铝及铝合金的腐蚀与化学砂面
铝及铝合金化学砂面处理
李贤成
(四川西光工业集团公司，四川成都611730)
0 前言
铝是活泼的两性金属，其标准电极电位为-1.67 V，在空气中极易氧化生成一层致密氧化膜。电镀前必须进行严格的表面预处理。通常采用机械喷砂以去除铝件表面毛刺、疤痕和天然氧化皮。机械喷砂采用压缩空气为动力，将干燥的砂粒从高压喷嘴射向工件表面，使工件表面得到清理和粗化。机械喷砂成本高，工人劳动强度大，粉尘飞扬，有害环境和操作者身体健康。本文介绍化学砂面处理，克服机械喷砂的缺点。
1 工艺流程
1.1碱性砂面处理
化学除油→热水洗→冷水洗→砂面处理→冷水洗→脱膜→冷水洗→接下道工序
1. 2酸性砂面处理
化学除油→热水洗→冷水洗→砂面处理→冷水洗→接下道工序
2 碱性砂面剂的组成及工艺条件
碱性砂面处理通常是在含有添加剂的热碱溶液中进行，添加剂由含卤素离子化合物和点蚀剂组成，体积浓度为30～50 mL/L。砂面处理后应进行脱膜显砂处理，脱膜显砂液的成分为体积分数为50%的盐酸。碱性砂面剂的配方如下：
氢氧化钠 300～320 g/L
磷酸钠 40～50 g/L
添加剂 30～50 mL/L
θ 80～100℃
t 0. 5～2.0 min
3 酸性砂面剂的组成和工艺条件
酸性砂面剂中溶解铝的主要化学药品为硫酸、硝酸、氟硼酸等。使用的点蚀剂主要有氯化钠、氯化铵、氟化铵、氟化氢铵等。酸性砂面处理一般在室温下的酸性溶液中进行，添加剂的成分由双氧水和点蚀剂组成。处理1～5min后可以得到均匀的粗砂面。其配方如下：
氟化铵 80～100 g/L
氯化铵 20～30 g/L
添加剂 30～50 mL/L
θ 30～60℃
t 1～5 min
4 化学砂面形成原理
铝及铝合金化学砂面是一个强腐蚀过程。首先铝件表面的天然氧化膜在强酸或强碱作用下产生强烈的溶解和击穿。接着在卤素等离子催化作用下形成点蚀。最后是点蚀扩大，密度增加，形成晶粒图形。人为地控制化学或电化学腐蚀反应的时间、温度等工艺条件，可以改变腐蚀速率和腐蚀趋势，从而得到各种质地不同的外观。
5 影响砂面效果的因素
5.1铝及铝合金材料
铝及铝合金材质不同，其中含杂质铁、铜、硅等的质量分数不同，因而形成砂面的外观不同。工业纯铝、超纯铝、防锈铝中铝的质量分数较高，容易得到均匀的砂面；硬铝、超硬铝处理得到的砂面稍差；铸造铝-硅合金则完全不行。
5.2铝件的表面状态
铝材表面是否光滑、均匀，有无焊疤、划痕、黑斑、霉点、厚氧化皮等对砂面处理的效果有很大影响。用于外观装饰的面板在砂面处理后应进行化学抛光和电化学氧化，以保持表面的漫反射状态和长期稳定的外观。
5.3工艺条件
碱性砂面处理必须在热的氢氧化钠溶液中进行。根据不同铝材，试验确定合理的处理时间。
酸性砂面处理可以在30～60℃条件下进行。由于砂面剂中酸的质量浓度较高，使用时有刺激性气体产生，需在排风良好的环境下进行。
5.4添加剂
对铝件表面点蚀有催化作用的化学药品统称为添加剂。添加剂性能对砂面处理的外观有很大影响。添加剂由多种化学药品组合而成，可配成溶液添加。如果砂面处理的效果欠佳，可酌量补充。
5.5前处理
砂面处理前应对铝件进行彻底地除油，否则，会引起表面发花。对划痕较深的表面应进行磨抛打平，使麻面均匀一致。
