīng)速度快于溝底的反應(yīng)速度，從而實現(xiàn)了后車追上前車，消除機械紋的目的。由于溝底的反應(yīng)速度只是被減緩，而不是象酸蝕那樣被徹底抑制，因而堿蝕去機械紋能力比酸蝕弱得多，且鋁耗是酸蝕的五倍以上。三酸拋光含有一定濃度的強氧化劑，使鋁材表面產(chǎn)生鈍化膜，因而不具備去機械紋能力。

　　3、砂面：酸蝕與堿蝕形成砂面的機理不同，因而生成的砂粒各異。在酸蝕液中，以陰極相(Mg2Si,AlFeSi等)為中心，與之周邊相鄰的陽極相(純鋁相)被不斷溶解，鋁離子進入槽液，形成砂坑；同時，氟離子有可能與一些金屬陽離子絡(luò)合，借助氟作為運載工具，在陰極相析出，形成砂峰；由此可見，陰極相是形成砂粒的砂源，其在合金中的均勻、細(xì)膩的分布程度直接決定酸蝕砂面的外觀質(zhì)量；為此，國內(nèi)很多廠家采用摻復(fù)錠的方法，人為引人雜質(zhì)金屬，形成均勻細(xì)膩的陰極相，從而生產(chǎn)出比僅用純鋁錠漂亮得多的酸蝕砂面材!在堿蝕液中，鋁的反應(yīng)方式略有不同。首先，按原電池原理，陰極相周圍的純鋁相(陽極相)被不斷溶解，形成砂坑；但由于沒有氟離子作為運載工具，陰極相區(qū)域沒有析出，不能形成較尖的砂峰；另外，在堿性條件下，由于沒有象酸性條件下的鈍化反應(yīng)制約，堿蝕反應(yīng)可以毫無障礙地快速進行，相鄰砂坑可能連通，形成較大砂坑；因此，堿蝕砂因其砂峰不尖，砂坑過大而遠(yuǎn)沒有酸蝕砂漂亮!三酸拋光是在酸性條件下進行，強氧化劑的存在使鋁材表面的鈍化反應(yīng)非常明顯，幾無去機械紋和起砂能力。

　　4、綜合成本對比：三酸拋光成本最高。因為滴流時間不能超過40秒，大量的拋光液被帶進水洗槽(約400-500Kg/噸材)，既增加了廢水處理成本，又使拋光成本非常昂貴，高達(dá)2000-3000元；此外，黃煙的處理需要很大的設(shè)備投資，并需要大量的處理費用；另外，拋光材成品率不高，進一步增加了生產(chǎn)成本。盡管堿蝕磨砂消耗的藥劑成本不高，但需要損耗40-50Kg鋁/噸材,約800-1000元，并且還需增加額外廢水處理費用。普通酸蝕磨砂藥劑消耗成本較低，約300元/噸材，鋁耗也很低，約8-10Kg/噸材。從綜合成本考慮，三酸拋光最貴，堿蝕次之，酸蝕最低。

　　5、外觀質(zhì)量對比：就亮度而言，三酸拋光最亮，堿蝕次之，酸蝕最暗；從砂面來看，酸蝕砂均勻細(xì)膩，堿蝕砂粗大不勻；三酸拋光基本不起砂；同樣，酸蝕去機械紋的能力是堿蝕的三倍以上，而三酸拋光沒有去線紋能力。

　　A.<<鋁材光亮酸蝕技術(shù)>>：本項技術(shù)是對酸蝕技術(shù)的深刻改造，既要求保留酸蝕均勻細(xì)膩的砂面，高效徹底的去機械紋能力，又必須徹底清除酸蝕灰，恢復(fù)金屬色，并具備一定程度的拋光能力。2004年初，光亮酸蝕鋁材已大量上市。

　　B.<<鋁材整平光亮技術(shù)>>：本項技術(shù)是對三酸拋光技術(shù)的深刻改造，既要求保留三酸拋光的亮度，又必須移植酸蝕去機械紋和起砂的能力；同時，杜絕黃煙，改進滴流，盡可能延長滴流時間，降低藥劑消耗，提高成品率。經(jīng)過不懈努力，鋁材整平光亮技術(shù)基本實現(xiàn)了高亮度、無黃煙、可長時間滴流、低藥劑消耗(約200-250Kg/噸材)、鋁材表面永無流痕和成品率高的技術(shù)優(yōu)勢，并于2002年初成功推向市場。

