鋁合金化學磨砂鏡面拋光工藝

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• 發布日期：2011-1-14   點擊：10137   

一、概述：

鋁合金化學磨砂鏡面拋光工藝是我院研究開發的一套具有國際領先的鋁材表面拋光技術。徹底解決了拋光黃煙、滴流的世界難題，是現有三酸或兩酸拋光、電解拋光的升級換代技術。
鋁合金化學磨砂鏡面拋光技術能根除黃煙、起砂、去機械紋，能以任意時間滴流而沒有流痕和花材、大幅度降低拋光液消耗等，并對兩酸或三酸拋光的弱點進行了深刻改進，如亮度不夠、不能做鏡面材、腐蝕鈦夾具和不能自動清除鋁合金表面殘存拋光黑灰等技術難題。鋁合金化學磨砂鏡面拋光工藝以其無黃煙、無流痕、高亮度、低消耗、高成品率的巨大優勢，贏得了市場的廣泛尊重，有著巨大的環保和經濟價值。

二、工藝說明如下：

（1）化學磨砂槽：本槽主要功能是在90-110℃下對鋁合金去機械紋、起砂和拋光(約相當三酸拋光80%的亮度)；本槽工作過程中無煙，鋁合金從本槽取出時，可任意滴流，絕對沒有流痕，鋁材不會發花。
   （2）鏡面拋光槽：本槽富含強氧化劑，相當于三酸拋光槽，能對鋁合金進行鏡面拋光。與三酸拋光槽相比，化學鏡面拋光液具有無黃煙、無流痕、高亮度、低消耗、高成品率以及產品穩定的強大優勢。
    A、絕無黃煙，亮度穩定：本槽添加有足夠量的煙霧抑制劑，黃煙的分解被徹底抑制；由于強氧化劑分解較慢，濃度比三酸槽穩定，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、溫度有關外，還與拋光液的含水量有關。含水量越高，亮度越低；三酸拋光液中磷酸含量高達80%(磷酸的含水量為15%)，相應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程中，經過長時間的高溫濃縮，水含量不足5%，因此鏡面拋光材的亮度明顯提高。
    C、可長時間滴流：考慮到三酸拋光反應過于劇烈，鋁合金離開槽液后，滴流時間不能超過30秒，大量拋光液被帶進水洗槽，造成拋光材成本過于昂貴的弱點，鋁材鏡面拋光液中添加有足夠量的添加劑，保護鋁合金離開槽液后，可在空中任意時間滴流而不花材，也沒流痕，由此可節約拋光液70%以上。
    D、自動除灰：鋁合金不純或拋光液老化時，鋁材經三酸拋光后，表面往往有一層黑灰，一般方法很難除去，嚴重影響拋光材質量?；瘜W磨砂槽和鏡面拋光槽中，均添加有除灰成份，可自動清除拋光灰。
    E、成品率高：由于鏡面拋光槽解決了色差、流痕、花材、拋光灰等問題，使得成品率大幅提高，從而降低了成本，提高了生產效率。
   （3）保光氧化槽：設置本槽有兩大目的，即對鏡面拋光材進行化學保光氧化和精除灰：
    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。由于陽極氧化使鏡面拋光材失光，而有些鋁合金，如燈飾、機殼等，不需要厚氧化膜，因此可用保光氧化方法處理，經有水性機封孔后，直接出廠，避免失光；另外，鋁合金從鏡面拋光到陽極氧化之前，需多道水洗，并有可能在空中或水洗槽滯留，產生點蝕，可先過保光氧化槽，預制一定厚度的化學氧化膜，先行保護起來，避免氧化之前在水洗槽中產生點蝕或花材，提高成品率。
    B、精除灰：拋光灰的來源有兩種，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，能嚴重影響拋光材的外觀質量。盡管化學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，從而保證拋光材質量。
   （4）有機封孔槽：本槽是專門為保光氧化槽配備的后處理槽。鋁合金經保光氧化后，表面已經鈍化，形成一層致密氧化層，拋光亮度被完全固定下來，并有一定程度的增亮效果，還需進行恰當氧化后處理，才能出廠。經多種比對，反復選擇，最終選用水性有機封孔方案，既不影響鏡面材光澤，又能徹底保護保光氧化槽形成的化學氧化膜免受指紋、油污等污染。
三、工藝用途及用法
