工業(yè)鋁型材生產(chǎn)加工廠家

在堿性環(huán)境中，由于氫氧根離子的絡(luò)合催化作用，鋁型材均勻腐蝕的趨勢(shì)較酸性環(huán)境為大；同時(shí)由于腐蝕液中大量氫氧根離子的存在，將阻礙鹵素離子在表面鈍化膜上的吸附；很顯然，在堿性環(huán)境中鹵素離子在鋁型材表面形成點(diǎn)蝕的趨勢(shì)較小，至少在較高堿性環(huán)境下是這樣；所以堿性環(huán)境中的紋理蝕刻與酸性環(huán)境中的紋理蝕刻有較大差異；

鋁型材在純堿性溶液中都呈現(xiàn)均勻腐蝕，很難形成所需要的紋理表面（個(gè)別材料例外）；由于鹵素離子在堿性環(huán)境中形成點(diǎn)蝕的趨勢(shì)小，對(duì)鋁型材表面紋理形成意義不大，所以，在堿性化學(xué)紋理蝕刻體系中，單一使用鹵素離子作為紋理蝕刻劑很難達(dá)到所需的紋理效果；

鋁型材在堿性環(huán)境中的紋理蝕刻，雖然不能像酸性環(huán)境那樣可以通過(guò)氯離子或氟離子對(duì)氧化膜層的穿透作用而形成紋理，但我們可以在堿性環(huán)境中創(chuàng)造一個(gè)環(huán)境令其形成鈍化膜層，再通過(guò)堿液中的氫氧根離子去穿透膜層進(jìn)而達(dá)到紋理蝕刻的目的；

顯然，在堿性溶液中加入氧化劑是可以實(shí)現(xiàn)這一過(guò)程的，首先鋁型材在含有這些氧化劑的蝕刻液中極易形成鈍化膜；形成的鈍化膜是直接從鋁型材表面生長(zhǎng)而來(lái)，它對(duì)鋁型材表面存在一種較強(qiáng)的結(jié)合力，能有效地起到瞬時(shí)阻滯腐蝕的作用；雖然這層鈍化膜在堿性環(huán)境中要被溶解，但溶解后又會(huì)再次形成鈍化膜；其次，由于鋁型材表面質(zhì)地的微觀不均一性，在給定條件下，鋁型材表面的鈍化膜很難形成一連續(xù)膜層，且形成的膜層也因鋁型材表面雜質(zhì)和晶粒的性狀不同呈現(xiàn)出不同的膜層結(jié)構(gòu)；其結(jié)果是在膜層上有很多薄弱部位，甚至還有沒(méi)有形成膜層的裸露金屬；在這些膜層缺陷處，堿基將穿透膜層，作用于鋁型材基體而被優(yōu)先腐蝕；對(duì)于那些膜層完整的部位，腐蝕將被滯后；最后鈍化膜被堿所溶解，完成第一次鈍化膜形成—溶解過(guò)程；緊接著又開(kāi)始下一次鈍化膜再生-溶解過(guò)程，如此循環(huán)直到形成均勻的粗糙表面；

在眾多的氧化物中，通過(guò)多年的試驗(yàn)和生產(chǎn)實(shí)踐發(fā)現(xiàn)，硝酸鹽和亞硝酸鹽具有其他離子所不能代替的地位；首先，硝酸鹽類(lèi)原料易得，價(jià)格低，并對(duì)多種鋁型材都可以形成均勻紋理；其次，在反應(yīng)過(guò)程中，氧化性強(qiáng)的硝酸鹽在和鋁反應(yīng)時(shí)被鋁直接還原為氨，從溶液中排出，并不在溶液中留下殘余物，便于補(bǔ)加；

