防冲孔铝化学抛光添加剂及其应用.pdf

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摘要
申请专利号:

CN201510680415.2

申请日:

2015.10.21

公开号:

CN105369253A

公开日:

2016.03.02

当前法律状态:

授权

有效性:

有权

法律详情:

专利权的转移IPC(主分类):C23F 3/03登记生效日:20180830变更事项:专利权人变更前权利人:上海铝通化学科技有限公司变更后权利人:龙舜化工(南通)有限公司变更事项:地址变更前权利人:201709 上海市青浦区白鹤镇鹤祥路1号2栋2层C区261室变更后权利人:226100 江苏省南通市海门市三厂街道青化路10号变更事项:共同专利权人变更后权利人:南通美太新材料有限公司 上海瑞特良化工有限公司|||授权|||实质审查的生效IPC(主分类):C23F 3/03申请日:20151021|||公开

IPC分类号:

C23F3/03

主分类号:

C23F3/03

申请人:

上海铝通化学科技有限公司

发明人:

吴育祥; 李德荣; 何友余

地址:

201709上海市青浦区白鹤镇鹤祥路1号2栋2层C区261室

优先权:

专利代理机构:

代理人:

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内容摘要

一种防冲孔铝化学抛光添加剂,以重量份计,所述抛光添加剂至少含有金属茂配合物15-40份,阴离子聚合物1-10份,溶剂100份。所述阴离子聚合物含有磺酰基或羧基,所述溶剂为磷酸和焦磷酸的混合物。本发明涉及一种抛光添加剂及其应用,尤其涉及一种用于铝、铝合金、铝氧化物以及铝合金氧化物的防冲孔铝化学抛光添加剂及其应用。

权利要求书

1.一种防冲孔铝化学抛光添加剂,其特征在于,以重量份计,所述抛光添加剂至少含有如下组分:金属茂配合物15-40份阴离子聚合物1-10份溶剂100份;所述金属茂配合物的结构式如下:其中,M为化合价为+4的过渡金属,R为碳原子为1-6的饱和烃基;所述阴离子聚合物含有磺酰基或羧基,所述溶剂为磷酸和焦磷酸的混合物。2.如权利要求1所述的防冲孔铝化学抛光添加剂,其特征在于,所述金属茂配合物中过渡金属选自Ti、Zr、V中的一种。3.如权利要求1所述的防冲孔铝化学抛光添加剂,其特征在于,所述阴离子聚合物选自聚丙烯酸或聚a-烯烃磺酸。4.如权利要求1所述的防冲孔铝化学抛光添加剂,其特征在于,所述阴离子聚合物的重均分子量为5000-10000。5.如权利要求1所述的防冲孔铝化学抛光添加剂,其特征在于,所述磷酸和焦磷酸的质量比为0.2-5:1。6.如权利要求1所述的防冲孔铝化学抛光添加剂,其特征在于,所述抛光添加剂还含有硫酸铈,所述硫酸铈与金属茂配合物的摩尔比为0.8-1.2:1。7.如权利要求1-6中任一项权利要求所述的防冲孔铝化学抛光添加剂,其特征在于,所述抛光添加剂的制备步骤为:将磷酸和焦磷酸按照一定质量比混合,搅拌均匀后加入金属茂配合物、阴离子聚合物、硫酸铈,在100-150°C的温度范围内搅拌直至完全溶解。8.一种铝制品化学抛光方法,其特征在于,包括如下步骤:(1)将如权利要求1-6中任一项权利要求所述的抛光添加剂加入到抛光液中;(2)加热抛光液,使抛光温度升至80-130°C,然后保温;(3)铝制品经脱脂、水洗、酸洗和水洗后,浸入抛光液中,抛光时间为10-300s;(4)将取出后的铝制品悬空静置,淋洗,干燥。9.如权利要求8所述的抛光方法,其特征在于,步骤(2)中抛光温度为100-110°C,步骤(3)中抛光时间为90-180s,步骤(4)中静置时间为30-90s。10.如权利要求8所述的抛光方法,其特征在于,所述抛光添加剂和抛光液的重量比为0.05-0.1:1。