　　C.<<鋁材酸性低溫半拋光技術(shù)>>：近年來，生產(chǎn)平光鋁材采用較低成本的堿蝕或酸性低溫拋光等方法，藥劑消耗低，鋁耗低。堿蝕方法有13Kg/噸材的鋁耗，且鋁材亮度不高；酸性低溫拋光方法，如除油，三合一等確實能降低鋁耗，但增加的亮度很有限。鋁材酸性低溫半拋光技術(shù)正是為生產(chǎn)一定亮度的平光材而設(shè)計的一項新穎技術(shù)，她保留了三合一的低鋁耗，卻把鋁材的亮度提高到普通堿蝕或三合一所無法迄及的水平。本項技術(shù)難度很大，還在開發(fā)中。

　　經(jīng)過兩年多的生產(chǎn)運行，發(fā)現(xiàn)鋁材整平光亮技術(shù)仍存在如下缺陷：

　　(1)亮度不夠，僅相當(dāng)于三酸拋光的80%；

　　(2)容易起砂，不能做鏡面材；

　　(3)腐蝕鈦夾具，影響做工業(yè)材。

　　為此，本公司對自行設(shè)計的整平光亮技術(shù)進行了系列改進，并于2004初成功推出其換代技術(shù)--鋁材化學(xué)磨砂拋光技術(shù)。

　　二、產(chǎn)品簡介

　　鋁材化學(xué)磨砂拋光技術(shù)是在鋁材整平光亮技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，她保留了整平光亮技術(shù)的大部分優(yōu)點，如能起砂、去機械紋，能以任意時間滴流而沒有流痕和花材、大幅度降低拋光液消耗等，并對其弱點進行了深刻改進，如亮度不夠、不能做鏡面材、腐蝕鈦夾具和不能自動清除鋁材表面殘存拋光黑灰等，這些長期困擾本公司的技術(shù)難題，通過鋁材化學(xué)磨砂拋光技術(shù)，得到有效合理的解決。

　　三、操作方式

　　化學(xué)磨砂拋光技術(shù)按下述方式安排反應(yīng)槽：

　　化學(xué)磨砂：鏡面拋光→水洗→水洗→保光氧化→水洗→水洗

　　風(fēng)干：有機封孔→涼干→烘干

　　說明：

　　1．化學(xué)磨砂槽：本槽相當(dāng)于原整平光亮槽，主要功能是在80-120度下對鋁材去機械紋、起砂和拋光(約相當(dāng)三酸拋光亮度的80%)；本槽工作過程中無黃煙，鋁材從本槽取出時，可任意滴流，絕對沒有流痕，也不會花材。

　　2．鏡面拋光槽：本槽富含強氧化劑，相當(dāng)于三酸拋光槽，能對鋁材進行鏡面拋光。與三酸槽相比，本槽具有如下特點：

　　a.近無黃煙：本槽添加有足夠量的煙霧抑制劑，黃煙的分解被抑制到最低限度；由于強氧化劑分解較慢，濃度比三酸槽穩(wěn)定，因此不同批次鋁材的亮度差別比三酸拋光要小得多。

　　b.亮度增加：三酸拋光的亮度，除了與磷酸濃度、硝酸濃度、溫度有關(guān)外，還與拋光液的含水量有關(guān)。含水量越高，亮度越低；三酸拋光液中磷酸含量高達(dá)80%(磷酸的含水量為15%)，相應(yīng)水含量不低于12%；如此高的水含量必然降低拋光材的亮度，同時也為我們提高亮度留足了技術(shù)改造空間。鏡面拋光液在制作過程中，經(jīng)過長時間的高溫濃縮，水含量不足5%，因此鏡面拋光材的亮度明顯提高。

　　c.可長時間滴流：考慮到三酸拋光反應(yīng)過于劇烈，鋁材離開槽液后，滴流時間不能超過40秒，大量拋光液被帶進水洗槽，造成拋光材成本過于昂貴的弱點，鏡面拋光液中添加有足夠量的緩蝕劑，保護鋁材離開槽液后，可在空中按任意時間滴流而不花材，也沒流痕，由此可節(jié)約拋光液50%以上。

