[摘要]为了解决铝和铝合金用三酸抛光时所产生的大量氮氧化物黄烟，进行了大量的研究工作。实验表明，采用添加高锰酸钾的方法来抑制黄烟，效果不好。单独用硫酸或磷酸再加入其他物质构成的抛光液，抛光效果不佳。现在提出以硫酸和磷酸公用为基础液，再加入硫酸镍作为增光剂，BAA-1和BAA-2作为添加剂，在95～110℃操作，可得到令人满意的结果。具体配方为磷酸(1.7)700mL，硫酸(1.84)300mL，硫酸镍0.5～10g，BAA-1 0.5～10mL，温度95～110℃。适用于铝及铝合金，对铝镁合金则再添加BAA-2 0.4～0.6mL。本法无黄烟逸出，不需要废弃治理设备，改善了环境，提高了经济效益。
 

一、前 言
  随着我国四个现代化建设的日益进展，治理工业三废的问题显得越来越突出和重要。
  传统的由磷酸、硫酸、硝酸组成的“三酸”化学抛光液，生产中产生大量黄色烟雾，其组成为NOx废气，该气体毒性很大，强烈刺激人体的上呼吸道，引起肺气肿和肺水肿，轻微的可使血色素的输氧能力降落，产生头痛、恶心、呕吐。每当阴天气压低时，即便有抽风设备黄烟仍散发不出去，飘逸在厂房内及居民区，直接造成公害。但是由于此工艺抛出的产品外观美丽、光亮且整平效果好，所以难以为其它工艺所取代。从七十年代开始，日本、美国、苏联等工业发达国家纷纷投入大批人力、物力进行研究，试图取代传统“三酸”化学抛光工艺。研究工作大致可分成二大类，一类是以磷酸硫酸为基液，加入某些无机盐或有机化合物作为添加剂的酸性抛光液，一类是以氢氧化钠、硝酸盐为基液，加入某些添加剂的碱性抛光液。最近又看到以硫酸为基液的抛光液。以上几类抛光液均不产生“黄烟”，但抛光后的产品光泽性比起“三酸”抛光有一定差距，据用户反映产品抛光后易出现白斑、白点。因此，克服其缺点，寻求一种即不冒“黄烟”，又可获得美丽的外观，成本费用低廉的化学抛光溶液势在必行。
  一九八六年底我们研制成功了BAA系列添加剂的酸性无黄烟化学抛光新工艺，通过生产实际考验，证明该工艺配方简单，生产成本与传统的“三酸”抛光工艺相当，且节省了三万元治理“黄烟”设备费用和用于此项治理的人力物力，根治了疲气。
二、溶液配方的筛选
1.抛光基液的筛选
  传统的三酸抛光溶液中含有氧化性能艰强的硝酸是抛光反应中产生“黄烟”的根源。我们曾经试图在“三酸”溶液中加入强氧化剂离锰酸钾，用它氧化棕红色的气体NO₂，但是由于高锰酸钾加入量太多，且仍有“黄烟”少量冒出，因而无实用价值。基于化学抛光的成膜和氧化机理，我们首先选择了以下配方进行了试验，见表1，试验中使用材料型号为L1Y2，L2Y2。从1^#，2^#、3^#配方来看，基液的选择很重要。硫酸、磷酸单一使用效果不佳。3^#配方可使试样有光泽，但是试样表面产生麻点。于是我们把基液选为磷酸加硫酸，分为五种配比，在80～140℃分7个温度区间进行最优基液的筛选，所得结果列于图1。图1横座标为硫酸与磷酸的体积比，纵座标为温度，每种配比基液中的铝含量按3g/L加入。表中划有斜线区域为光亮区。可以看到，随着配比中磷酸的减少，硫酸的增加，光亮区由温度低向温度高方向移动。工业上磷酸的价格高于硫酸数倍，考虑到溶液成本及加温能量损耗，我们选择的基液配方见表2。