    鋁合金化學磨砂鏡面拋光工藝由化學磨砂、鏡面拋光、保光氧化和有機封孔四道工序組成，可生產化學磨砂拋光材、機械噴砂拋光材和平光鏡面拋光材?；瘜W磨砂槽負責除油、脫蠟、脫自然氧化膜、去機械紋、起砂和相當三酸80%亮度的拋光；鏡面拋光槽負責相當三酸120%亮度的拋光；保光氧化槽負責增光、徹底清除拋光灰、鈍化拋光材表面、形成氧化膜、避免點蝕和降低陽極氧化的失光程度；有機封孔槽負責對鏡面拋光材進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，組成一套完整且嚴密的鋁合金化學磨砂鏡面拋光工藝。采用本套技術可生產下述三大類鏡面拋光材：
      a、化學磨砂拋光材：由化學磨砂槽、鏡面拋光槽和保光氧化槽組合，可生產用化學方法去機械紋、并起化學砂的拋光材；鋁材放入化學磨砂槽中，80-120度下反應5-8分鐘，可去機械紋、起砂，并獲得相對三酸拋光80%亮度的亮度；反應完畢，鋁材從化學磨砂槽取出，滴流2-3分鐘(滴干為止)，直接進鏡面拋光槽，100-120度下反應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；經兩道水后 (水洗時間不要太長，以免點蝕)，迅速進入保光氧化槽，常溫下反應15-30分鐘（反應時間視對化學氧化膜厚度要求而定），生成一定厚度的化學氧化膜，并進一步增亮和精除灰?；瘜W氧化膜能保護拋光材在陽極氧化前的滯留時間內不被點蝕，同時降低陽極氧化對拋光材的失光程度；保光氧化后，經兩道水洗，可進行陽極氧化，完成表面前處理。對許多工業材或室內裝修材而言，保光氧化后，進風干槽風干，再進有機封孔槽，封孔3-5分鐘，然后烘烤20-30分鐘，完成全套表面處理。
由于鋁材經化學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，比三酸拋光降低一半以上；同時，本技術設計為鏡面拋光槽對化學磨砂槽兼容，鋁材經化學磨砂槽后直接進鏡面拋光槽，兩槽之間沒有藥劑損失，實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、機械噴砂拋光材：由鏡面拋光槽和保光氧化槽組合，可生產無機械紋、帶機械噴砂的拋光材；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氧化膜，保護鋁材免受點蝕，并降低陽極氧化失光；最后，經兩道水洗，可進行陽極氧化或進行水性有機封孔。
     c、平光鏡面拋光材：由鏡面拋光槽和保光氧化槽組合，可生產機械拋光平光鏡面材和含機械紋的普通平光鏡面材。平光材分為兩種類型，即帶機械紋的普通平光材和經機械拋光、磨去機械紋的機拋平光材。按上述方法，由鏡面拋光槽、保光氧化槽和有機封孔槽組合，可對這兩類材進行鏡面拋光。
     三大類材中，化學磨砂拋光材是一個新的材種，需要鋁材生產和經銷商與我們密切配合，共同努力推向市場；噴砂材和平光鏡面拋光材由于鏡面拋光槽能力強、保光氧化槽有效降低陽極氧化失光，比相應的三酸拋光材亮度高，市場競爭增強；拋光槽后配備保光氧化槽，是一項全新的技術概念，工業材經保光氧化后直接投放市場，完全保留了鏡面拋光的亮度；建筑材經保光氧化后，可有效降低陽極氧化的失光程度。
四、工藝突出特點：
（一）與其它陽極氧化前處理技術（堿蝕磨砂、光亮酸蝕磨砂、三酸或兩酸拋光）相比有下述優勢： 
     a、與堿蝕磨砂比較：堿蝕磨砂作為一種傳統處理技術，一直存在著腐蝕時間長(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，堿蝕砂面鋁材表面還是砂粒太粗，機械紋不能完全除掉。因此，堿蝕砂面技術對模具要求非常高，一套模具大約只能擠壓八噸材?；瘜W磨砂技術既具有去紋時間短(6-10分鐘)、鋁耗低(8-10公斤)的優點，又具備起砂快的能力，還配備拋光功能，使得鋁材表面細砂、無紋、高亮度。