　　d.自動除灰：摻有一定比例復(fù)錠的鋁材(或拋光液老化)經(jīng)三酸拋光后，表面往往有一層黑灰，一般方法很難除去，嚴(yán)重影響拋光材質(zhì)量�；瘜W(xué)磨砂槽和鏡面拋光槽中，均添加有除灰成份，可自動清除拋光灰。

　　e.成品率高：由于鏡面拋光槽解決了色差、流痕、花材、拋光灰等問題，使得成品率大幅提高，從而降低了成本，提高了生產(chǎn)效率。

　　3．保光氧化槽：設(shè)置本槽有兩大目的，即對鏡面拋光材進行保光化學(xué)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。由于陽極氧化使鏡面拋光材失光，而有些鋁材，如燈飾、機殼、家什等，不需要厚氧化膜，因此可用保光氧化方法，經(jīng)有機封孔后，直接出廠，避免失光；另外，鋁材從鏡面拋光到陽極氧化之前，需多道水洗，并有可能在空中或水洗槽滯留，產(chǎn)生點蝕，若先過保光氧化槽，預(yù)制一定厚度的化學(xué)氧化膜，先行保護起來，從而避免氧化之前在水洗槽中產(chǎn)生點蝕或花材，提高成品率。

　　b.精除灰：拋光灰的來源有兩種，一是鋁合金中有摻雜，二是拋光液老化。拋光灰用一般方法很難清除，能嚴(yán)重影響拋光材的外觀質(zhì)量。盡管化學(xué)磨砂和鏡面拋光槽中已添加有除灰劑，能清除絕大部分拋光灰，但在某些特殊條件下，仍可能有少量殘留拋光灰。保光氧化槽能徹底清除拋光灰，從而保證拋光材質(zhì)量。

　　4．有機封孔槽：本槽是專門為保光氧化槽配備的后處理槽。鋁材經(jīng)保光氧化后，表面已經(jīng)鈍化，形成一層致密氧化層，拋光亮度被完全固定下來，并有一定程度的增亮效果，還需進行恰當(dāng)氧化后處理，才能出廠。經(jīng)多種比對，反復(fù)選擇，研發(fā)小組最終決定選用有機封孔方案，既不影響鏡面材光澤，又能徹底保護保光氧化槽形成的化學(xué)氧化膜免受指紋、油污等污染。

　　由化學(xué)磨砂槽、鏡面拋光槽、保光氧化槽和有機封孔槽組合，可生產(chǎn)化學(xué)磨砂拋光材、機械噴砂拋光材和平光鏡面拋光材：

　　a.化學(xué)磨砂拋光材：鋁材放入化學(xué)磨砂槽中，80-120度下反應(yīng)5-8分鐘，可去機械紋、起砂，并獲得相對三酸拋光80%亮度的亮度；反應(yīng)完畢，鋁材從化學(xué)磨砂槽取出，滴流2-3分鐘(滴干為止)，直接進鏡面拋光槽，100-120度下反應(yīng)1-2分鐘，提高亮度至鏡面，然后取出，滴干(大約2-3分鐘)，放入水洗槽；經(jīng)兩道水后(水洗時間不要太長，以免點蝕)，迅速進入保光氧化槽，常溫下反應(yīng)15-30分鐘（反應(yīng)時間視對化學(xué)氧化膜厚度要求而定），生成一定厚度的化學(xué)氧化膜，并進一步增亮和精除灰�；瘜W(xué)氧化膜能保護拋光材在陽極氧化前的滯留時間內(nèi)不被點蝕，同時降低陽極氧化對拋光材的失光程度；保光氧化后，經(jīng)兩道水洗，可進行陽極氧化，完成表面前處理。對許多工業(yè)材或室內(nèi)裝修材而言，保光氧化后，進風(fēng)干槽風(fēng)干，再進有機封孔槽，封孔3-5分鐘，然后烘烤20-30分鐘，完成全套表面處理。由于鋁材經(jīng)化學(xué)磨砂槽和鏡面拋光槽取出后都能滴干，藥劑消耗在200-250Kg/噸材內(nèi)，比三酸拋光降低一半以上；同時，本技術(shù)設(shè)計為鏡面拋光槽對化學(xué)磨砂槽兼容，鋁材經(jīng)化學(xué)磨砂槽后直接進鏡面拋光槽，兩槽之間沒有藥劑損失，實際藥劑消耗為鏡面拋光槽的帶出損失，功能增加，成本反而大幅降低!【完】

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