2.添加剂的筛选
  为了进一步提离0^#基液的抛光整平效果。我们曾经选用过以下有机和无机化合物加入0^#基液，如：对甲苯磺酰胺、二硫代二甘醇酸、二硫代二苯甲酸、二乙基硫代甲酰胺、硫代二苯胺等，但对增加产品光泽均无明显效果，且有时试样产生麻点。
  加人无机盐如：硫酸镍、硫酸钴、硫酸铜可得到增光效果，有一定作用。
  通过筛选，确定最佳配方见表3。

三、溶液中各种成份的作用
1.磷酸，硫酸
  磷酸具有较高的粘度，在被抛光试样表面上生成一层薄膜，这层薄膜在凹洼部分上较在凸起部分和棱角（边界）上更为厚些，因而抛光溶液在凸起部分上的溶解作用大于凹洼部分，表面便被整平了，适量的硫酸具有增光作用。
2.硫酸镍
  硫酸镍在0^#基液中溶解度不大，溶液中加入硫酸镍后，铝在抛光时，表面PH值上升，产生粘性膜，对抛光试样具有整平和增光作用。少量的硫酸镍加入会增大试样的腐蚀速度，见图2。当硫酸镍含量加到0.6 g/L时，试样的腐蚀速度开始下降，加到每升0.8 g时，腐蚀速度降到最低，而后随着硫酸镍的增加，腐蚀速度又开始有所上升。硫酸镍含量在0.5～1.0 g/L时，溶液对试样表面有增光作用，在0.8～1.0 g/L时为最佳。但是容易在试样表面产生白点。大概是由于抛光反应的副产物滞留于试样表面所致。因此，我们下面试图找到一种添加剂，在抛光过程中产生一定量的气泡，冲击试样表面，使反应副产物不易粘附于试样，从而去除试样表面白点。

3.BAA-1，BAA-2的影响
  我们的实验工作中发现纯铝材料抛光时完全可以不加BAA-2，BAA-2加入后不但纯铝材料表面无增光作用，而且增大了试样的腐蚀速度，见图3，不同的是铝-镁台金材料抛光时，BAA-2的加入却起到了对试样的缓蚀作用，见表3。

  BAA-1为有机添加剂，它不但可以明显地抑制溶液酸雾的产生，而且可以消除试样表面白点，并有整平和略起增光作用。
四、工艺条件的影响
1.温度的影响
  从图4可以看到，温度与腐蚀速度呈线性递增关系，符合以下公式：y= -62.37+0.9 x (80℃≤x≤130℃)

  式中y为腐蚀速度，单位g/mm·m²，x为摄氏温度。抛光温度在100℃～120℃时，试样表面有光泽，100℃为最佳光亮温度，超过120℃时，试样表面有麻点产生。在允许工作温度区间，温度越高，抛光时间越短。
2.铝离子含量影响
  液中锅离子含量的多少对试样抛光速度影响很大。当溶液中铝离子含量达到28 g/L时，试样表面光泽性下降，抛光溶液粘度增大，泡沫增多。图5为腐蚀速度随铝离子浓度增加而下降的图示。

五、材料的影响
  不同型号的铝材，抛光质量不同。Al-Mg-Si型材可做装饰用建筑材科，抛光效果可达镜面亮，Al-Mg合金，生产上用作防锈铝，使用B号溶液，抛光效果平整光亮。对于纯铝件。使用A号溶液抛光效果也很光亮，完全满足生产需要．而含Cu量较高的铝合金，则易在抛光中产生条纹。
六、结 论
1.研制成功以磷酸，硫酸为基液，加入少量BAA系列添加剂的铝及铝合金化学抛光新工艺，由于BAA系列添加剂具有增光，消除白点和抑制酸雾的作用，而具有良好的抛光性能和工作环境。新工艺适用于纯铝及铝镁、铝镁硅合金。
2.无黄烟化学抛光新工艺根除了有毒的NOx气体，避免了对环境的污染，有利于生产工人和广大人民的身心健康，具有明显的社会效益。
3.新的无黄烟抛光溶液价格低于传统的三酸抛光溶液，生产成本不超过传统的三酸工艺，无需废气处理没备，具有明显的经济效益。