采用化學的方法,對(duì)鋁材進行精飾加工,是銘牌加工的一項(xiàng)重要手段。它具有勞動強度(dù)低、工效快、一致性好、能實現自動化作業等一(yī)係(xì)列特點。運(yùn)用各種不同(tóng)的化學精飾的方法,可獲得不(bú)同的外觀效果和獨特(tè)的風格。 一、化學除油鋁表(biǎo)麵的油汙(wū),將嚴重影響後工序的進行。對大量的封裝油層,可先用細軟的鋸木屑揩除,作為初步處理,經進一步化學處理後再作機械加工。 機械加工過程中沾染在鋁製件表麵的(de)油汙(包括植物油——皂化油及礦物油——非皂化(huà)油),借助於在(zài)弱堿性(xìng)的溶液中的化學作用(皂化作用)和化學物理作用(乳化作用),將油脂從鋁製件上去除是比(bǐ)較有效的。化學除(chú)油的配方見表1。經化學除油的鋁表麵光(guāng)亮度,較之未處理前微有下降,故應掌握好處理(lǐ)溫度與時間,以保證鋁(lǚ)表麵的親水性和最高光亮度(dù)。在弱堿液中化學除油後的鋁板,應用(yòng)30%~40%的(de)硝酸水(shuǐ)溶液中和,並(bìng)去除表麵的自然氧化膜。對含矽的鋁板,宜在0.2%一0.3%的氫氟酸水溶液中浸(jìn)漬數秒。二、藥白藥白,是鋁銘牌加工工藝中的民間(jiān)俗語,同時也是最基礎、最常用的一種鋁表麵(miàn)的精飾方法。藥白的(de)過程分(fèn)為兩步:先以毛刷蘸上濕“老粉”(碳酸鈣),在鋁板表麵(miàn)來回刷動,一(yī)方麵去除表麵(miàn)汙物,另一方(fāng)麵去除光澤;在水中洗淨後(hòu),再置於溫度(dù)在60~75℃、含量在5%一l0%氫氧化鈉的(de)水溶液中,此時鋁表麵反應激烈,逐步產生一層白色(sè)泡沫,3—5分鍾後,立即置於流(liú)水中衝洗,中和後烘幹。藥白後的(de)鋁(lǚ)表麵呈均(jun1)勻的無光銀白色,很有裝(zhuāng)飾效果,但表(biǎo)麵硬度較低,應防止摩擦與劃傷,藥白過程應在有防護裝置(zhì)的條件下進行(háng)。三、化學拋光機械拋光(guāng)能造就鋁板平坦的表麵,而化學與電化學拋光則(zé)能進一步降低鋁板的粗糙(cāo)度。化學拋光的特點是設備簡單、節省電能、效率高(gāo)、成本低,而且不受零件形狀與尺寸的限製。化(huà)學拋光的反應過程,是金屬在電解質溶液中的自溶解(jiě)過程。關於它的機理至今尚無定論。一般認為(wéi)它與電化學拋光相似,化學拋(pāo)光時金屬表麵呈微觀凸起部分的溶解速度比微觀(guān)凹下部分快得多,因而使表麵變得更為平坦光亮。1.三酸化學拋光化學拋光液一般由磷酸(suān)、硝酸、硫酸(或冰乙酸)三酸組成,故習慣(guàn)稱三酸拋光液。這是一種傳統的化學拋光的方式,雖然對鋁表麵拋(pāo)光的效果很好,且被一直(zhí)沿用了數十年,但是由於拋光液(yè)中含有硝酸的成分(fèn),因而在拋光過程中有大量的氮氧化合物析出,其黃褐色的煙霧俗稱“黃龍”,嚴重汙(wū)染環境,從環境保護的角度出發,對三(sān)酸拋光液(yè)的具體配方不做介紹。2.無黃(huáng)煙化學拋液為了減少有害氣體一氧化(huà)氮的汙(wū)染,可采用在配方中(zhōng)刪去硝酸,而加入WXP添加(jiā)劑作為拋光溶劑的發光劑及酸霧抑製劑(jì)。采用這種(zhǒng)添加劑的化學拋光液可代替原(yuán)來的三酸拋光液。