鋁合金化學(xué)磨砂鏡面拋光工藝

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• 發(fā)布日期：2011-1-14   點(diǎn)擊：10470   

一、概述：

鋁合金化學(xué)磨砂鏡面拋光工藝是我院研究開發(fā)的一套具有國(guó)際領(lǐng)先的鋁材表面拋光技術(shù)。徹底解決了拋光黃煙、滴流的世界難題，是現(xiàn)有三酸或兩酸拋光、電解拋光的升級(jí)換代技術(shù)。
鋁合金化學(xué)磨砂鏡面拋光技術(shù)能根除黃煙、起砂、去機(jī)械紋，能以任意時(shí)間滴流而沒(méi)有流痕和花材、大幅度降低拋光液消耗等，并對(duì)兩酸或三酸拋光的弱點(diǎn)進(jìn)行了深刻改進(jìn)，如亮度不夠、不能做鏡面材、腐蝕鈦夾具和不能自動(dòng)清除鋁合金表面殘存拋光黑灰等技術(shù)難題。鋁合金化學(xué)磨砂鏡面拋光工藝以其無(wú)黃煙、無(wú)流痕、高亮度、低消耗、高成品率的巨大優(yōu)勢(shì)，贏得了市場(chǎng)的廣泛尊重，有著巨大的環(huán)保和經(jīng)濟(jì)價(jià)值。

二、工藝說(shuō)明如下：

（1）化學(xué)磨砂槽：本槽主要功能是在90-110℃下對(duì)鋁合金去機(jī)械紋、起砂和拋光(約相當(dāng)三酸拋光80%的亮度)；本槽工作過(guò)程中無(wú)煙，鋁合金從本槽取出時(shí)，可任意滴流，絕對(duì)沒(méi)有流痕，鋁材不會(huì)發(fā)花。
   （2）鏡面拋光槽：本槽富含強(qiáng)氧化劑，相當(dāng)于三酸拋光槽，能對(duì)鋁合金進(jìn)行鏡面拋光。與三酸拋光槽相比，化學(xué)鏡面拋光液具有無(wú)黃煙、無(wú)流痕、高亮度、低消耗、高成品率以及產(chǎn)品穩(wěn)定的強(qiáng)大優(yōu)勢(shì)。
    A、絕無(wú)黃煙，亮度穩(wěn)定：本槽添加有足夠量的煙霧抑制劑，黃煙的分解被徹底抑制；由于強(qiáng)氧化劑分解較慢，濃度比三酸槽穩(wěn)定，因此不同批次鋁合金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)拋光液水含量不低于12%；如此高的水含量必然降低拋光材的亮度，鋁材鏡面拋光液在制作過(guò)程中，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)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(zhǎng)時(shí)間滴流：考慮到三酸拋光反應(yīng)過(guò)于劇烈，鋁合金離開槽液后，滴流時(shí)間不能超過(guò)30秒，大量拋光液被帶進(jìn)水洗槽，造成拋光材成本過(guò)于昂貴的弱點(diǎn)，鋁材鏡面拋光液中添加有足夠量的添加劑，保護(hù)鋁合金離開槽液后，可在空中任意時(shí)間滴流而不花材，也沒(méi)流痕，由此可節(jié)約拋光液70%以上。
    D、自動(dòng)除灰：鋁合金不純或拋光液老化時(shí)，鋁材經(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。化學(xué)磨砂槽和鏡面拋光槽中，均添加有除灰成份，可自動(dòng)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(wèn)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(duì)鏡面拋光材進(jìn)行化學(xué)保光氧化和精除灰：
    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(yáng)極氧化使鏡面拋光材失光，而有些鋁合金，如燈飾、機(jī)殼等，不需要厚氧化膜，因此可用保光氧化方法處理，經(jīng)有水性機(jī)封孔后，直接出廠，避免失光；另外，鋁合金從鏡面拋光到陽(yáng)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(diǎn)蝕，可先過(guò)保光氧化槽，預(yù)制一定厚度的化學(xué)氧化膜，先行保護(hù)起來(lái)，避免氧化之前在水洗槽中產(chǎn)生點(diǎn)蝕或花材，提高成品率。
