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铝合金表面处理技术——蚀刻技术

2017/1/16 9:27:15      点击:

碱蚀是铝合金表面处理中最为常用的操作步骤,在铝合金的表面处理中不采用碱蚀的情况是很少的。碱蚀顾名思义是指铝材在碱性溶液中进行蚀刻的过程,这种碱性溶液可以是氢氧化钠或氢氧化钾溶液,也可以是碳酸钠或磷酸钠溶液等。



碱蚀的目的和作用



(1)对铝合金表面进行更进一步的清洗,以清除渗入铝基体表层的油污等;

(2)通过碱蚀去除铝合金表面的钝化层,裸露出新鲜的铝基体,以利于后续加工的正常进行;

(3)在碱蚀时铝的腐蚀很剧烈会产生大量的氢气,有利于清除铝合金的不溶性杂质;

(4)可以除去铝材表面的变质合金层及铝合金表层夹杂物;

(5)通过碱蚀可以在一定程度上改变铝合金表面的质地,同时可以调节铝合金表面的光泽性以达到装饰功能的目的。在实际生产中这几种作用并不是孤立的,而是同时发生。


碱蚀配方工艺



碱蚀有两种类型的配方组成:一是以氢氧化钠为主体的配方;二是以碳酸钠为主体的配方下图表1、表2中是两种工艺配方,供大家参考。


表1  碱蚀工艺配方及操作条件

溶液成分

材料名称

化学式

含量/(g/L)

1

2

3

氢氧化钠

NaOH

30~40

1~2

30~40

无水碳酸钠

Na2CO3

60~70

磷酸钠

Na3PO4

0~20

0~20

0~20

葡萄糖酸钠

C6H11O7Na

5

5

2~4

二水合柠檬酸钠

Na3C6H5O7·2H2O

3

3

2

甘油

C3H8O3

5

5

5

三乙醇胺

N(CH2CH2OH)3

5

5

硼酸

H3BO3

5

5

偏硼酸钠

NaBO2·4H2O

0~5

尿素

CO(NH2)2

0~5

0~5

表面活性剂

适量

适量

适量

操作条件

温度/℃

40~55

50~65

40~55

时间/s

20~120

40~180

20~120


表2  碱蚀工艺配方及操作条件

溶液成分

材料名称

化学式

含量/(g/L)

4

5

6

氢氧化钠

NaOH

1~2

30~40

1~2

无水碳酸钠

Na2CO3

60~70

60~70

磷酸钠

Na3PO4

0~20

0~20

0~20

葡萄糖酸钠

C6H11O7Na

2~4

二水合柠檬酸钠

Na3C6H5O7·2H2O

2

甘油

C3H8O3

5

三乙醇胺

N(CH2CH2OH)3

硼酸

H3BO3

偏硼酸钠

NaBO2·4H2O

5

尿素

CO(NH2)2

表面活性剂

适量

适量

适量

操作条件

温度/℃

40~55

50~65

40~55

时间/s

20~120

40~180

20~120


工艺配方的选择



对于碱蚀工艺配方的选择,可由两方面来考虑:

一是采用以氢氧化钠为主的碱蚀工艺,这种方法碱蚀速率快,加工周期短,易于快速批量处理,同时这种方法对铝表面的腐蚀能力强;

二是采用以碳酸钠或磷酸钠为主体的碱蚀工艺这种方法腐蚀速率慢,达到同样的表面效果较氢氧化钠法蚀刻时间长,不易于进行快速批量处理,这种方法对铝材的蚀刻量少,工件尺寸保真度高。


☆注意事项:

碱蚀不是除油,它代替不了除油工序,目前有很多的氧化厂都是把碱蚀作为除油工序来使用,这对于无油封且表面无污染的铝材从节约成本考虑也有可取之处,但这不能认为是一种正确的做法,随着一些新的除油工艺配方的出现,使除油并不增加多少成本,但却可以为碱蚀提供一个清洁的表面,使碱蚀过程容易控制,也为产品批量生产提供了基本保障。


酸蚀配方工艺



酸蚀是相对于碱蚀而言的,这里的酸蚀具有代替碱蚀的功能,同时不会有碱蚀所产生的大量铝石,但并不是所有的铝合金工件都可以采用酸蚀,只有那些表面状态良好的铝合金工件才可以采用酸蚀的加工方法,而更多的还是采用碱蚀。酸蚀配方及操作条件见表3


表3  酸蚀配方及操作条件

溶液成分

材料名称

化学式

含量/(g/L)

1

2

3

4

磷酸

H3PO4

50~100

硫酸

H2SO4

50~100

150~300

200~300

150~200

硝酸

HNO3

0~20


40~60

5~10

过氧化氢

H2O2

10~20

氟化氢铵

NH4HF2

10~15

硼酸

H3BO3

5~10

操作条件

温度/℃

40~60

40~70

25~40

25~35

时间/s

30~120

30~120

30~120

60~180


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