一,、鋁合金型材電解拋光的優(yōu)越性
在鋁型材表面預處理中,,與傳統(tǒng)的機械拋光相比,電解拋光具有以下的優(yōu)點:
1,、設(shè)備簡單,,工藝參數(shù)易于調(diào)控,可取代機械拋光,,或在某些特殊要求情況下繼續(xù)機械拋光后再進行化學拋光或電解拋光,,其表面光亮度更高,且相對于機械拋光更易采用自動化規(guī)模生產(chǎn),;
2,、對型材結(jié)構(gòu)和尺寸范圍要求較寬,可處理用作精密件的表面要求較高的工業(yè)材,,外尺寸較大或極小以及形狀復雜機械拋光無法處理的型材,;
3、經(jīng)過電解拋光后的鋁型材表面更清晰,、潔凈,,無殘留的機械拋光粉塵,具有更加好的抗腐蝕性,;
4,、電解拋光的表面鏡面反射率更高,金屬感會更好,。
而與化學拋光相比,,電解拋光則更勝一籌。首先,,內(nèi)外色澤更加均勻一致,,光澤持久,具有更好的耐蝕性,;其次,,產(chǎn)品生產(chǎn)效率高,,生產(chǎn)成本較為穩(wěn)定,;此外,采用特殊無鉻電解拋光液具有普通電解拋光無法達到的環(huán)保效益,。
二,、鋁合金電解拋光機理
電解拋光又稱為電化學拋光,是以鋁材作為陽極浸入到配制好的電解質(zhì)溶液中,,以耐腐蝕而且微小凸出部分而且性能良好的材料(如不銹鋼)作為陰極,,根據(jù)電解尖端放電原理,通電后的鋁型材表面微小突出部位優(yōu)先溶解,,與此同時溶解產(chǎn)物與表面的電解液形成高電阻的粘稠性液膜層,,微小凸出部位的液膜層較薄,,其電阻較小,從而保持優(yōu)先溶解,,同時凹洼部位的液膜層較厚,,電阻增大,其溶解速度相對緩慢,,經(jīng)過短時間電解處理后,,突出部位被溶解整平直至凹洼部位的位置,最終使鋁材表面粗糙度降低達到平滑光亮的過程,。以純鋁為例其拋光機理可以通過陽極拋光過程的極化曲線(圖1)來說明,。
圖1 鋁的典型陽極化曲線
AB段電流密度隨陽極電位升高而增大,是正常的陽極溶解過程,,即Al→Al3+3e到B點后,,電位繼續(xù)升高時,電流密度反而下降,,B點表示金屬陽極的溶解速度與溶解產(chǎn)物向電解液內(nèi)部的擴散速度相等,。而后金屬溶解速度大于溶解產(chǎn)物擴散速度而出現(xiàn)黏膜層,直到C點,,陽極表面附件液層中溶解的金屬達到飽和狀態(tài),,黏膜層達到增長到一個確定不變的厚度,這時陽極的反應(yīng)速度完全受擴散速度步驟控制,,其電流密度與電位無關(guān)直到D點,。到達D點后電極上發(fā)生新的反應(yīng),如OH-放電析氧等,,因有氣體放出攪拌槽液,,破壞黏膜層,加速溶解,,這時電流密度隨電位升高而迅速增加,。
因此可知,B點之后黏膜層開始出現(xiàn),,D點以后氣體開始析出,,在陽極電位處于C點和D點之間時,陽極表面才能產(chǎn)生拋光效果,,但最佳拋光效果在D點之后某個電位,,因此時有氣體析出加速對黏膜層攪拌,在微觀凸出部位電流更集中,,致使鋁材凹凸部位溶解速度差異更大,,此時拋光所需時間短且效果更好。
三、無鉻電解拋光的選擇及應(yīng)用
1,、典型的電解拋光工藝
電解拋光能使鋁材表面的光亮效果呈現(xiàn)出高鏡面反射性能,,適用于工業(yè)及科技領(lǐng)域有特殊光亮表面品質(zhì)要求的鋁材。典型的電解拋光工藝包括酸性電解拋光和堿性電解拋光,,主要有如下幾類:
①碳酸鈉-磷酸三鈉堿性電解拋光工藝(Brytal工藝),,這一工藝尤其適合于拋光高純鋁,常用于已作機械拋光處理仍需進一步提高亮度的鋁制品,,優(yōu)點是使用的電流密度低,,拋光液對鋁基材溶解速度小,缺點是溶液消耗較快,,對雜質(zhì)比較敏感,。
②磷酸-鉻酸-硫酸酸性電解拋光法(Battle法),硫酸能有效降低拋光操作電流密度,、電壓,,并在一定范圍內(nèi)容許在較高溫度下進行電解拋光,同時還能抑制點蝕的發(fā)生,,鉻酸提高鋁材拋光表面鏡面反射率,。
③氟硼酸電解拋光工藝,以氟硼酸為主要成分電解液,,這一工藝比較適合高純鋁材,,其反射率可達到85%。
④硫酸-鉻酸電解拋光工藝(Aluflex法),,其槽液控制相對比較簡單,,在此拋光液中鋁的溶解速度在初期的2min相當快,約為25μm左右,。且當槽液中鋁離子含量太高時,,會出現(xiàn)光亮度不足或表面有附著物等缺陷。
2,、無鉻電解拋光工藝
由于傳統(tǒng)的鋁及鋁合金電解拋光溶液中含有毒性很大的鉻酸,,嚴重污染環(huán)境,廢水難以處理,,不利于清潔生產(chǎn)的正常實施,。為此,采用一種對環(huán)境無危害的新型拋光工藝來取代原有的典型電解拋光工藝勢在必行,。
總結(jié)前輩們在無鉻電解拋光上所做的工藝研究,,此類拋光液大都以磷酸為主,,用醇類物質(zhì)代替作為緩蝕劑的鉻酸,,利用醇分子間可形成氫鍵從而產(chǎn)生的締合作用這一特殊性質(zhì)來實現(xiàn)平整作用。根據(jù)電解拋光理論,有締合特性的醇類電解拋光液,,在被拋光鋁材表面形成黏膜層,,使其凹陷位置處于穩(wěn)定的鈍化狀態(tài),而凸突處則以更快的速度溶解,,最后獲得平滑光亮的表面,。增加醇類分子的羥基數(shù)目是有利于拋光的,采用含有更多羥基的可溶性多元醇聚合物效果更加明顯,。
無鉻電解拋光工藝具有無黃煙,、無流痕、穩(wěn)定性高,、高亮度,、高效率的巨大優(yōu)勢。