    B、精除灰：拋光灰的來(lái)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)磨砂槽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(jī)封孔槽：本槽是專門為保光氧化槽配備的后處理槽。鋁合金經(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(lái)，并有一定程度的增亮效果，還需進(jìn)行恰當(dāng)氧化后處理，才能出廠。經(jīng)多種比對(duì)，反復(fù)選擇，最終選用水性有機(jī)封孔方案，既不影響鏡面材光澤，又能徹底保護(hù)保光氧化槽形成的化學(xué)氧化膜免受指紋、油污等污染。
三、工藝用途及用法
    鋁合金化學(xué)磨砂鏡面拋光工藝由化學(xué)磨砂、鏡面拋光、保光氧化和有機(jī)封孔四道工序組成，可生產(chǎn)化學(xué)磨砂拋光材、機(jī)械噴砂拋光材和平光鏡面拋光材。化學(xué)磨砂槽負(fù)責(zé)除油、脫蠟、脫自然氧化膜、去機(jī)械紋、起砂和相當(dāng)三酸80%亮度的拋光；鏡面拋光槽負(fù)責(zé)相當(dāng)三酸120%亮度的拋光；保光氧化槽負(fù)責(zé)增光、徹底清除拋光灰、鈍化拋光材表面、形成氧化膜、避免點(diǎn)蝕和降低陽(yáng)極氧化的失光程度；有機(jī)封孔槽負(fù)責(zé)對(duì)鏡面拋光材進(jìn)行不失光的氧化后處理，使表面具備防油、防污等自凈化功能。四道工序互相依存，互相配合，組成一套完整且嚴(yán)密的鋁合金化學(xué)磨砂鏡面拋光工藝。采用本套技術(shù)可生產(chǎn)下述三大類鏡面拋光材：
      a、化學(xué)磨砂拋光材：由化學(xué)磨砂槽、鏡面拋光槽和保光氧化槽組合，可生產(chǎn)用化學(xué)方法去機(jī)械紋、并起化學(xué)砂的拋光材；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(jī)械紋、起砂，并獲得相對(duì)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(jìn)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(shí)間不要太長(zhǎng)，以免點(diǎn)蝕)，迅速進(jìn)入保光氧化槽，常溫下反應(yīng)15-30分鐘（反應(yīng)時(shí)間視對(duì)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(jìn)一步增亮和精除灰。化學(xué)氧化膜能保護(hù)拋光材在陽(yáng)極氧化前的滯留時(shí)間內(nèi)不被點(diǎn)蝕，同時(shí)降低陽(yáng)極氧化對(duì)拋光材的失光程度；保光氧化后，經(jīng)兩道水洗，可進(jìn)行陽(yáng)極氧化，完成表面前處理。對(duì)許多工業(yè)材或室內(nèi)裝修材而言，保光氧化后，進(jìn)風(fēng)干槽風(fēng)干，再進(jìn)有機(jī)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(shí)，本技術(shù)設(shè)計(jì)為鏡面拋光槽對(duì)化學(xué)磨砂槽兼容，鋁材經(jīng)化學(xué)磨砂槽后直接進(jìn)鏡面拋光槽，兩槽之間沒(méi)有藥劑損失，實(shí)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! 
     b、機(jī)械噴砂拋光材：由鏡面拋光槽和保光氧化槽組合，可生產(chǎn)無(wú)機(jī)械紋、帶機(jī)械噴砂的拋光材；噴砂材直接放入鏡面拋光槽中，100-120度下拋光1-2分鐘后取出，滴干(大約2-3分鐘)；兩道水洗后，迅速放入保光氧化槽，常溫下除灰并生成化學(xué)氧化膜，保護(hù)鋁材免受點(diǎn)蝕，并降低陽(yáng)極氧化失光；最后，經(jīng)兩道水洗，可進(jìn)行陽(yáng)極氧化或進(jìn)行水性有機(jī)封孔。
     c、平光鏡面拋光材：由鏡面拋光槽和保光氧化槽組合，可生產(chǎn)機(jī)械拋光平光鏡面材和含機(jī)械紋的普通平光鏡面材。平光材分為兩種類型，即帶機(jī)械紋的普通平光材和經(jīng)機(jī)械拋光、磨去機(jī)械紋的機(jī)拋平光材。按上述方法，由鏡面拋光槽、保光氧化槽和有機(jī)封孔槽組合，可對(duì)這兩類材進(jìn)行鏡面拋光。
