作為不銹鋼的化學拋光液,要求對被拋光材料有均勻的化學溶解,同時溶出的金屬離子同拋光液反應能形成可溶於水的黏性液,這是化學拋光的必備條件。不銹鋼的電拋光液較早已被發現,但在不通電的情況下它不能均勻化學溶解不銹鋼,因而無法用它來進行化學拋光。
由於不銹鋼具有優良的耐蝕性,普通碳鋼的化學拋光液對它也不起拋光作用,這是因為把硫酸鹽、硝酸鹽和其他氧化劑加到一定濃度的硫酸中,它會使不銹鋼鈍化,而無法溶解它。硝酸是一種強氧化性的酸,也會使不銹鋼鈍化。但是,當溫度由常溫逐漸升高至80℃前後,反應變得劇烈而出現溶解作用,但這種溶解是不均勻的溶解,只能得到粗糙的不銹鋼表面,得不到光亮的拋光錶面。同時這樣的溶解也容易產生點腐蝕,在表面上形成不溶性鹽。
不銹鋼較易受到鹵化物的侵蝕。在三氧化鐵中最容易被腐蝕,同時在氯化錳中在高溫下會形成不溶性鹽膜。這樣說來,不銹鋼對於強酸而言,隨著酸的種類、液溫的不同會出現鈍化、點蝕和溶解等不同的現象。因此,用單一酸做不銹鋼的化學拋光液時,往往得不到良好的拋光效果,通常要用幾種酸的混合物才有效。例如腐蝕性最強的王水:
硝酸HNO 3 l份
鹽酸HCl 3份
水 1份
液溫 常溫
當它用作不銹鋼的酸洗液時,由於大量反應熱放出,液溫會上升,結果反應速度加快,液溫會越來越高,甚至發生自然分解。因此,只有及時抑制反應熱的生成或控制好液溫,不銹鋼的酸洗才能獲得良好的效果。但直接用王水做化學拋光液的效果仍然是不好的,人們於是用王水作為基礎進行改良,從而衍生出一系列的化學拋光液。
呂戊辰提出的一種不銹鋼化學拋光液的配方為:
硝酸 65% 抑製劑 0.5%
鹽酸 20% 溫度 50 ℃
硫酸 10%
這種溶液可在短時間內除去不銹鋼的表面膜,然後在15%硝酸和1%氫氟酸的混酸溶液中浸漬,可以獲得銀白色美麗的外觀。若把上述溶液適當改造,則可獲得黑色光澤的不銹鋼,其配方如下:
硝酸 1份 硫酸 0.5%
鹽酸 4份 抑製劑 5mL
水 1份 溫度 60 ℃~80℃
在此配方中提高鹽酸的含量,不銹鋼的溶解增加。提高硫酸含量,由於硝酸的分解加快而使溶解能力下降,促進不銹鋼的鈍化,造成溶解困難。添加抑製劑的目的是防止形成針孔,以得到光亮的表面。此溶液的壽命比上兩者更長。
上述的酸洗配方只適於單獨除去不銹鋼表面的各種膜層,其平滑與光亮作用並不好,而且使用過程中會伴隨著組分的分解,溶液的壽命較短。此外,在調整溶液時,液溫會隨之變化,容易形成粗糙的表面。在酸洗液中,為防止鋼鐵的氫脆,常常加入各種防氫脆的有機添加劑,這些有機物也容易分解而使酸洗液不穩定。
根據化學拋光的黏液膜理論,上述組成的溶液的黏度較低,難以獲得較好的拋光效果。因此,直接用不銹鋼的酸洗液作為拋光液是很困難的,只有經過改進以後才有可能。
改進酸洗液的提案很多,一種是基於提高溶液的黏度,選用黏性大的磷酸作為不銹鋼化學拋光液的基礎,再加入改善不銹鋼均勻溶解的各種有機、無機添加劑。下列配方就是其中的一例:
磷酸 50mL 甘油 8mL
鹽酸 30mL 光亮劑 5g
硝酸 10mL 液溫 100 ℃
此液在高溫時不僅可以溶解碳鋼,而且可以溶解18-8不銹鋼,溶液的黏度較高,調整溶液組分時溫度的變化較小。此外添加硝酸、鹽酸後可提高對鎳的溶解能力,但它們容易分解,溶液老化快,因此不宜多加。
有機添加劑對化學拋光有重大影響,加與不加時的拋光效果差別很大。選擇添加劑時應考慮它本身在拋光液中的穩定性,尤其是在王水系列的強氧化性酸中,許多有機添加劑會被氧化破壞。
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