     b、與酸蝕磨砂比較：普通酸蝕磨砂技術具有去機械紋能力強、起砂快、鋁耗低的優點，但由于鋁材經酸蝕處理后，表面附著大量酸蝕灰，不得以仍須過堿蝕槽和中和槽，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，使鋁材表面發暗，并且污染著色槽和電泳槽?；瘜W磨砂技術不僅保留了酸蝕去機械紋能力強、起砂快、鋁耗低的優點，而且少量拋光灰已有技術徹底清除。經化學磨砂技術處理的鋁材，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，工藝簡單的優點，但藥劑消耗較大（約500Kg）、不能去機械紋、不能起砂是其明顯不足?；瘜W磨砂技術既能起砂、去機械紋，又能進行鏡面拋光，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、起砂快、鋁耗低、鋁材光亮等諸多優點，且成本適中，已得到市場的廣泛認可?；瘜W磨砂具備光亮酸蝕的所有優點，且亮度要高得多，但成本也高出一倍。隨著消費水平的提高，化學磨砂拋光材可能成為光亮酸蝕砂面材的換代產品。
（二）化學磨砂鏡面拋光工藝有下述重大技術突破：
    1、采用一套完整的四槽組合拋光技術，涵蓋所有拋光材，適用范圍是傳統拋光技術無法迄及的。兩酸拋光亮度不夠，不適合生產機械拋光材；三酸拋光不能起砂和去機械紋，不能生產化學砂面材；本套技術適合所有氧化材，是一項難得的技術突破；
    2、引人化學磨砂槽，在高溫區間(110±5℃)起砂和去機械紋，是有別于堿蝕和酸蝕砂面的第三種化學砂面技術，且兼備相當三酸槽80%的拋光能力，集起砂、去紋和拋光于一槽，是我院的技術創新；
    3、引人保光氧化槽，把拋光和化學氧化聯系起來，有效降低陽極氧化失光。陽極氧化造成拋光材失光，是鋁加工行業的共識，一般都是在陽極氧化槽本身尋找降低失光的辦法，很難有大的技術突破。我院在陽極氧化槽以外尋找解決失光問題途徑：即借用洗相術中定影的技術思路，設法讓鋁合金的拋光亮度先行固定下來，然后再進行陽極氧化，有效降低亮度損失。即在拋光槽和陽極氧化槽之間設置保光氧化槽，對拋光材先進行不失光(反而增光)的化學氧化，使鋁合金表面生成一層非常致密的化學氧化膜，將亮度先固定下來，然后再進行陽極氧化，有效降低失光；對許多工業材和室內裝修材而言，只需進行水性有機封孔就可出廠，拋光亮度可100%保留!
    4、引人有機封孔槽，對經保光氧化處理的鏡面材進行不失光的氧化后處理，既徹底保護了鏡面效果，又增加了防污防銹功能。水性環保產品。
    5、徹底解決拋光煙霧（黃煙）問題，實現了真正意義上的無煙三酸拋光！三酸拋光材非常漂亮，但目前所占市場份額有限，究其原因，拋光煙霧是重要障礙之一。煙霧污染太大，必須配備強力抽風系統，并消耗大量化學藥劑才能徹底吸收，成本昂貴。本套技術從根本上抑制黃煙，節約大量環保費用，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，絕對沒有流痕，也不花材。同時，由于藥劑消耗節約了70%，因此，廢水處理成本也節約了70%。
    7、徹底解決拋光材掛灰問題，進一步提高亮度。拋光材所掛黑灰，普通方法很難徹底清除，直接影響亮度。研發小組找到了一種特殊的除灰劑，直接添加到化學磨砂和鏡面拋光槽中，拋光的同時自動除灰，非常巧妙地解決了拋光材掛灰問題。
五、化學磨砂鏡面拋光技術與其它拋光技術比較
（一）、與電解拋光比較優勢：
    1、能生產鏡面拋光材：電解拋光由于生產鏡面拋光材時成品率太低，廠家幾乎不能生產鏡面拋光材；鏡面拋光沒有流痕問題，完全可以生產鏡面材，廠家可生產鏡面拋光新材種。
    2、無流痕：電解拋光操作，一不小心就會有流痕，工藝極難控制，生產鏡面拋光材時尤為明顯，許多廠家不能用電解拋光生產鏡面拋光材；鏡面拋光可長時間滴流，不會產生流痕，花材，無論砂面拋光材或是鏡面拋光材都無影響。
    3、亮度高：電解拋光亮度一般，以光度計測量值約在500－600之間；鏡面拋光亮度很高，以光度計測量值可達到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95%。
    6、環保處理成本低：電解拋光每生產一噸鋁材需要處理500kg左右的廢酸；鏡面拋光最多只需要處理195kg左右的廢酸。
    7、無電耗，節約能源：電解拋光每生產一噸拋光材，需要1900度電左右；化學鏡面拋光不需要用電。
    8、無極板損耗：電解拋光生產需要耗用大量昂貴的陰極板；化學鏡面拋光不用電能，沒有這種額外的損耗。
    9、工效高：電解拋光需要耗時15－30分鐘，掛料面積少，生產效率低；整個化學拋光時間為10-15分鐘，掛料面積多，工效提高80%以上。