说明书

防冲孔铝化学抛光添加剂及其应用

技术领域

本发明涉及一种抛光添加剂及其应用,尤其涉及一种用于铝、铝合金、铝氧化物以及铝合金氧化物的防冲孔铝化学抛光添加剂及其应用。

背景技术

关于铝制品传统的化学抛光工艺是采用酸性抛光液,通常为含有硝酸、硫酸、磷酸的三酸体系。由于抛光液含有硝酸,在抛光过程中会产生大量的氮氧化物气体,俗称“黄烟”。氮氧化物严重污染环境,也对操作工人造成很大伤害,同时废水和废气的处理成本很高。近年来,常采用无硝酸化学抛光工艺来消除化学抛光引起的氮氧化合物大气污染。硝酸是强氧化剂,具有良好的抛光和表面平整作用,不采用硝酸的两酸体系的抛光效果会明显减弱。因此,抛光添加剂是无硝酸环保化学抛光体系中重要的一环。目前化学抛光添加剂中含有表面活性剂、润湿剂、缓蚀剂等,以此来满足表面平整度、光亮度、点腐蚀程度和失重率等抛光要求。虽然可以作为添加成分的物质种类比较多,但是从抛光产品质量的各个方面来看,全部有利的物质极少,多数情况下某些物质只能改善抛光质量的某一方面,而对其他方面没有作用,甚至还起相反作用。

对于喷砂件、拉丝件铝制品,尤其是大面积或者结构较为复杂的产品,在化学抛光中的槽液对铝材存在过腐蚀,产品孔洞处氢气冲花异色以及制程中转移侵蚀和流痕花斑。对于有孔的喷砂铝材面板类,需要添加合适的抛光添加剂来解决化学抛光过程中的冲孔或拖尾现象。

发明内容

为了解决现有的技术问题,本发明提供一种防冲孔铝化学抛光添加剂,以重量份计,所述抛光添加剂至少含有如下组分:

金属茂配合物15-40份

阴离子聚合物1-10份

溶剂100份;

所述金属茂配合物的结构式如下:

其中,M为化合价为+4的过渡金属,R为碳原子为1-6的饱和烃基;

所述阴离子聚合物含有磺酰基或羧基,所述溶剂为磷酸和焦磷酸的混合物。

作为本发明的一种优选的技术方案,所述金属茂配合物中过渡金属选自Ti、Zr、V中的一种。

作为本发明的一种优选的技术方案,所述阴离子聚合物选自聚丙烯酸或聚a-烯烃磺酸。

作为本发明的一种优选的技术方案,所述阴离子聚合物的重均分子量为5000-10000。

作为本发明的一种优选的技术方案,所述磷酸和焦磷酸的质量比为0.2-5:1。

作为本发明的一种优选的技术方案,所述抛光添加剂还含有硫酸铈,所述硫酸铈与金属茂配合物的摩尔比为0.8-1.2:1。

所述抛光添加剂的制备步骤为:将磷酸和焦磷酸按照一定质量比混合,搅拌均匀后加入金属茂配合物、阴离子聚合物、硫酸铈,在100-150°C的温度范围内搅拌直至完全溶解。

本发明还提供一种铝制品化学抛光方法,包括如下步骤:

(1)将上述的抛光添加剂加入到抛光液中;

(2)加热抛光液,使抛光温度升至80-130°C,然后保温;

(3)铝制品经脱脂、水洗、酸洗和水洗后,浸入抛光液中,抛光时间为10-300s;

(4)将取出后的铝制品悬空静置,淋洗,干燥。

作为本发明的一种优选的技术方案,所述的抛光方法中步骤(2)中抛光温度为100-110°C,步骤(3)中抛光时间为90-180s,步骤(4)中静置时间为30-90s。

