一、抛光液组分对抛光效果的影响
1.硫酸浓度的影响
不同浓度的硫酸对黄铜片的失重和光反射率的影响曲线如图2-18所示。由图2-18可见,抛光液中一定量硫酸的存在,增加了溶液的比重和黏度,有利于黄铜表面附近黏液膜的形成,从而达到抛光效果。同时,硫酸也起一定的腐蚀作用。随硫酸浓度的增加,金属的失重量逐渐增大,黄铜表面的反射率或光亮度也平行上升。若硫酸的浓度过高,造成抛光液黏度过大,黄铜的溶解量反而减少,抛光速度减慢,反射率也随之下降,此时虽有整平的外观,但无光泽,因此,由图2-18我们可以确定最佳的硫酸浓度应在33%~41%之间。
2.硝酸浓度的影响
图2-19是硝酸浓度对黄铜片失重和反射率的影响曲线。由图2-19可见,硝酸既起腐蚀作用又起光亮作用。随着硝酸浓度的增大,金属的溶解量逐渐增加。当硝酸的浓度较低时,金属的溶解量少,抛光液中金属离子的浓度低,不易形成黏液膜,抛光效果差。硝酸浓度过高时,金属表面则易过腐蚀,光亮度降低。当硝酸浓度为4%~6%时,黄铜表面的反射率最高,光亮度最好。
3.水含量的影响
抛光液中水的含量对黄铜片的失重和反射率的影响如图2-20所示。由图2-20可见,水的含量同样影响光亮作用,其含量在53%~56%时,抛光效果最好。抛光液中水的含量过多时,抛光液的黏度下降,黏液膜受到破坏,不能得到光亮的金属表面。另外,随着抛光液中水含量的增加,溶液中酸的浓度被稀释,减缓了酸对金属的腐蚀作用,造成金属的溶解量逐渐减小。
4.FH-5浓度的影响
FH-5浓度对黄铜片失重和反射率的影响曲线示于图2-21。由图2-21可见,金属的失重随FH-5浓度仅有轻微的变化。当FH-5浓度逐渐增大时,黄铜片的光亮度逐渐增大,其浓度在4%~5%时,光亮度最大。当FH-5的浓度继续升高,金属的腐蚀加速,造成黄铜表面的光亮度迅速下降。因此,FH-5的浓度控制在4%~5%较为适宜。
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5.FH-6浓度的影响
FH-6的浓度对黄铜片失重和反射率的影响曲线示于图2-22。由图2-22可见,一方面FH-6具有缓蚀作用,随抛光液中FH-6浓度的增大,金属的失重逐渐减小。另一方面,FH-6又具有增光作用,其浓度为0.15g/L~0.20g/L时,光亮度最高。FH-6的这两种作用可归结为在金属表面的吸附而抑制了金属基体的快速溶解,避免了金属表面过腐蚀的发生。当FH-6含量较低时,由于不能完全筱盖金属表面,影响了它的缓蚀和增光作用的发挥。当含量在0.15g/L以上时,它在黄铜表面的吸附己饱和,使得金属表面的光亮度趋于稳定值。
二、抛光工艺参数对抛光效果的影响
1.抛光温度的影响
抛光温度对黄铜片失重和反射率的曲线示于图2-23。结果表明:金属失重随温度的变化曲线是典型的速率一温度曲线,即随着温度的升高,金属的溶解速率逐渐增大。温度太低,金属的溶解量少,抛光液的黏度低,不易形成黏液膜,抛光效果差;温度太高,抛光液的黏度下降,易造成金属表面的过腐蚀,光亮度迅速下降。因此,抛光温度以25℃-35℃之间为宜。
2.抛光时间的影响
抛光时间对黄铜片失重和反射率的影响曲线示于图2-24。由图2-24可见,开始时,随抛光时间的延长,金属的失重量迅速增大。在3min~4min时,失重曲线近乎一个平台,并且平台处对应黄铜片具有最大的光亮度。这是因为此时的抛光速率由扩散控制,即达到了扩散平衡。当抛光时间继续延长,金属的失重量又迅速增大,易产生过腐蚀,黄铜表面的光亮度大大降低。所以,一般抛光3min~4min即可。
三、抛光效果
最佳抛光工艺条件下的空白黄铜片和抛光黄铜片的反射率测试结果示于图2-25。由图2-25可见,经抛光后的黄铜片的反射率高达86%,这表明该化学抛光工艺具有良好的抛光效果。同时,在该抛光配方中,硝酸的含量在4%左右,并且添加剂FH-6具有一定的抑雾作用,因此,在抛光过程中氮氧化物的放出极少。
四、结论
(1)黄铜低硝酸化学抛光的最佳工艺为:37%硫酸,4%硝酸,55%水,4%FH-5和0.15g/L FH-6,抛光温度30℃,时间4min。
(2)上述最佳工艺条件下抛光后黄铜表面的反射率达86%。
(3)抛光液中硝酸的浓度仅为4%,并且在FH-6的抑雾作用下,使得产生的氮氧化物极少。