铝材特种技术处理—化学抛光和电化学抛光PPT课件

铝材特种技术处理贾陈忠2011.10.08第四章铝的化学抛光和电化学抛光4.1概述一般工程应用的变形铝合金材料（如铝材或板带材等）或建筑铝型材，其加工成型后的半成品，一般是可以直接进入阳极氧化生产线进行阳极氧化的，多获得的阳极氧化膜在许多工程应用上表现出了良好的防护性能，其表面基本上能够达到均匀一致的外观要求。机械抛光后的铝件，如直接进行阳极氧化处理，只能获得平滑的阳极氧化膜，还不能得到高反射率的膜层。而化学抛光或电化学抛光作为高级精饰处理，能除去铝制品表面较轻微的模具痕和擦划伤条纹去除机械抛光中可能形成的摩擦条纹、热变形层、氧化膜层等，使粗糙的表面趋于光滑而获得近似精密那光亮的表面，提高了铝制品的装饰效果，并可以赋予更高的商业附加值，极大地满足了消费市场对具有光亮表面的铝制品要求。因此，对于需要表面平整、均匀又光亮等特殊外观要求的阳极氧化膜，则需要预先进行化学抛光或电化学抛光。本章着重介绍铝合金表面的化学抛光和电化学抛光。化学抛光、电化学抛光和机械抛光的区别本质上：①机械抛光是利用物理方法通过切削与研磨等作用使铝材表面发生塑性变形，使得表面的凸部向凹部填平，从而使铝材表面粗糙度减小、变得平滑，改善了铝材的表面粗糙度，使表面平滑和光亮。②化学抛光是一种在特殊条件下进行的化学腐蚀，是通过控制铝材表面选择性的溶解，使铝材表面微观凸出部位较其凹洼部位优先溶解，而达到表面平整和光亮的目的。③电化学抛光又称为电解抛光，铝材作为阳极浸入到配制好的电解质溶液中，以耐腐蚀而且微小凸出部分而且性能良好的材料作为阴极，根据电化学尖端放电原理，通电后的铝材表面微小突出部位优先溶解，与此同时溶解产物与表面的电解液形成高电阻的粘稠性液膜层，微小凸出部位的液膜层较薄，其电阻较小，从而保持优先溶解。同时表面凹洼部位的液膜层厚，电阻增大，凹洼部位的溶解速度相对缓慢，经过短时间电解处理后，突出部位被溶解整平直至凹洼部位的位置，铝材表面粗早度降低而达到平滑光亮。在工业上生产中，采用化学抛光或电化学抛光的主要目的是：①取代机械抛光而获得平滑的光亮铝材表面；②机械抛光后在进行化学或电化学抛光，以获得非常高镜面反射率的铝材或铝零件部件，达到表面锃亮的目的。化学抛光和电化学抛光与机械抛光相比较，具有以下的优点：①设备简单，工艺参数易于调控，可大大节省机械抛光需要的基建与设备的费用，在某些情况下部分取代或继续机械抛光，表面光亮度更高；②可处理大型零件或大批量的小型零件，以及形状复杂而无法自动化机械抛光处理的工件，这种情况下机械抛光是无法替代的；③化学或电化学抛光后的表面洁净，无残留的机械抛光粉尘，有良好的抗腐蚀性④化学抛光的表面镜面反射率更高，金属感也更好，表面不会形成粉霜。化学抛光电化学抛光机械抛光可达到平滑镜面可达到平滑镜面可达到平滑镜面抛光后铝材表面凹凸、条痕可能依然存在抛光后铝材表面凹凸、条痕可能依然存在抛光后铝材表面凹凸、条痕基本消除纯铝抛光效果好，合金抛光效果差纯铝抛光效果好，合金抛光效果差对纯铝和合金基本没有区别，均由良好的抛光效果差适于形状复杂的零件适于形状复杂的零件适于形状复杂的零件抛光困难适于精密件抛光适于精密件抛光不适于精密件抛光材料消耗少材料消耗少研磨材料消耗多抗蚀性较高一些，可以比较长保持光亮度抗蚀性较高一些，可以比较长保持光亮度抗蚀性、光亮度持续性差些4.2化学和电化学抛光（1）化学抛光铝材在酸性溶液中的化学抛光过程大致如下：铝的酸性浸蚀过程→钝化过程→粘滞性扩散过程。①铝在酸性溶液中的化学抛光可用氧化膜的形成和氧化膜的溶解两个过程交替进行解释：14Al+10HNO3→7Al2O3+4N2+NO2+5H2OAl2O3+6H3PO4→2Al（H2PO4）3+3H2O②铝在碱性溶液中的化学抛光式利用率及铝合金在碱性溶液中的选择性自溶解作用来平整和抛光铝的表面，改善其表面粗糙度的化学方法：2Al+6NaOH→2Na3AlO3+3H2↑Al2O3+2NaOH→2NaAlO2+H2O2NaNO3→2NaNO2+O2↑2Al+NaNO2+NaOH+H2O→2NaAlO2+NH3↑（2）电化学抛光又称为电解抛光，是以被抛光的材料（如铝）为阳极，以不溶性金属（如铅或不锈钢）做阴极，，在电解抛光液中利用直流电进行电解的过程。电解抛光是借助电流的作用，使铝其电化学反应，其表面凹凸部分发生不同程度的溶解，最终使率材表面变得既光滑又有光泽。电化学抛光中有两个重要组成部分：一是电化学抛光的光亮过程，主要是微观光亮的过程；二是电化学抛光的光滑平整过程，主要是产生宏观、均匀、致密、光滑平整表面的过程。4.3以磷酸为基的化学抛光工艺以磷酸为基的化学抛光槽液应用最广泛，以磷酸为基的抛光液可分为磷酸-硫酸、磷酸-硫酸-硝酸、磷酸-硝酸及磷酸-乙酸-硝酸等。4.4硝酸-氟化物化学抛光工艺以硝酸-氟化物为基的化学抛光工艺是一理想的化学抛光工艺，对于经过特殊生产的高纯度铝及铝合金材料，采用这类化学抛光工艺后，也可得到满意的光亮度。该工艺对铝材的纯度有特殊要求：采用高纯度的精铝锭为基生产的铝基铝合金材料，使用本化学抛光工艺，才能得到满意的光亮度，并获得高镜面反射的性能。4.5电化学抛光电化学抛光工艺适用于获得高亮度的铝材表面处理，对于特殊加工的铝材可以得到高镜面光亮度的表面。特别是经过机械抛光、化学抛光后再进行电化学抛光处理，作用更加显著。电化学抛光的效果与槽液温度、电流密度、抛光时间、抛光槽液中旅离子含量以及铝合金种类等相关因素有关。典型的电化学抛光有：碳酸钠-磷酸三钠碱性电化学抛光工艺、磷酸-铬酸-硫酸电化学抛光工艺、氟硼酸电化学工艺、硫酸-铬酸电化学抛光工艺和无铬电化学抛光工艺。1、碳酸钠-磷酸三钠碱性电化学抛光工艺为了获得良好的抛光效果在应用碱性电化学抛光工艺是，需要特别注意一下的一些工艺步骤。（1）槽液配制（2）电压控制（3）预处理（4）相关操作（5）槽液控制4.6抛光缺陷及对策1、化学抛光缺陷及对策（1）光亮度不足（2）白色附着物（3）转移性腐蚀（4）表面粗糙（5）点腐蚀2、电化学抛光缺陷及对策（1）电灼伤（2）暗斑（3）气体条纹（4）冰晶状附着物