作为本发明的一种优选的技术方案,所述抛光添加剂和抛光液的重量比为0.05-0.1:1。

参考以下详细说明更易于理解本发明的上述及其它特征、方面和优点。

具体实施方式

参考以下本发明的优选实施方式的详述以及包括的实施例可更容易地理解本公开内容。在以下说明书和权利要求书中将提及大量的术语,这些术语被定义为具有下列含义。

“任选的”或“任选地”是指其后描述的事件或事项可以发生或不发生,而且该描述包括事件发生的情形和事件不发生的情形。

说明书和权利要求书中的近似用语用来修饰数量,表示本发明并不限定于该具体数量,还包括与该数量接近的可接受的而不会导致相关基本功能的改变的修正的部分。相应的,用“大约”、“约”等修饰一个数值,意为本发明不限于该精确数值。在某些例子中,近似用语可能对应于测量数值的设备的精度。在本申请说明书和权利要求书中,范围限定可以组合和/或互换,如果没有另外说明这些范围包括其间所含有的所有子范围。

“聚合物”表示通过将相同类型的单体或不同类型的单体聚合而制备的聚合化合物。一般性术语“聚合物”包括术语“均聚物”、“共聚物”等。“均聚物”表示将一种单体聚合而得到的聚合物。“共聚物”表示通过将至少两种不同类型的单体聚合而制备的聚合物,包括术语“二元共聚物”(其通常用于表示由两种不同单体制备的聚合物)。

如本文所用术语“由…制备”与“包含”同义。本文中所用的术语“包含”、“包括”、“具有”、“含有”或其任何其它变形,意在覆盖非排它性的包括。例如,包含所列要素的组合物、步骤、方法、制品或装置不必仅限于那些要素,而是可以包括未明确列出的其它要素或此种组合物、步骤、方法、制品或装置所固有的要素。

连接词“由…组成”排除任何未指出的要素、步骤或组分。如果用于权利要求中,此短语将使权利要求为封闭式,使其不包含除那些描述的材料以外的材料,但与其相关的常规杂质除外。当短语“由…组成”出现在权利要求主体的子句中而不是紧接在主题之后时,其仅限定在该子句中描述的要素;其它要素并不被排除在作为整体的所述权利要求之外。

当量、浓度或者其它值或参数以范围、优选范围、或一系列上限优选值和下限优选值限定的范围表示时,这应当被理解为具体公开了由任何范围上限或优选值与任何范围下限或优选值的任一配对所形成的所有范围,而不论该范围是否单独公开了。例如,当公开了范围“1至5”时,所描述的范围应被解释为包括范围“1至4”、“1至3”、“1-2”、“1-2和4-5”、“1-3和5”等。当数值范围在本文中被描述时,除非另外说明,否则该范围意图包括其端值和在该范围内的所有整数和分数。

此外,本发明要素或组分前的不定冠词“一种”和“一个”对要素或组分的数量要求(即出现次数)无限制性。因此“一个”或“一种”应被解读为包括一个或至少一个,并且单数形式的要素或组分也包括复数形式,除非所述数量明显旨指单数形式。

本发明提供一种防冲孔铝化学抛光添加剂,以重量份计,所述抛光添加剂至少含有如下组分:

金属茂配合物15-40份

阴离子聚合物1-10份

溶剂100份;

所述金属茂配合物的结构式如下:

其中,M为化合价为+4的过渡金属,R为碳原子为1-6的饱和烃基;

金属茂配合物

所述金属茂配合物的结构式如下:

其中,M为化合价为+4的过渡金属,R为碳原子为1-6的饱和烃基;