     三大類材中，化學(xué)磨砂拋光材是一個(gè)新的材種，需要鋁材生產(chǎn)和經(jīng)銷商與我們密切配合，共同努力推向市場(chǎng)；噴砂材和平光鏡面拋光材由于鏡面拋光槽能力強(qiáng)、保光氧化槽有效降低陽(yáng)極氧化失光，比相應(yīng)的三酸拋光材亮度高，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)增強(qiáng)；拋光槽后配備保光氧化槽，是一項(xiàng)全新的技術(shù)概念，工業(yè)材經(jīng)保光氧化后直接投放市場(chǎng)，完全保留了鏡面拋光的亮度；建筑材經(jīng)保光氧化后，可有效降低陽(yáng)極氧化的失光程度。
四、工藝突出特點(diǎn)：
（一）與其它陽(yáng)極氧化前處理技術(shù)（堿蝕磨砂、光亮酸蝕磨砂、三酸或兩酸拋光）相比有下述優(yōu)勢(shì)： 
     a、與堿蝕磨砂比較：堿蝕磨砂作為一種傳統(tǒng)處理技術(shù)，一直存在著腐蝕時(shí)間長(zhǎng)(約15分鐘)、鋁耗高(約50公斤)、堿耗高(約50公斤)，廢水處理量太大等弊端。不僅如此，盡管付出如此高昂的代價(jià)，堿蝕砂面鋁材表面還是砂粒太粗，機(jī)械紋不能完全除掉。因此，堿蝕砂面技術(shù)對(duì)模具要求非常高，一套模具大約只能擠壓八噸材?；瘜W(xué)磨砂技術(shù)既具有去紋時(shí)間短(6-10分鐘)、鋁耗低(8-10公斤)的優(yōu)點(diǎn)，又具備起砂快的能力，還配備拋光功能，使得鋁材表面細(xì)砂、無(wú)紋、高亮度。
     b、與酸蝕磨砂比較：普通酸蝕磨砂技術(shù)具有去機(jī)械紋能力強(qiáng)、起砂快、鋁耗低的優(yōu)點(diǎn)，但由于鋁材經(jīng)酸蝕處理后，表面附著大量酸蝕灰，不得以仍須過(guò)堿蝕槽和中和槽，以便清除部分酸蝕灰；盡管如此，還殘存著一些十分頑固的酸蝕灰，使鋁材表面發(fā)暗，并且污染著色槽和電泳槽。化學(xué)磨砂技術(shù)不僅保留了酸蝕去機(jī)械紋能力強(qiáng)、起砂快、鋁耗低的優(yōu)點(diǎn)，而且少量拋光灰已有技術(shù)徹底清除。經(jīng)化學(xué)磨砂技術(shù)處理的鋁材，是目前最為亮麗的砂面拋光材。 
     c、與三酸拋光比較：三酸拋光具有亮度高，工藝簡(jiǎn)單的優(yōu)點(diǎn)，但藥劑消耗較大（約500Kg）、不能去機(jī)械紋、不能起砂是其明顯不足?；瘜W(xué)磨砂技術(shù)既能起砂、去機(jī)械紋，又能進(jìn)行鏡面拋光，使鋁材增亮至鏡面；此外，由于徹底解決了滴流問(wèn)題，藥劑消耗也不足三酸拋光的一半。
     d、與光亮酸蝕比較：光亮酸蝕具有去紋能力強(qiáng)、起砂快、鋁耗低、鋁材光亮等諸多優(yōu)點(diǎn)，且成本適中，已得到市場(chǎng)的廣泛認(rèn)可?；瘜W(xué)磨砂具備光亮酸蝕的所有優(yōu)點(diǎn)，且亮度要高得多，但成本也高出一倍。隨著消費(fèi)水平的提高，化學(xué)磨砂拋光材可能成為光亮酸蝕砂面材的換代產(chǎn)品。
（二）化學(xué)磨砂鏡面拋光工藝有下述重大技術(shù)突破：
    1、采用一套完整的四槽組合拋光技術(shù)，涵蓋所有拋光材，適用范圍是傳統(tǒng)拋光技術(shù)無(wú)法迄及的。兩酸拋光亮度不夠，不適合生產(chǎn)機(jī)械拋光材；三酸拋光不能起砂和去機(jī)械紋，不能生產(chǎn)化學(xué)砂面材；本套技術(shù)適合所有氧化材，是一項(xiàng)難得的技術(shù)突破；
    2、引人化學(xué)磨砂槽，在高溫區(qū)間(110±5℃)起砂和去機(jī)械紋，是有別于堿蝕和酸蝕砂面的第三種化學(xué)砂面技術(shù)，且兼?zhèn)湎喈?dāng)三酸槽80%的拋光能力，集起砂、去紋和拋光于一槽，是我院的技術(shù)創(chuàng)新；
    3、引人保光氧化槽，把拋光和化學(xué)氧化聯(lián)系起來(lái)，有效降低陽(yáng)極氧化失光。陽(yáng)極氧化造成拋光材失光，是鋁加工行業(yè)的共識(shí)，一般都是在陽(yáng)極氧化槽本身尋找降低失光的辦法，很難有大的技術(shù)突破。我院在陽(yáng)極氧化槽以外尋找解決失光問(wèn)題途徑：即借用洗相術(shù)中定影的技術(shù)思路，設(shè)法讓鋁合金的拋光亮度先行固定下來(lái)，然后再進(jìn)行陽(yáng)極氧化，有效降低亮度損失。即在拋光槽和陽(yáng)極氧化槽之間設(shè)置保光氧化槽，對(duì)拋光材先進(jìn)行不失光(反而增光)的化學(xué)氧化，使鋁合金表面生成一層非常致密的化學(xué)氧化膜，將亮度先固定下來(lái)，然后再進(jìn)行陽(yáng)極氧化，有效降低失光；對(duì)許多工業(yè)材和室內(nèi)裝修材而言，只需進(jìn)行水性有機(jī)封孔就可出廠，拋光亮度可100%保留!
