在磷酸-鹽酸型溶液中加入適量硝酸,可使化學拋光液的工作溫度降到100℃以下,使化學拋光向實用化邁進了一大步。
1. 拋光黏液膜理論
在化學拋光初始階段,金屬首先被化學溶解或腐蝕,它的重量將迅速下降。當腐蝕的金屬離子達到或超過拋光液中的絡合劑所能絡合的程度時,一種含過量金屬離子的多核聚合型金屬絡合物形成,它具有很高的黏度,用成黏液膜,阻止金屬進一步快速溶解,腐蝕失重將減少并趨王許金屬表面進行精細溶解,或即微觀的凸出部被溶解,凹下處則很少溶解,使金屬的微觀表面得以整平,產生出光亮的效果。
2. 磷酸濃度的影響
在拋光液中其他成分不變,不銹鋼的失重和反射率隨磷酸濃度的變化曲線見圖3-5。
由圖3-5可見,在拋光初始階段,不銹鋼的溶解量是隨著磷酸濃度的升高而上升的。當磷酸濃度達到或超過13%時,不銹鋼溶解量下降,并趨于較穩定狀態。由于拋光液的黏度迅速增加,加快金屬表面附近黏液膜的形成,阻止金屬進一步溶解并達到拋光效果。當磷酸濃度超過17%時,拋光液黏度太高,無法除去表面凸起的部位,或不溶性鹽附著在金屬表面,金屬表面光亮度或反射率逐漸下降。因此,僅當磷酸濃度為13%~17%時,拋光液才具有最佳拋光效果。
3. 硝酸濃度的影響
不銹鋼的失重和反射率隨硝酸濃度的變化曲線見圖3-6。
由圖3-6可見,金屬的溶解速率是隨著硝酸濃度的增高而上升的。在低硝酸濃度時,金屬的溶解為低水平溶解。在高濃度時,拋光時會產生麻點。當硝酸濃度為4%~5%時,才能獲得最佳拋光效果。
4. 鹽酸濃度的影響
不銹鋼的失重和反射率隨鹽酸濃度的變化曲線見圖3-7。
從圖3-7可見,金屬的溶解隨鹽酸濃度的增加變化微小,當鹽酸濃度為6%~8%時,光亮度(反射率)上升,超過10%后,不銹鋼表面出現腐蝕點,與過多CI-吸附在金屬表面有關。因此,8%~10%的鹽酸含量最適宜。
5. 水含量的影響
不銹鋼的失重和反射率隨水含量的變化曲線見圖3-8。
由圖3-8可見,當水含量在68%~72%時,可獲得最佳拋光效果。過高水含量會降低拋光液黏度,不易形成黏液膜,表面光亮度下降。水含量太低,金屬表面腐蝕快,難獲好的拋光效果。水含量為64%~80%時,金屬溶解速率逐漸下降,在68%~72%時下降速率最慢,相應光反射率最高,此時即為最佳拋光條件。
6. 浸漬時間對拋光效果的影響
不銹鋼的失重和反射率隨拋光時間的變化曲線見圖3-9。由圖3-9可見,開始時,金屬表面的腐蝕較快,隨著浸漬時間的延長,金屬的溶解變慢并達到近穩定狀態。此時金屬表面的光反射率達到最高峰,相應的拋光時間為4~6min.當浸漬時間進一步加長,金屬的腐蝕又迅速加快,表面的反射率隨之下降。
7. 拋光溫度的影響
不銹鋼的失重和反射率隨溫度的變化曲線見圖3-10,由圖3-10可見,失重的溫度曲線是典型的反應速率溫度曲線。隨著溫度的升高,金屬的溶解加速,腐蝕失重量逐漸上升。當溫度達到90℃左右時,金屬的溶解已足以形成具有良好的拋光作用的黏液膜,此時拋光效果最佳。溫度繼續升高,拋光液的黏度下降,拋光效果減弱、表面易產生孔蝕。因此,85~95℃之間的溫度可獲得最佳拋光效果,光反射率可達90%以上。