作为本发明的一种优选的技术方案,所述金属茂配合物中过渡金属选自Ti、Zr、V中的一种。

微观上,铝制品表面存在着很多凹陷和凸起,凸起处铝的反应活性很高,优先被溶解。在表面凹陷处的铝被粘滞的扩散层所覆盖,抛光液中的H+需要穿过扩散层才能接触到铝制品表面,铝制品表面的铝离子需要穿过扩散层进入溶液内部。为了提高铝制品表面的光亮度和装饰效果,过去常采用硫酸-磷酸-硝酸的三酸抛光,其中的硝酸会在抛光过程中产生大量氮氧化物。近年来采用不含硝酸的两酸体系进行化学抛光,消除了氮氧化物的污染。由于硝酸是强氧化剂,对抛光效果有至关重要的影响,目前常用抛光添加剂有表面活性剂、润湿剂、缓蚀剂、金属离子等的混合物。虽然可以作为添加成分的物质种类比较多,但是从抛光产品质量的各个方面来看,全部有利的物质极少,多数情况下某些物质只能改善抛光质量的某一方面,而对其他方面没有作用,甚至还起相反作用。

本发明提供的金属茂配合物,在铝制品的化学抛光过程中作为金属离子氧化剂、表面活性剂、润湿剂、螯合剂以及缓蚀剂。

金属茂配合物是一种重金属盐类,其中金属中心M的化合价为+4价,具有一定的氧化能力。本发明提供的金属茂配合物的金属中心可以是TiIV、ZrIV、VIV中的一种。对于V而言,酸性溶液中V4+/3+、V4+/2+、V3+/2+、V2+/0的标准电极电势分别为0.34V、0.255V、-0.20V、-1.17V;对于Ti而言,Ti4+/3+、Ti4+/2+、Ti4+/0、Ti3+/2+、Ti3+/0、Ti2+/0的标准电极电势分别为0.1V、-0.5V、-0.86V、-0.9V、-1.37V、-1.63V;对于Zr而言,Zr4+/0的标准电极电势为-1.55V。而在酸性溶液中,Al3+/0的标准电极电势为-1.662V,TiIV、ZrIV、VIV的标准电极电势均要大于Al3+/0,能够将铝制品表面氧化。在铝制品被氧化的同时M被还原得到低价态,铝制品给出电子,电子从铝制品转移到金属茂配合物上。在反应点产生局部微电流,促进周围的铝溶解,起到了使表面平整的作用。

所述金属茂配合物的配体为邻二羟基环戊二烯和烃基二羧酸。环戊二烯负离子是具有芳香性的共轭环,含有5中心6电子的p键,每个碳原子的p电子垂直于分子平面,在整个环内自由移动。而苯环中的大p键为6中心6电子结构,环戊二烯负离子中的环电流密度要比苯环中的还要大。环戊二烯负离子能够给出p电子,是一个良好的p配体。p电子容易被极化,产生电荷分离,因此环戊二烯负离子在软硬酸碱理论中属于软碱。本发明采用的茂基为邻二羟基环戊二烯基,在抛光过程中,铝制品表面被氧化得到三价铝离子,金属茂配合物被还原之后,配位结构被破坏,其茂基配体能够和铝离子生成如下式所示的螯合物:

三价铝离子半径较小,3d轨道上没有电子,离子很难被极化,在软硬酸碱理论中属于硬酸。而氧原子电负性大,属于典型的硬碱。同时,邻二羟基和铝离子配位形成五元环,环戊二烯基具有芳香性,降低了p电子的能量,进而降低了螯合环的能量,有助于稳定Al离子的四面体结构。此时形成的螯合物在铝制品表面形成了一层扩散层,将铝制品表面和两酸体系分隔开,起到了缓蚀的作用。

金属茂配合物被还原后,其烃基二羧酸配体具有亲水和亲油两性基团,能够对铝制品表面起到润湿的作用,同时促进气泡快速析出,消除表面斑点的产生,提高工件质量。

烃基二羧酸配体中的R为碳原子为1-6的饱和烃基,可以是饱和链烃基,例如:甲基、乙基、丙基、异丙基、正丁基、异丁基、叔丁基、正戊基、1-甲基丁基、2-甲基丁基、3-甲基丁基、1-乙基丙基、1,2-二甲基丙基、正己基、1-甲基戊基、2-甲基戊基、3-甲基戊基、4-甲基戊基、1,2-二甲基丁基、1,3-二甲基丁基、1,1-二甲基丁基、2,2-二甲基丁基、3,3-二甲基丁基、2,3-二甲基丁基、1-乙基丁基、2-乙基丁基、1-乙基-2-甲基丙基、1,1,2-三甲基丙基、1,2,2-三甲基丙基;R也可以是饱和环烃基,例如:环己基、2-甲基环戊基、3-甲基环戊基。

