铝合金在三氯化铁溶液中的砂面处理
铝及铝合金表面化学处理工艺小结
罗耀宗，巴烽翔
上海自动化仪表一厂
1980年我厂引进美国罗杰斯特（ROCHESTLR)闪光报警器，根据产品要求，大量的6063合金铝需进行化学氧化处理或微细喷砂，由于部分装饰性铝条较长，机械喷砂困难。为此，我们用化学喷面取代机械喷砂和低浓度化学氧化，达到产品要求，降低了劳动强度。其工艺流程是：
化学去油→水洗→化学砂面→水洗→化学抛光→水洗→脱膜→水洗→化学氧化→水洗→封闭（60～70℃）→干燥。
一、化学去油
采用碱性化学去油法，主要是去除零件表面的油污，将零件表面均匀地腐蚀，以改善零件因受外伤面引起的不均匀划痕、砂眼等状况。溶液配方如下如：
磷酸三钠 20g/L
碳酸钠 10g/L
氢氧化钠 5 g/L
海鸥洗涤剂 0.5 ml/L
温度 50～70℃
时间 3～5 min
铝既溶于酸又溶于碱，对碱特别敏感，在弱碱性溶液中清洗，结果发生化学及物理化学作用，除起皂化作用及乳化作用后，基体还有一定的腐蚀。
二、化学砂面
采用化学砂面工艺，操作方便，生产效率高、设备简单、适台于大批量生产。使用该工艺能使砂面细致，其主要原因是金属铝与活泼卤族发生化学作用，形成无光砂面。工艺配方如下：
过氧化氢 30 ml/L
三氯化铁 75g/L
氯化铵 70g/L
盐 酸 80 ml/L
温 度 40±5℃
时 问 0.5～3 min
在工艺操作过程中，应注意以下几个问题：
1． 工件不能重叠、遮影，要经常抖动以避免品点不均匀，产生自下而上的平行气带。
2． 工件不易太多，以免反应剧烈，升温过快。
3. 工件的粗糙度与浸渍的时间、溶液浓度和溶液温度应成正比。
三、无硝酸化学抛光
化学抛光是本工艺过程中非常重要的工序。因打砂后，工件表面有些发灰、发暗、表面麻坑也不太明显，没有晶体感，不能达到装饰要求。通过化学抛光比使工件表面既有金属光泽，又有均匀的喷砂表面，它可使砂面明显化、晶体化。化学抛光是打砂的继续。铝表面的光亮度可根据设计要求在抛光过程中寻求，即在一定的要求下抛光时问与亮度成正比。常用的化学抛光液，都含有硝酸，为消除硝酸中有害气体和污染，我们经过大量的试验，研制出了铝件无硝酸化学抛光工艺。该工艺稳定、简单、效果好。配方如下：
磷酸 45%
硫酸 45%
水 10%
LP -1（开缸剂） 25%
LP -2 25%
温度 120～130℃
时问 1～3 min
为了获得良好的效果，溶液中主要成份及条件必须掌握好。
H3PO4：主要起缓和反应的作用，同时具有一定的增光作用。
H2SO4：可以加快抛光速度，但整平效果不佳。
LP-1、LP-2添加剂：降低溶液表面涨力，稳定抛光速度，提高光亮效果。
温度：温度过低反应速度慢、零件无光、温度大于140℃，零件腐蚀加快，光亮不均匀，并呈点状或条状腐蚀，光亮度显著降低，一般控制在120～130℃较好。
操作时应不断地抖动工件，使工件各部位都能均匀地腐蚀抛光。
非纯铝经化学抛光处理以后，工件表面往往会有一层薄薄挂灰，以前常用1:1的HNO3或3～5%的K2Cr2O7溶液处理，但其污染都较大。为此，我们研制了脱膜液：
硫 酸 200 ml/L
过氧化氢 100 ml/L
温 度 室 温
工件浸入这种溶液时轻轻地抖动，挂灰将很快除去。
四、化学氧化
参考先进的经验并结合本厂产品的要求，代们拟定出溶液配方：
磷 酸 0.3 ml/L
铬 酐 0.5g/L
LP-3添加剂 0.6g/L
pH 2.0
温 度 50±5℃
时 间 3～5 min
其中各成份作用及操作条件是：
H3PO4：生成化学氧化膜。
CrO3:溶液中的氧化剂，形成氧化膜层，不可缺少，若溶液中无铬酸，铝的溶解将加快。
LP-3添加剂：化学氧化液中的活化剂，能使膜层细致，无色透明以及能提高膜层硬度。
温度：获得优质膜层的主要因素，大于55℃，反应速度太快，膜层疏松，结合力不好，膜层带色。低于45℃，膜层太薄，防腐能力下降。
氧化时间：一般3～5min为宜。
用本工艺氧化的零件一般不经过钝化处理也能达到较好的抗蚀能力。
五、氧化膜的后处理
经过化学氧化后的氧化膜一般很薄且多孔，为了提高氧化膜的耐府蚀性能、往往还需对氧化膜进行封孔后处理。为此我们筛选了十多个封孔工艺，得出了一个简单、方便、成本低、污染少的封孔工艺：
H2O 1 L
K2Cr2O7 0.05g/L
温 度 75～88℃
时 间 3～5 min
六、抗蚀性能检验
为了检验本工艺处理后氧化膜的抗蚀性能，我们将经过以上各工序处理过的试样，进行了盐雾试验。盐雾试验条件如下：
氯化钠 5±1%
温 度 35℃
沉降量 1～2 ml/80cm2·h
收集液pH 6.5～7.2
经7周期共168小时盐雾试验表明，表面无明显腐蚀，表面色泽基本保持试样材料的本色，无多大变化。基本满足和达到了罗杰斯特产品要求，后经多次小批量试做，效果良好。