    4、引人有機(jī)封孔槽，對(duì)經(jīng)保光氧化處理的鏡面材進(jìn)行不失光的氧化后處理，既徹底保護(hù)了鏡面效果，又增加了防污防銹功能。水性環(huán)保產(chǎn)品。
    5、徹底解決拋光煙霧（黃煙）問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)了真正意義上的無(wú)煙三酸拋光！三酸拋光材非常漂亮，但目前所占市場(chǎng)份額有限，究其原因，拋光煙霧是重要障礙之一。煙霧污染太大，必須配備強(qiáng)力抽風(fēng)系統(tǒng)，并消耗大量化學(xué)藥劑才能徹底吸收，成本昂貴。本套技術(shù)從根本上抑制黃煙，節(jié)約大量環(huán)保費(fèi)用，為三酸拋光普遍推廣掃清了最大障礙。
    6、徹底解決滴流問(wèn)題，拋光液消耗降低70%以上，成品率大幅提高，廢水處理成本大幅降低。流痕是拋光技術(shù)的大敵，噸材400－600Kg的拋光液消耗、成品率不足70%等，均由流痕引起?；瘜W(xué)磨砂拋光槽和鏡面拋光槽中都添加有抗流痕的添加劑，鋁合金取出后可任意滴流，絕對(duì)沒(méi)有流痕，也不花材。同時(shí)，由于藥劑消耗節(jié)約了70%，因此，廢水處理成本也節(jié)約了70%。
    7、徹底解決拋光材掛灰問(wèn)題，進(jìn)一步提高亮度。拋光材所掛黑灰，普通方法很難徹底清除，直接影響亮度。研發(fā)小組找到了一種特殊的除灰劑，直接添加到化學(xué)磨砂和鏡面拋光槽中，拋光的同時(shí)自動(dòng)除灰，非常巧妙地解決了拋光材掛灰問(wèn)題。
五、化學(xué)磨砂鏡面拋光技術(shù)與其它拋光技術(shù)比較
（一）、與電解拋光比較優(yōu)勢(shì)：
    1、能生產(chǎn)鏡面拋光材：電解拋光由于生產(chǎn)鏡面拋光材時(shí)成品率太低，廠家?guī)缀醪荒苌a(chǎn)鏡面拋光材；鏡面拋光沒(méi)有流痕問(wèn)題，完全可以生產(chǎn)鏡面材，廠家可生產(chǎn)鏡面拋光新材種。
    2、無(wú)流痕：電解拋光操作，一不小心就會(huì)有流痕，工藝極難控制，生產(chǎn)鏡面拋光材時(shí)尤為明顯，許多廠家不能用電解拋光生產(chǎn)鏡面拋光材；鏡面拋光可長(zhǎng)時(shí)間滴流，不會(huì)產(chǎn)生流痕，花材，無(wú)論砂面拋光材或是鏡面拋光材都無(wú)影響。
    3、亮度高：電解拋光亮度一般，以光度計(jì)測(cè)量值約在500－600之間；鏡面拋光亮度很高，以光度計(jì)測(cè)量值可達(dá)到800。
    4、消耗低：電解拋光藥劑消耗在500kg/噸材；而鏡面拋光消耗低于195kg/噸材。
    5、成品率高：電解拋光砂面材成品率90%，鏡面拋光材的成品率只有70%左右；鏡面拋光成品率都超過(guò)95%。
    6、環(huán)保處理成本低：電解拋光每生產(chǎn)一噸鋁材需要處理500kg左右的廢酸；鏡面拋光最多只需要處理195kg左右的廢酸。
    7、無(wú)電耗，節(jié)約能源：電解拋光每生產(chǎn)一噸拋光材，需要1900度電左右；化學(xué)鏡面拋光不需要用電。
    8、無(wú)極板損耗：電解拋光生產(chǎn)需要耗用大量昂貴的陰極板；化學(xué)鏡面拋光不用電能，沒(méi)有這種額外的損耗。
    9、工效高：電解拋光需要耗時(shí)15－30分鐘，掛料面積少，生產(chǎn)效率低；整個(gè)化學(xué)拋光時(shí)間為10-15分鐘，掛料面積多，工效提高80%以上。