作为本发明的一种优选的技术方案,所述烃基二羧酸配体为丁基丙二酸。

所述金属茂配合物的制备路线如下所示:

金属茂配合物的制备过程中所有操作使用标准的Schlenk技术,使用的溶剂在加入合适除水剂后于氮气气氛下回流24h以上新蒸得到。

步骤a:在100mLSchlenk瓶中加入0.01mol二氯二茂M(M=V、Ti、Zr)、0.044mol氯化亚铜和0.001mol三氯化铝,再加入30mL已除水除氧的四氢呋喃,维持反应体系在40-50°C,搅拌4-5h。之后过滤掉沉淀,向滤液中逐滴加入10mL过氧化氢,滴加完毕后在室温下继续搅拌1-2h。再将溶剂在真空下抽干,用四氢呋喃-乙醚体系重结晶,得到产物双-(邻二羟基茂)二氯M(M=V、Ti、Zr)。

步骤b:在100mLSchlenk瓶中加入0.02mol双-(邻二羟基茂)二氯M(M=V、Ti、Zr),再加入30mL四氢呋喃搅拌溶解。向反应瓶中加入0.025mol烃基二酸,再加入0.03mol乙醇钠。室温下搅拌5h后,将溶剂在真空下抽干。加入10mL二氯甲烷溶解沉淀,过滤去掉不溶的氯化钠。得到的滤液用乙醚洗涤3次,每次使用乙醚20mL。收集固体,在真空下干燥10h,即得本发明所述的金属茂配合物。

二氯二茂M(M=V、Ti、Zr)在水溶液可以解离出两个氯离子,第一个氯离子的解离速率很快,无法检测解离常数。第二个氯离子的解离半衰期时间分别为50min(Ti)、30min(Zr)、24min(V)。第二个氯离子的解离常数分别为4.2′10-2(Ti)、2.7′10-3(V)。茂基和V之间的配位作用要强于Ti、Zr,金属茂配合物的稳定性为V>Ti>Zr

较佳地,所述金属茂配合物的金属中心为钒。

以抛光添加剂中溶剂为100重量份计,所述金属茂配合物含量为15-40份。

阴离子聚合物

金属茂配合物中的邻二羟基环戊二烯基能够和溶液中的铝离子形成螯合物在铝制品表面形成第一层缓蚀层。由于这层缓蚀层带正电,能够通过静电吸附作用吸附阴离子聚合物。阴离子聚合物在抛光添加剂中作为缓蚀剂在第一层缓蚀层表面形成第二层缓蚀层。阴离子聚合物为具有一定黏度的聚合物,在溶液中扩散的速率较慢,同时也有效地减缓了第一层缓蚀层向溶液中扩散。阴离子聚合物和金属茂配合物一起产生协同作用,能够有效防止抛光过程中出现的冲孔、流痕和花斑现象,特别是针对喷砂件和拉丝件的铝制品抛光。此外,所述阴离子聚合物也具有分散作用。

