Get Adobe Flash player

Современные растворы, используемые на настоящее время

Наиболее важными растворами на основе фосфорной, серной и азотной кислоты являются модификации, разработанные Вернетом, которые нашли широкое распространение под названиями Алуполь IV и V. Эти растворы содержат:

Алуполь IV Алуполь V
Фосфорная кислота (d 1.7)
53% (вес) 
77.5% (вес)
Серная кислота (d. 1.84) 41.6 15.5
Азотная кислота (d. 1.84) 4.5 6.0
Борная кислота 0.4 0.5
Нитрат меди 0.5 0.5

Раствор Алуполь V так же содержит 0.05% (вес) карбоксиметилцеллюлозы в качестве увлажняющего вещества. Работа с растворами производится при 100°C на протяжении 1-4 минут, при этом происходит удаление в среднем 3.8 микрон (0.15 мил) в минуту. Значения отражательности до и после анодирования, полученные с помощью обработки методом Алуполь IV, приводятся в таблице. Латти и Нойзиг изучили влияние состава металла на отражательную способность детали.

Фосбрит 159 – это раствор, в общем похожий на  Алуполь V, который был разработан в Великобритании и стал одним из наиболее часто используемых типов раствора на территории данной страны. Для приготовления этого патентованного раствора необходимо использование особых технологий. Основным достоинством раствора является его способность обеспечивать максимальное сглаживание, а так же зеркальную отражательность для широкого диапазона различных материалов, начиная со сверхчистого алюминия и его магниевых сплавов, алюминия коммерческой чистоты, и заканчивая дюралюминием и другими сплавами, содержащими тяжелые металлы и не содержащими большую долю кремния. Таким образом, данный раствор особенно привлекает тех исполнителей работ по обработке, которым приходится сталкиваться с материалами различного (часто неизвестного) состава.

Успешность использования того или иного раствора для химической обработки на основе фосфорной и азотной кислот, с или без добавки серной кислоты, зависит от возможности поддержания определенной концентрации азотной кислоты, необходимой для получения максимального блеска. А вследствие истощения азотной кислоты в процессе использования данный процесс предполагает ее постоянное добавление.

На рисунке  показаны некоторые типичные результаты, которые были получены с помощью раствора Фосбрит 159 при обработке сплава, состоящего на 99.85 из основания и на 1% из магния (BT2). На их основании можно утверждать, что для данного конкретного раствора значение зеркальной отражательной способности находится в диапазоне от 50 до 80%. 85 Данный график так же включает результаты для сплавов, содержащих 4.5% Zn, 1% Mg и 0.25% Cu, что в свою очередь хорошо демонстрирует универсальность растворов на основе фосфорной кислоты. Измерение зеркальной отражательной способности было сделано на модифицированной глянцевой головке BS 6161: Часть 12: 1987 метод E, которая является  измерительным прибором, обладающим хорошей чувствительностью к любым отклонениям от заданных параметров качества зеркальной обработки.


Рекомендуемый диапазон азотной кислоты для различного содержания алюминия в Фосбрит 159.[Кортси Олбрайт & Вильсон Лтд.]

Поверхность алюминия не подвержена интенсивному травлению со стороны охлаждающего раствора, которое имеет место при переносе детали из раствора, поэтому время переноса не имеет особого значения. Однако, вследствие высокой стоимости фосфорной кислоты она часто заменяется серной кислотой, а это увеличивает вероятность травления при переносе. К тому же сплавы более высокой прочности Al-Zn-Mg имеют большую чувствительность к проблемам, возникающим при переносе, особенно это касается автоматических установок, где нет возможности ускорить процесс переноса. Ученые Эроусмит, Клиффорд и Краутер достаточно подробно изучали проблему травления при переносе и сделали вывод, что увеличение объема серной кислоты увеличивает вероятность его возникновения. Потускнение может происходить даже не в результате травления, а в результате осаждения сульфата алюминия на поверхность в процессе переноса. Добавление ингибиторов коррозии, таких как бензотриазол, уменьшают интенсивность этого воздействия, а Эроусмит доказал, что азотированный бензотриазол, входящий в состав раствора, поглощается на отложившейся меди, замедляя, таким образом, катодное выделение водорода. Это в свою очередь замедляет скорость растворения алюминия и задерживает осаждение сульфата алюминия.

Было доказано, что процесс химического обработки с помощью раствора Фосбрит 159 улучшает светостойкость алюминия, подвергнутого цветному анодированию, вероятно вследствие меньшего поглощения света по сравнению с необработанной поверхностью. В случае, если процесс требует длительной паузы между процессом химической обработки и анодированием, то для предотвращения коррозии деталь можно хранить в 2% растворе хромата натрия.

Состав, подобный используемому в швейцарском технологическом процессе Алуполь, имеют так же растворы Алубрил, разработанные Экспериментальным институтом легирования металлов (Милан). Два состава подобного класса приводятся Хагом и более подробно представлены в таблице . Второй раствор является менее кислотным и требует большего времени обработки, однако при его использовании выделяется соответственно меньше газа.

Химические полировальные растворы Алубрил.

Фосфорная кислота 48% (вес) 86% (вес)
Азотная кислота 31 -
Серная кислота 21 -
Сульфат натрия - 4
Нитрат натрия - 9
Ацетат меди (необязательно) 1
Нитрат кадмия - 1
Температура ºС 110 100 - 130
Время 15 – 60 секунд
Контроль над растворами

Процесс химического контроля над фосфорными кислотными растворами является достаточно простым и опытный оператор может достаточно точно определить необходимость добавок по типу флуоресцентного оттенка, скорости его исчезновения в течение первых нескольких секунд погружения в раствор, а так же по наличию характерных паров закиси азота. Кроме того, существует очень быстрый тест в пробирке, который осуществляется путем добавления достаточного количества азотной кислоты к малому объему для увеличения уровня на 1, 2 и 3% и наблюдением за улучшением процесса травления.

В подобных случаях, как правило, достаточно определить концентрацию азотной кислоты методом химического анализа, с этой целью в США был изобретен специальный измерительный прибор для непрерывного наблюдения за концентрацией азотной кислоты на больших предприятиях химической обработки. Концентрация фосфорной кислоты и других составляющих интересует оператора значительно реже.

максимальное качество обработки достигается  при минимальной интенсивности воздействия, преимущественно после формирования твердого оксидного покрытия на поверхности. Раствор поддерживается с помощью добавок азотной кислоты, и имеет достаточно долгий срок службы, так как способен выдержать алюминий до 100 г/л ( что соответствует обработке 3-5м2/л(150-250фут2/галлон). Рекомендованный рабочий диапазон указан на рисунке 3-22. Благодаря высокому уносу (порядка 1.6 мл/дм2(15 мл /фут2 плоской поверхности), имеющему место вследствие высокой вязкости фосфорной кислоты, при нормальных условиях зачастую не требуется даже частичной отбраковки использованного раствора.

 

Поделитесь с друзьями!

Опубликовать в своем блоге livejournal.com

Добавить комментарий

Зарегистрируйтесь или авторизуйтесь, чтобы оставить комментарий.