前言

 鋁合金以良好的理化性能和優(yōu)越的表面處理能力，在航空、建筑、日用五金以及高科技領域中都有著廣泛應用，而鋁合金拋光材作為一種高檔鋁材品種，一直以來以其高質量、低成本、無污染成為各大鋁加工企業(yè)追求的目標。

 目前，生產鏡面鋁型材主要有電解拋光和化學拋光兩種拋光處理技術，主要目的一是用來取代機械拋光，二是在機械拋光后再進行化學拋光或電解拋光以獲得更高鏡面反射率的鋁材，達到鏡面效果。

 電解拋光中有兩個重要組成部分：一是電解拋光的光亮過程，主要是微觀光亮的過程；二是電解拋光的光滑平整過程，主要是產生宏觀、均勻、致密、光滑平整表面的過程。

 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、設備簡單，工藝參數(shù)易于調控，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；

2、對型材結構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，內外色澤更加均勻一致，光澤持久，具有更好的耐蝕性；其次，產品生產效率高，生產成本較為穩(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物向電解液內部的擴散速度相等。而后金屬溶解速度大于溶解產物擴散速度而出現(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，這時陽極的反應速度完全受擴散速度步驟控制，其電流密度與電位無關直到D點。到達D點后電極上發(fā)生新的反應，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)及科技領域有特殊光亮表面品質要求的鋁材。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，用醇類物質代替作為緩蝕劑的鉻酸，利用醇分子間可形成氫鍵從而產生的締合作用這一特殊性質來實現(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。

3、無鉻電解拋光工藝應用與控制

①電解槽液溫度

電解液基本組成以及電流密度不變的情況下，溫度低時，電解液粘度較卨，鋁的溶解慢， 溶液導電性差，達不到良好的拋光效果。溫度升高拋光工件反射率提卨（粘度降低，鋁溶解速度 加快，生產效果提卨），但溫度太高，易使金屬表面產生腐蝕，影響了拋光質星，因此拋光液溫 度一般我們控制在60—70°C之間能達到良好的拋光質星。
②電流密度、電壓

在其他工藝條件不變情況下，不同的電流密度下對工件拋光質星的影響，電流密度升高，腐 蝕速度堉大，拋光的反射率提高：電流密度過低，拋光質星下降，拋出的工件達不到工藝要求。 但如果采用電流密度過高，陽極上大星析出氧氣，產生大量熱星來不及擴散，使電極表而溫度上 升很快，導致金屬表面產生麻點，同樣影響表而光亮度，而拋光電壓我們則采用從高到低逐級遞 減的方式來控制，避免型材燒傷。

③ 攪拌的時間

攪拌在電解拋光中起著重要作用，它能大大提卨拋光質星，將聚集在鋁表面的陽極反應物及 時擴散到溶液中去，保證新的電解液源源不斷地供應到陽極表面，降低電解溫差，保持溫度均勻 防止陽極過熱，同時還可以使附著在陽極表而的氣泡快速脫離，避免形狀復雜的工件表而產生斑 點、氣體條紋等不良現(xiàn)象，保證拋光效果。

④ 槽液濃度

磷酸濃度控制在62%—70%之間，過卨則因槽液黏度高型材帶出星多造成成本高，過低則拋 光時間長且光亮度不夠。硫酸的加入則隨著鋁離+增多遵循少星多次，控制其濃度在2%—4%之 間，硫酸較多，拋光速度過快，對金屬基體可加快腐蝕。平整緩蝕劑濃度控制在8%—12%之間。 鋁離子濃度維持在40g/L以下。

結束語

本文主要闡述鋁型材陽極氧化表面處理生產過程中，無鉻電解拋光前處理工藝的選擇與應用，以及對比傳統(tǒng)化學拋光工藝所產生的環(huán)保效益。

傳統(tǒng)的化學拋光在處理工件時會產生大星的黃煙（二氧化氮有毒氣體）或白煙，嚴重污染環(huán) 境，長期以來，拋光黃煙或白煙是制約大型鋁加工企業(yè)生產拋光材的主要缺陷之一，也是三酸拋 光的世界難題之一。改進型的三酸化學拋光同樣也會產生白色煙霧，造成環(huán)境污染：堿性拋光也 存在類似問題，且時間短、溫度高，不能連續(xù)生產。而傳統(tǒng)的電解拋光電解液中都含有鉻離子， 同樣污染環(huán)境，其坺水治理亦是個大問題，且生產中耗電星大。

采用無鉻電解拋光工藝，相比傳統(tǒng)的電解拋光工藝及化學拋光工藝，首先解決了鉻離子污染 環(huán)境的大難題，大大減輕廢水處理的壓力；相比三酸拋光，無鉻電解拋光的藥劑消耗大大降低， 一是其槽液黏度小帶出星少，二是電解拋光過程本身消耗更低：另一大優(yōu)勢是高成品率，在生產 過程中，拋光工序產生較少缺陷，其理論成品率達到98%以上，只有少星廢品來源于其它工序。

根據(jù)實際生產數(shù)據(jù)可以推算出，每噸拋光鋁型材可以直接降低藥耗成本15%，因槽液帶出星 減少，拋光后水洗用水星相應也減少，用水星下降25%，電單耗下降15%,而廢水處理成本可以 下降80%，按目舫市場對拋光料的需求，采用無鉻電解拋光工藝對環(huán)境保護方而所產生的效應將 有不可估星的作用。