本发明所述阴离子聚合物含有磺酰基或羧基。

作为本发明的一种优选的技术方案,所述阴离子聚合物选自聚丙烯酸或聚a-烯烃磺酸。

聚丙烯酸的单体可以选自丙烯酸、2-甲基丙烯酸、苯基丙烯酸、2-(三氟甲基)丙烯酸、对羟基苯基丙烯酸、2-呋喃丙烯酸以及2-氯丙烯酸中的一种。

聚a-烯烃磺酸由a-烯烃磺化之后再聚合得到。

a-烯烃是含1~20个碳原子的任何一种a-烯烃,具体如下:丙烯、1-丁烯,2-甲基-1-丙烯,1-戊烯,2-甲基-1-丁烯,3-甲基-1-丁烯,1-己烯,2-乙基-1-丁烯,2,3-二甲基-1-丁烯,2-甲基-1-戊烯,3-甲基-1-戊烯,4-甲基-1-戊烯,3,3-二甲基-1-丁烯,1-庚烯,2-甲基-1-己烯,2,3-二甲基-1-戊烯,2-乙基-1-戊烯,2,3,4-三甲基-1-丁烯,2-甲基-3-乙基-1-丁烯,1-辛烯,5-甲基-1-戊烯,2-乙基-1-己烯,3,3-二甲基-1-己烯,2-丙基-1-庚烯,2-甲基-3-乙基-1-庚烯,2,3,4-三甲基-1-戊烯,2-丙基-1-戊烯,2,3-二乙基-1-丁烯,1-壬烯,1-癸烯,1-十一碳烯,1-十二碳烯,1-十三碳烯,1-十四碳烯,1-十五碳烯,1-十六碳烯,1-十七碳烯,1-十八碳烯和1-十九碳烯。优选的是含4~12个碳原子的a-烯烃,其具体实例包括1-丁烯,2-甲基-1-丙烯,1-戊烯,2-甲基-1-丁烯,3-甲基-1-丁烯,1-己烯,2-乙基-1-丁烯,2,3-二甲基-1-丁烯,2-甲基-1-戊烯,3-甲基-1-戊烯,4-甲基-1-戊烯,3,3-二甲基-1-丁烯,1-庚烯,2-甲基-1-己烯,2,3-二甲基-1-戊烯,2-乙基-1-戊烯,2,3,4-三甲基-1-丁烯,2-甲基-3-乙基-1-丁烯,1-辛烯,5-甲基-1-戊烯,2-乙基-1-己烯,3,3-二甲基-1-己烯,2-丙基-1-庚烯,2-甲基-3-乙基-1-庚烯,2,3,4-三甲基-1-戊烯,2-丙基-1-戊烯,2,3-二乙基-1-丁烯,1-壬烯,1-癸烯,1-十一碳烯和1-十二碳烯。

所述阴离子聚合物优选为聚丙烯酸或聚甲基丙烯磺酸。

a-烯烃磺化过程中,通常会使用溶剂。该溶剂可以包括本领域技术人员已知的各种溶剂,例如,卤代烷烃如氯代烷烃,和环烷烃如环己烷等。

本发明所使用的磺化剂没有特别限制,只要所述磺化剂可以引入磺酸基团(-SO3H)即可。其实例包括三氧化硫、硫酸、发烟硫酸、氯磺酸、多烷基磺酸(例如,1,3,5-三甲基苯-2-磺酸,1,2,4-三甲基苯-3-磺酸,1,2,5-三甲基苯-3-磺酸,1,2,5-三甲基苯-4-磺酸,1,2,4,5-四甲基苯-3-磺酸,1,2,3,5-四甲基苯-4-磺酸,1,2,3,4-四甲基苯-5-磺酸和1,2,3,4,5,-五甲基苯-6-磺酸)等,其中优选氯磺酸(ClSO3H)。

在一种实施方式中,可以如下进行a-烯烃的磺化:在干燥的四口烧瓶中加入a-烯烃10~15份、二氯甲烷40~45份,在搅拌下使其完全溶解形成均相体系,然后通入N2,在0°C~35°C的温度下向上述均相体系中缓慢滴加一定量的磺化试剂,滴加完毕后保持温度继续反应约2小时。反应混合物静置分层,将下层反应物在0°C~50°C下加入到蒸馏水或去离子水中,白色细小颗粒析出,静置约24h,以使白色细小颗粒全部析出。采用常规得方法从上述混合物中纯化收集产物磺化a-烯烃,如:过滤,用蒸馏水或去离子水将滤饼洗至中性,抽干后在40°C~80°C的温度下减压烘干至恒重,即可制得磺化a-烯烃。