尤其對經機械噴砂後的表麵,拋光速度(dù)更(gèng)快且均勻;表麵拋光後,反射係數可達80%。拋光時(shí)不產生黃(huáng)煙,能較好地抑製酸(suān)霧,簡化廢氣(qì)處理裝置。其配方如(rú)下:磷(lín)酸:800mL/L;硫酸:200mL/L;WXP:2mL/L;溫度:95~120℃;時間:1~2min。一(yī)種將計算量磷酸與硫酸均勻混(hún)合(hé),加入WXP添加劑混合並攪拌均勻,加熱(rè)至規(guī)定溫度(dù)。在新配液中要加入2~3g/L的鋁屑(xiè),有利於提高(gāo)拋光的勻整性(xìng)。用於經機械(xiè)拋光的精飾件,宜加4g/L硫酸(suān)鎳。有的配方在溶液中加入20g/L草酸,拋光後用鉻酸或硝(xiāo)酸溶液去膜。另一種無黃煙(yān)化學拋(pāo)光工藝,采用BAA添加(jiā)劑作為出光劑與酸霧抑(yì)製(zhì)劑,也取得了較好的(de)效果,BAA添加劑溶液配方如下:磷酸:700mL;硫(liú)酸:300mL;BAA-1:0.5~lmL;BAA-2:0.5,-1g;硫酸鎳:2g;純鋁:3g/L。操作條件溫度(dù):85—100℃;時(shí)間:1—4min。除膜(mó)配方硝酸(suān):100mL/L;重鉻酸鈉:4mL/L;氟化鈉:0.125mL/L方法室溫浸泡工件。 3.堿性化學拋光(guāng)液酸性化學拋光具有成本高、蝕刻性強、汙染空氣(qì)等不足之(zhī)處,近年來出現了一種(zhǒng)堿性溶液的化學拋光的配方:氫氧化(huà)鈉:350—650g/L;亞(yà)硝(xiāo)酸鈉:100~250g/L;氟化鈉:20~50g/L;磷酸三鈉:10~40g/L;溫度:110~130℃;時間:5~15s。拋光後迅(xùn)速用50℃左右的(de)溫(wēn)水清洗,再在250~300mL/L的硝酸水(shuǐ)溶液(yè)中浸漬10~30s,進行中和、出光。四、化學砂麵所謂化學砂麵法,就是將經過清潔處理後(hòu)的鋁製工件,浸漬於化學溶液之中,使(shǐ)之進行輕微而均勻的化學反應,獲得具(jù)有砂粒狀的外觀,藉以(yǐ)取代或彌補機械噴砂的一種新的工藝方法。1.化學砂(shā)麵的工藝特點①對工件的處理,不是一(yī)隻一隻地進行,而是以一定數量(或一定的表麵(miàn)積)同時浸漬於溶液中,因此,加工效(xiào)率高,產品一(yī)致性好。②不受工件幾何形狀的限製,可以一次完成在工件所有裸(luǒ)露的(de)表麵上(shàng)形成(chéng)均(jun1)勻而完(wán)全的砂麵效果。③有利於組建(jiàn)工(gōng)藝流(liú)水線,能與其他的(de)自動作業配伍。④外觀色調柔和,結構細致,裝(zhuāng)飾(shì)性好,為鋁表麵進一步精飾處理(lǐ)奠定了較好的底層基礎。2.形成砂麵的機(jī)理鋁材在化學介質中浸漬,所形成的砂麵,其反應過(guò)程比較複雜(zá)。不同的組分,不(bú)同的工藝規範,以及不同的材質及其不同狀態,所形成的砂麵效果都不盡相同。因此,對砂麵的形成(chéng)機理,目前還難趨於一致。但從現行的幾種配方與工藝來看,其砂麵機理大(dà)致可歸納為以下幾點。(1)微粒吸附在含有某些鹽類如氟化鹽、氯(lǜ)化鹽、硝酸鹽的組分中,這些鹽類能夠在鋁表麵上生成不(bú)溶(róng)性的反應物,以微粒狀(zhuàng)態牢固吸附在鋁的表(biǎo)麵。