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出光工艺是铝及铝合金前处理工艺中不可缺少的一个重要环节。铝及铝合金经脱脂和碱浸蚀工序后,合金中的铁、锰、铜、镁、硅等不溶于碱,残留在工件表面上,形成一层灰黑色的疏松物质,影响后续工艺的进行,因此必须除去。除去该疏松物可以采用手工擦除的办法,但此法效率低、效果差。工业生产过程中常用的方法是化学溶解法,亦即通常所说的出光,或称为酸浸蚀。该工序可以使铝及铝合金零件表面呈现出具有金属光泽的结晶组织并使之充分活化,同时还具有中和碱浸蚀后工件表面残余碱液的作用,因而又叫中和处理。

2 硝酸出光工艺体系及存在问题

传统的铝及铝合金出光溶液为硝酸或硝酸- 氢氟酸混合液,典型的工艺有: 500 mL /L 硝酸(w =65% ) ,室温, 30 ～60 s; 500 ～750 mL /L 硝酸(w =65% ) , 50～120 g/L氟化氢铵,室温, 30～60 s; 500～750 mL /L 硝酸(w = 65%) , 100 mL /L 氢氟酸(w =48% ) ,室温, 3～10 s。硝酸和硝酸- 氢氟酸出光工艺存在氮氧化物和氟化物对环境的污染问题,对操作工人健康造成很大威胁。而且硝酸和硝酸- 氢氟酸出光质量也并不十分理想。曾有生产人员在1∶1 (体积比)的硝酸溶液中对铝合金出光时遇到一些质量问题,如零件部分色白、部分色黑及黑白交错现象,使用硝酸与硫酸的混合液才解决了上述问题。

耀彩网 氮氧化物和氟化物对环境的污染受到越来越多人的重视 ,寻求一种既环保又能确保出光质量的替代工艺具有实际的意义。

3 硫酸出光工艺体系

3.1 单一硫酸的出光

硫酸出光工艺是一种替代传统硝酸出光的工艺,具有以下特点:一般质量分数为20% ,与普通阳极氧化槽中硫酸的含量相当。因此,即使出光后水洗不彻底对阳极氧化也不会造成很大影响,避免了采用硝酸或硝酸- 氢氟酸出光可能造成的交叉污染。硫酸出光还可以对阳极氧化的废酸经处理加以利用,一方面可以减少氧化废液处理部分成本,另一方面可以节省出光液的费用,达到了节约成本的目的。

用单一硫酸出光,对化学成分合格、杂质少的铝及铝合金可以达到质量要求,其效果与传统的硝酸或硝酸- 氢氟酸的出光效果相似。但对于一些含铁、铜、锰超标的铝材,碱蚀后铝材表面上就会有一层厚厚的黑褐色挂灰,这时单一硫酸不能彻底除污;同时,单一的硫酸出光溶蚀铝的速度较大,浪费型材。这些都影响了硫酸出光大规模使用。为了解决这些问题,可以考虑向硫酸出光液中添加氧化性的物质,这些物质往往具有溶解铝表面杂质金属和钝化基材的双重作用。硝酸是目前选用比较多的,其次是双氧水。硝酸的引入存在前面所说的问题,而双氧水不稳定,容易分解。因此,若要添加双氧水,关键的问题是要解决双氧水在酸性溶液中的稳定性。

耀彩网 3.2 硫酸- 过氧化氢出光

在硫酸溶液中添加一定量的双氧水则构成了硫酸-过氧化氢出光工艺。目前,所使用的硫酸-过氧化氢典型出光工艺为 : 100 mL /L H2 SO4 (ρ=1. 84 g/mL) ,50 mL /L H2O2 (w = 37% ) ,室温,浸渍15～60 s。该工艺可以适应于铝及大多数铝合金。硫酸- 过氧化氢是比较有希望代替传统硝酸出光工艺的一种环保型工艺,其出光质量与硝酸出光工艺相当,但使用寿命较

短。只要解决双氧水的稳定性问题,代替传统工艺是完全可行的。

4 结语

随着人们环保意识的增强,含硝酸和氟化物等有害物质的出光工艺会被淘汰,能满足工艺生产的环保工艺必将受到人们的欢迎。硫酸- 过氧化氢是比较有希望成为传统硝酸出光的替代工艺,只要解决双氧水的分解问题,这一希望将会成为现实。稳定剂在酸性双氧水中必须稳定存在,不会影响后续工艺的进行,而且要低成本、无毒。