阴离子聚合物可以采用连续法或间歇法使用本领域技术人员已知的任何方法来进行制备,包括溶液聚合法,乳液聚合法和悬浮聚合法等。

本发明中使用的阴离子聚合物单体的聚合是通过引发剂引发,选用的引发剂可以是无机过氧类引发剂,例如过硫酸铵、过硫酸钠、过硫酸钾;偶氮类引发剂,例如偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈。

首先引发剂分解,形成初级自由基。得到的初级自由基进一步和单体反应,形成单体自由基。引发剂分解是吸热反应,活化能高,初级自由基与单体结合成单体自由基这一步是放热反应,自由基活性高,有相互终止的倾向。

为了得到低分子量的阴离子聚合物,需要对引发剂浓度和聚合温度两因素综合考虑。

例如:聚a-烯烃磺酸的合成方法如下,在装有搅拌器、回流冷凝管、恒压滴液漏斗的三口烧瓶中加入原理a-烯烃磺酸、次磷酸钠和水,搅拌溶解后将反应体系加热到70°C。于另一烧瓶中加入过氧化苯甲酰并用DMF溶解,逐滴加入到三口烧瓶中,滴加时间约1.5h。滴加完毕后,将反应温度升高至75°C。继续反应2h后再将温度升至80°C,继续反应1h后停止加热。待溶液冷却到室温,减压蒸馏后得到聚a-烯烃磺酸。

以抛光添加剂中溶剂为100重量份计,所述阴离子聚合物含量为1-10份。

阴离子聚合物的分子量也是影响其缓蚀效果的因素之一,本发明中的阴离子聚合物重均分子量小于5000时,形成的第二层缓蚀层不明显,很容易被破坏,无法减缓第一层缓蚀层向溶液内扩散。当所述阴离子聚合物的重均分子量大于10000,形成的第二层缓蚀层粘度增大,抛光后会在基材表面产生冲孔和流痕,影响到抛光效果。

作为本发明的一种优选的技术方案,所述阴离子聚合物的重均分子量为5000-10000。

分子量的测定

需要说明的是,在本说明书中,重均分子量是使用凝胶渗透色谱(GPC)测定的保留时间(保留容量),将在同一条件下测定的分子量已知的标准聚苯乙烯的保留时间(保留容量)换算成聚苯乙烯的分子量而求得的值。具体来讲,作为凝胶渗透色谱装置,使用4根“TSKgelG-SWXL”、“TSKgelG-2000SWXL”、“TSKgelG-3000SWXL”、及“TSKgelG-4000SWXL”(商品名,均为日本东曹达公司生产),作为检测器使用示差折射仪,流动相:四氢呋喃、测定温度:40℃、流速:1mL/min的条件下进行测定。

溶剂

在酸性铝化学抛光液中,主要成份为硫酸和磷酸,本发明提供的抛光添加剂的溶剂为磷酸和焦磷酸。焦磷酸为正磷酸脱水缩合而成,酸性要比磷酸更大。表面的负电荷密度降低,更容易解离出质子,能够稳定金属茂配合物。

作为本发明的一种优选的技术方案,所述磷酸和焦磷酸的质量比为0.2-5:1。

硫酸铈

作为本发明的一种优选的技术方案,所述抛光添加剂还含有硫酸铈。在金属茂配合物和铝制品发生氧化还原反应的过程中,Ce3+起到平衡电荷的作用,其含量较少时所起的效果并不明显。Ce3+/0的标准电极电势为-2.336V,比Al3+/0的标准电极电势要小,Ce3+不能将Al3+氧化,因此Ce3+含量较多时对抛光效果没有有利影响。本发明的申请人在经过大量试验后得出,Ce3+和金属茂配合物的摩尔比约为1的时候,抛光效果最好。