被這些微粒(lì)遮蓋的區域,相(xiàng)對地也得到保護,將不被蝕(shí)刻或蝕刻得較為遲緩,構成鋁材點狀的平坦表麵;相反,那些未被微粒覆蓋的地方,被蝕(shí)刻為凹陷,其結果使表麵呈現出砂粒狀。 .(2)金屬(shǔ)溶解鋁是(shì)兩重金屬,酸、堿對它都能產(chǎn)生溶解作用。在酸式(shì)砂麵溶(róng)液的配方中,常含有HCl和H2S04的(de)成分,當它與Al作用時:2Al+6HCl——2A1C13+3H2↑2Al+3H2SO4——A12(SO)3+3H2↑鋁在上述溶液(yè)中,生成一(yī)種新(xīn)的酸式鹽並放出氫氣,但它並不能對鋁直接(jiē)產生砂麵(miàn)的效果。對於絕大多數的特別(bié)是含有少量雜質元素的鋁材來說,隻有提高對金屬溶(róng)解速度(dù)的差異,才(cái)有(yǒu)可能出(chū)現砂麵,這往(wǎng)往需在溶液中加入電極電位比鋁正的金屬鹽,例如CuS04及FeCl3,使蝕刻過程(chéng)將(jiāng)是有“選擇”地進行,鋁的溶(róng)解速度快,是雜質構(gòu)成麻(má)點的基礎。因而這一類溶液對純(chún)度較(jiào)高的鋁材,砂麵效果(guǒ)反而(ér)欠佳,同(tóng)時對鋁材的減薄行為也較嚴重,要(yào)獲得較細的砂麵也(yě)是困難的。這些組(zǔ)分的砂麵劑,在(zài)整個反應過程中(zhōng),可以觀察到在鋁材表(biǎo)麵(miàn)上將形成一種紅褐色海綿狀的沉渣(zhā)集附層。在海綿狀集附層上,還可清晰地看到金屬(shǔ)溶解時(shí)釋放出(chū)氫氣的若幹針孔。 (3)晶間蝕刻 在蝕刻性的介質中(zhōng),蝕刻過程首先在金屬的晶粒邊緣進行。這一方(fāng)麵是由(yóu)於某些雜質金屬以(yǐ)固溶體的晶粒狀態分布在鋁中,並在鋁晶格的晶粒界麵析(xī)出,而這(zhè)些金屬互化物的抗蝕性能一般比純鋁低;另一方麵,大多數的雜(zá)質,如Fe、Si等(děng),這些雜質的電位都(dōu)比鋁正,形成了蝕刻的原電池,構(gòu)成了電化學過程的行為。其(qí)中,電位較(jiào)低的(de)部位成為陽極區,而電位較高的部分則成為陰極區。陽極區與陰極區的電位(wèi)差越大,電化學蝕刻速度加快,因而使晶間蝕刻的傾向(xiàng)加劇,促(cù)使鋁表麵構成砂粒狀。 以(yǐ)上三種情況,可以說是目(mù)前的一些化學砂麵溶液形成(chéng)化學砂麵的基本狀況。但是,在形成化學砂麵的過程中,這三種情況並非完全是並存的。對不同的溶液,溶液的配方及(jí)不同的鋁材材質組合使用,都有它的側重的特點。4.工藝過程對砂麵的影(yǐng)響(1)酸(suān)性與(yǔ)堿性砂麵液的比較作為(wéi)兩性金屬的鋁(lǚ),無(wú)論在酸性或堿性砂麵(miàn)液中,都(dōu)有各自的工(gōng)作規範。在相比之(zhī)下,堿性溶液對鋁的溶解度較大,雖然易(yì)於獲(huò)得細的砂麵,但對工件的減薄行為的威脅也大。酸性砂麵液,如市售HY-AL-01型砂(shā)麵劑(jì),通常是采用低濃度的硫酸水溶液配製(也可采用鹽酸水溶(róng)液),鋁(lǚ)在硫酸溶液中的反應速度,較在鹽酸溶液中慢,因此,這對改善操作的寬容度有利。加入適當的HCI,可提高反應速度。
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