鋁合金表面處理技術(shù)——蝕刻技術(shù)
堿蝕是鋁合金表面處理中最為常用的操作步驟，在鋁合金的表面處理中不采用堿蝕的情況是很少的。堿蝕顧名思義是指鋁材在堿性溶液中進(jìn)行蝕刻的過程，這種堿性溶液可以是氫氧化鈉或氫氧化鉀溶液，也可以是碳酸鈉或磷酸鈉溶液等。
堿蝕的目的和作用
（1）對(duì)鋁合金表面進(jìn)行更進(jìn)一步的清洗，以清除滲入鋁基體表層的油污等；
（2）通過堿蝕去除鋁合金表面的鈍化層，裸露出新鮮的鋁基體，以利于后續(xù)加工的正常進(jìn)行；
（3）在堿蝕時(shí)鋁的腐蝕很劇烈會(huì)產(chǎn)生大量的氫氣，有利于清除鋁合金的不溶性雜質(zhì)；
（4）可以除去鋁材表面的變質(zhì)合金層及鋁合金表層夾雜物；
（5）通過堿蝕可以在一定程度上改變鋁合金表面的質(zhì)地，同時(shí)可以調(diào)節(jié)鋁合金表面的光澤性以達(dá)到裝飾功能的目的。在實(shí)際生產(chǎn)中這幾種作用并不是孤立的，而是同時(shí)發(fā)生。
堿蝕配方工藝
堿蝕有兩種類型的配方組成：一是以氫氧化鈉為主體的配方；二是以碳酸鈉為主體的配方。下圖表1、表2中是兩種工藝配方，供大家參考。
表1 堿蝕工藝配方及操作條件
|
溶液成分 |
材料名稱 |
化學(xué)式 |
含量/（g/L） |
||
|
1 |
2 |
3 |
|||
|
氫氧化鈉 |
NaOH |
30~40 |
1~2 |
30~40 |
|
|
無水碳酸鈉 |
Na2CO3 |
— |
60~70 |
— |
|
|
磷酸鈉 |
Na3PO4 |
0~20 |
0~20 |
0~20 |
|
|
葡萄糖酸鈉 |
C6H11O7Na |
5 |
5 |
2~4 |
|
|
二水合檸檬酸鈉 |
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 |
|
|
偏硼酸鈉 |
NaBO2·4H2O |
— |
0~5 |
— |
|
|
尿素 |
CO(NH2)2 |
0~5 |
0~5 |
— |
|
|
表面活性劑 |
— |
適量 |
適量 |
適量 |
|
|
操作條件 |
溫度/℃ |
40~55 |
50~65 |
40~55 |
|
|
時(shí)間/s |
20~120 |
40~180 |
20~120 |
||
表2 堿蝕工藝配方及操作條件
|
溶液成分 |
材料名稱 |
化學(xué)式 |
含量/（g/L） |
||
|
4 |
5 |
6 |
|||
|
氫氧化鈉 |
NaOH |
1~2 |
30~40 |
1~2 |
|
|
無水碳酸鈉 |
Na2CO3 |
60~70 |
— |
60~70 |
|
|
磷酸鈉 |
Na3PO4 |
0~20 |
0~20 |
0~20 |
|
|
葡萄糖酸鈉 |
C6H11O7Na |
2~4 |
— |
— |
|
|
二水合檸檬酸鈉 |
Na3C6H5O7·2H2O |
2 |
— |
— |
|
|
甘油 |
C3H8O3 |
5 |
— |
— |
|
|
三乙醇胺 |
N(CH2CH2OH)3 |
— |
— |
— |
|
|
硼酸 |
H3BO3 |
— |
— |
— |
|
|
偏硼酸鈉 |
NaBO2·4H2O |
5 |
— |
— |
|
|
尿素 |
CO(NH2)2 |
— |
— |
— |
|
|
表面活性劑 |
— |
適量 |
適量 |
適量 |
|
|
操作條件 |
溫度/℃ |
40~55 |
50~65 |
40~55 |
|
|
時(shí)間/s |
20~120 |
40~180 |
20~120 |
||
工藝配方的選擇
對(duì)于堿蝕工藝配方的選擇，可由兩方面來考慮：
一是采用以氫氧化鈉為主的堿蝕工藝，這種方法堿蝕速率快，加工周期短，易于快速批量處理，同時(shí)這種方法對(duì)鋁表面的腐蝕能力強(qiáng)；
二是采用以碳酸鈉或磷酸鈉為主體的堿蝕工藝，這種方法腐蝕速率慢，達(dá)到同樣的表面效果較氫氧化鈉法蝕刻時(shí)間長，不易于進(jìn)行快速批量處理，這種方法對(duì)鋁材的蝕刻量少，工件尺寸保真度高。
☆注意事項(xiàng)：
堿蝕不是除油，它代替不了除油工序，目前有很多的氧化廠都是把堿蝕作為除油工序來使用，這對(duì)于無油封且表面無污染的鋁材從節(jié)約成本考慮也有可取之處，但這不能認(rèn)為是一種正確的做法，隨著一些新的除油工藝配方的出現(xiàn)，使除油并不增加多少成本，但卻可以為堿蝕提供一個(gè)清潔的表面，使堿蝕過程容易控制，也為產(chǎn)品批量生產(chǎn)提供了基本保障。
酸蝕配方工藝
酸蝕是相對(duì)于堿蝕而言的，這里的酸蝕具有代替堿蝕的功能，同時(shí)不會(huì)有堿蝕所產(chǎn)生的大量鋁石，但并不是所有的鋁合金工件都可以采用酸蝕，只有那些表面狀態(tài)良好的鋁合金工件才可以采用酸蝕的加工方法，而更多的還是采用堿蝕。酸蝕配方及操作條件見表3。
表3 酸蝕配方及操作條件
|
溶液成分 |
材料名稱 |
化學(xué)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 |
|
|
過氧化氫 |
H2O2 |
— |
10~20 |
— |
— |
|
|
氟化氫銨 |
NH4HF2 |
— |
— |
— |
10~15 |
|
|
硼酸 |
H3BO3 |
— |
— |
— |
5~10 |
|
|
操作條件 |
溫度/℃ |
40~60 |
40~70 |
25~40 |
25~35 |
|
|
時(shí)間/s |
30~120 |
30~120 |
30~120 |
60~180 |
||
提醒：客戶在挑選分析機(jī)構(gòu)時(shí)，若有意向請(qǐng)實(shí)地調(diào)研分析機(jī)構(gòu)。國內(nèi)同類分析機(jī)構(gòu)眾多，建議客戶務(wù)必在有充足考察的基礎(chǔ)上再做判斷，切勿輕信！
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