作为本发明的一种优选的技术方案,所述硫酸铈与金属茂配合物的摩尔比为0.8-1.2:1。

制备方法

所述抛光添加剂的制备步骤为:将磷酸和焦磷酸按照一定质量比混合,搅拌均匀后加入金属茂配合物、阴离子聚合物、硫酸铈,在100-150°C的温度范围内搅拌直至完全溶解。

本发明还提供一种铝制品化学抛光方法,包括如下步骤:

(1)将上述的抛光添加剂加入到抛光液中;

(2)加热抛光液,使抛光温度升至80-120°C,然后保温;

(3)铝制品经脱脂、水洗、酸洗和水洗后,浸入抛光液中,抛光时间为10-120s;

(4)将取出后的铝制品悬空静置,淋洗,干燥。

抛光温度和抛光时间是保证化学抛光质量最基本的参数。抛光温度太低或抛光时间太短时,抛光后光亮度不够高,而抛光温度太高或抛光时间太长时,铝制品表面会产生麻点,甚至出现冲孔。缩短静置时间可以防止冲孔和流痕的产生,但是过短的静置时间不利用工人操作。

作为本发明的一种优选的技术方案,所述的抛光方法中步骤(2)中抛光温度为100-110°C,步骤(3)中抛光时间为90-180s,步骤(4)中静置时间为30-90s。

本发明提供的一种抛光添加剂中所含有的金属茂配合物在抛光过程中作为金属离子氧化剂、表面活性剂、润湿剂、螯合剂以及缓蚀剂。因此在抛光过程中,该抛光添加剂只需要很少的量,就能大幅提高抛光效果,并且没有麻点、冲孔、流痕、花斑的现象的产生。

作为本发明的一种优选的技术方案,所述抛光添加剂和抛光液的重量比为0.05-0.1:1。

评价方法

抛光后金属表面质量的评价指标主要有三项:金属失重率;金属表面反射率;点腐蚀状况。

金属失重率的检测:样片在抛光处理前后两次称量的重量差,失重率的计算公式为:

W=(M1-M2)/M1′100%

W为失重率,M1为抛光前样片的质量,M2为抛光后样片的质量。

金属表面反射率:抛光后对抛光样片用岛津UV3600紫外可见近红外光谱仪测试反射率,波长范围为450-750nm,以反射率为100%的镜面作为参比。

点腐蚀状况:目测抛光后样片的表面腐蚀麻点、冲孔和流痕状况,根据麻点、冲孔和流痕出现状况评价分为极少、较少、少、多、较多、极多六个程度。

在下文中,通过实施例对本发明进行更详细地描述,但应理解,这些实施例仅仅是例示的而非限制性的。如果没有其它说明,所用原料都是市售的。

A1双-(邻二羟基环戊二烯)丁基丙二酸钒

A2双-(邻二羟基环戊二烯)丁基丙二酸钛

A3双-(邻二羟基环戊二烯)丁基丙二酸锆

B1聚丙烯酸(重均分子量5000)

B2聚甲基丙烯磺酸(重均分子量10000)

B3聚丙烯酸(重均分子量8000)

B4聚丙烯酸(重均分子量1000)

B5聚甲基丙烯磺酸(重均分子量15000)

C硫酸铈

D1磷酸

D2焦磷酸

将抛光添加剂按一定重量比加入至市售抛光液中。

实施例(以重量份数计)

以上所述,仅为本发明的较佳实施例而已,并非用于限定本发明的保护范围。凡是根据本发明内容所做的均等变化与修饰,均涵盖在本发明的专利范围内。

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一种防冲孔铝化学抛光添加剂,以重量份计,所述抛光添加剂至少含有金属茂配合物15-40份,阴离子聚合物1-10份,溶剂100份。所述阴离子聚合物含有磺酰基或羧基,所述溶剂为磷酸和焦磷酸的混合物。本发明涉及一种抛光添加剂及其应用,尤其涉及一种用于铝、铝合金、铝氧化物以及铝合金氧化物的防冲孔铝化学抛光添加剂及其应用。。

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