鋁型材在堿性環(huán)境中紋理蝕刻的化學(xué)原理如下（以硝酸鹽為例，下同）

8Al+3NO3^-+2H2O+5OH^-→8AlO2^-+3NH3↑     （4-11）

Al2O3+2OH^-→2AlO2^-+H2O                  （4.12）

2Al+2H2O+2OH^-→2AlO2^-+2H2↑             （4-13）

在以上反應(yīng)式中，反應(yīng)式（4-11）是在鋁型材表面形成鈍化膜的過(guò)程，反應(yīng)式（4-12）是鈍化膜被溶解的過(guò)程，也即是堿性環(huán)境中“點(diǎn)蝕”的引發(fā)過(guò)程；這時(shí)會(huì)發(fā)現(xiàn)堿性環(huán)境中的點(diǎn)蝕劑就是堿基離子本身；是堿基離子在鈍化膜附著不密處穿透膜層，直接作用于鋁型材基體，促使點(diǎn)蝕過(guò)程的發(fā)生；鋁型材表面在堿性環(huán)境中的紋理形成過(guò)程基本就由這兩個(gè)反應(yīng)式來(lái)完成；反應(yīng)式（4-13）是鋁在堿性環(huán)境中的腐蝕反應(yīng)；這一反應(yīng)過(guò)程雖然不直接影響紋理形成，但它是紋理形成的加速過(guò)程，提高紋理均勻性，并且還可以通過(guò)對(duì)溶液堿度的調(diào)節(jié)，即調(diào)節(jié)反應(yīng)式（4-13）的反應(yīng)速度，來(lái)達(dá)到對(duì)紋理粗糙度進(jìn)行調(diào)節(jié)的目的；并且，通過(guò)實(shí)驗(yàn)證明是可行的；

在以上三個(gè)反應(yīng)式中，主要以反應(yīng)式（4-11）和反應(yīng)式（4-12）為主時(shí)，才能在鋁型材表面形成紋理，并通過(guò)控制反應(yīng)式（4-13）的速度，達(dá)到對(duì)紋理粗糙度和紋理形成速度調(diào)節(jié)的目的；如以反應(yīng)式（4-13）為主，則主要是對(duì)鋁型材的減薄腐蝕，鋁型材表面紋理形成慢且細(xì)；但只要有反應(yīng)式（4-11）和反應(yīng)式（4-12）存在，就能使鋁型材表面形成紋理；當(dāng)只有反應(yīng)式（4-13），而沒(méi)有反應(yīng)式（4-11）和反應(yīng)式（4-12）時(shí)，就不能在鋁型材表面形成具有一定粗糙度的紋理效果；

當(dāng)反應(yīng)式（4-13）沒(méi)有或很慢時(shí)同樣也不能形成均勻的紋理效果；這時(shí)只是在鋁型材表面形成深淺不一的麻點(diǎn)，這種麻點(diǎn)表面如重新在反應(yīng)式（4-13）具有一定反應(yīng)速度的紋理蝕刻液中進(jìn)行二次蝕刻，可以得到比一次蝕刻時(shí)粗糙度較高的紋理效果；也正因?yàn)槿绱?，可以通過(guò)控制蝕刻液中反應(yīng)式（4-13）的速度，并通過(guò)二次蝕刻來(lái)達(dá)到較高的紋理粗糙度；

從以上三個(gè)反應(yīng)式中可以看出，由于鋁的強(qiáng)還原性，在和硝酸鹽反應(yīng)時(shí)，它能使硝酸鹽中的氮從+5價(jià)直接還原到-3價(jià)，并以氨的形式從溶液中排出；而硝酸根離子本身并不在溶液中留下任何殘余物質(zhì)，這就能夠做到對(duì)溶液的連續(xù)調(diào)整使用，而不必將蝕刻效能降低的溶液廢棄；在硝酸鹽消耗的同時(shí)，還有堿的消耗，并從以上三個(gè)反應(yīng)式中可以計(jì)算出堿和硝酸鹽的消耗比；只需分析堿的消耗量就可以通過(guò)這個(gè)比值添加相應(yīng)的硝酸鹽，完成對(duì)溶液的再生；這一再生方法在多家鋁型材氧化廠獲得了非常成功的應(yīng)用；如果蝕刻液中的自由堿基離子由碳酸鹽代替，則會(huì)有如下反應(yīng)發(fā)生：

Al2O3+2CO3^2-=2AlO2^-+CO2

2Al+CO3^2-+3H2O=2AlO2^-+CO2+3H2↑

在上面的反應(yīng)式中，反應(yīng)式（4-14）等同于反應(yīng)式（4-12），反應(yīng)式（4-15）等同于反應(yīng)式（4-13），從反應(yīng)式（4-14）中看出，這時(shí)碳酸根離子代替堿基離子充當(dāng)點(diǎn)蝕劑，其紋理形成原理亦和上面相同；在這種不含堿基離子的蝕刻液中，如果亞硝酸鹽代替硝酸鹽，則可以在較低濃度的情況下進(jìn)行紋理蝕刻，但只能做到較細(xì)的紋理；如果用硝酸鹽則需要在較高濃度下才能得到滿(mǎn)意的紋理蝕刻效果；