網(wǎng)站寄語：銅制件在化學拋光過程中產(chǎn)生黃煙，主要是由于酸洗溶液中的酸與銅發(fā)生氧化反應(yīng)，生成二氧化硫（SO2）或其他氮氧化物（如NO2）等氣體，這些氣體排放到空氣中就形成了黃煙。那么，怎么去除銅化學拋光的黃煙，以下文章來科普。
01 前言
化學拋光可提高銅及其合金制件的光亮度。傳統(tǒng)的化學拋光是在濃硫酸-硝酸-鹽酸中進行的，其中硝酸的體積分數(shù)高達400～500mL/L，拋光時有大量氮氧化物氣體逸出，不僅嚴重污染環(huán)境，而且危害人體健康。
多年來，許多同行探索低硝酸或無硝酸化學拋光工藝，即無黃煙化學拋光工藝，取得了成效?，F(xiàn)對該工藝做簡單介紹。
02 銅及其合金化學拋光機制
與鋼鐵件、不銹鋼件的化學拋光一樣，銅及其合金化學拋光液由腐蝕劑、氧化劑(鈍化劑)及添加劑組成。在一定工作條件下，各種成分協(xié)同作用，銅及其合金表面的氧化物不斷被溶解，并在其表面形成類似于電化學拋光產(chǎn)生的鈍化膜或黏膜。
由于工件表面粗糙度存在差異，在凹處鈍化膜活性小或黏膜厚，使得凸處的溶解速率較大，凹處的溶解速率較小，從而工件表面不斷整平而變得平滑、光亮。
人們稱之為鈍化膜理論或黏液膜理論。
03 化學拋光液各組分對拋光效果的影響
1 腐蝕劑
化學拋光 液 中 的 腐 蝕 劑 有 硫 酸、硝 酸、過 氧 化氫、磷酸、鹽酸等。它們的主要作用是溶解銅及其氧化物。
在低硝酸化學拋光液中，硫酸除了溶解銅及其表面的氧化物，還與硝酸鹽反應(yīng)生成硝酸。
除此之外，由于硫酸的加入導致化學拋光液的黏度增大，阻礙了 Cu2+ 從金屬表面向溶液本體的擴散，從而減緩銅的溶解。硫酸的體積分數(shù)過低，化學拋光液的黏度小，不易形成黏膜，無拋光效果。硫酸的體積分數(shù)過高，金屬表面容易過腐蝕。在低硝酸化學拋光液中，硫酸的體積分數(shù)通?？刂圃?00～450mL/L。
在低硝酸化學拋光液中，硝酸的作用與硫酸的作用類似，不過其體積分數(shù)僅為40～50mL/L。常用硝酸鈉、硝酸鉀、硝酸銨等硝酸鹽代替硝酸，它們的質(zhì)量濃度可在80～120g/L范圍內(nèi)。
2. 氧化劑(鈍化劑)
氧化劑的作用是在工件表面形成鈍化膜，抑制工件表面的腐蝕速率。常用的氧化劑有硝酸、過氧化氫、三氧化鉻等。
硝酸是一種強氧化劑，濃硝酸與銅反應(yīng)產(chǎn)生NO2，而稀硝酸則被還原產(chǎn)生 NO。
過去的經(jīng)驗是，硝酸的體積分數(shù)大，產(chǎn)生的黃煙就多，工件表面光亮度就高。在低硝酸化學拋光液中只有加入適量的添加劑才能獲得光亮的拋光表面。
在低硝酸化學拋光液中硝酸的體積分數(shù)或硝酸鹽的質(zhì)量濃度只有控制在[敏感詞]范圍內(nèi)，才能獲得[敏感詞]的拋光效果。
在含有過氧化氫的酸性化學拋光液中，過氧化氫是一種強氧化劑。過氧化氫如遇到更強的氧化劑(如高錳酸鉀、三氧化鉻等)，則過氧化氫為還原劑。過氧化氫無論作為氧化劑還是還原劑，其反應(yīng)產(chǎn)物都是氧氣和水，因而有益于環(huán)保和安全。
3. 添加劑
在低硝酸及其鹽類的化學拋光液中常需要加入添加劑。其中有緩蝕劑(如明膠等)，它容易吸附在工件表面，抑制介質(zhì)對工件的腐蝕。它與增稠劑(如聚乙二醇等)協(xié)同作用，才能達到長期穩(wěn)定的效果。
在低硝酸及其鹽類的化學拋光液中加入由非離子型表面活性劑及陰離子型表面活性劑組成的復(fù)合型表面活性劑是十分必要的。
它的作用是在拋光液表面形成很厚的泡沫，抑制酸霧，特別是將產(chǎn)生的氮氧化物被液體所吸收利用。
復(fù)合型表面活性劑在工件表面形成黏膜吸附層，有利于工件表面微觀整平，提高光亮度和均勻 度。表 面 活 性 劑 在 硫 酸-低硝 酸 體 系化學拋光液中對于減緩金屬腐蝕、提高拋光質(zhì)量、擴大拋光工藝范圍，都有積極的作用。
04 實際應(yīng)用舉例
1 低硝酸及其鹽類化學拋光
配 方 一：硫 酸 (ρ=1.84 g/cm3 )400～450mL/L，硝酸(ρ=1.40g/cm3)40～50 mL/L，鹽酸(ρ=1.19g/cm3 )3～6 mL/L，添 加 劑 20～30mL/L，25～35 ℃，15～60s。
配方二：硝 酸 鈉(或 硝 酸 銨、硝 酸 鉀)80～100g/L，氯化鈉8～10g/L，添加劑20～30mL/L，25～35 ℃，15～60s。
2 硫酸-過氧化氫體系無硝酸化學拋光
這類化學拋光液無氮氧化物污染，可以獲得鏡面的拋光效果，用于錫磷青銅、黃銅、鈹青銅之類的銅合金拋光。
這種工藝的不足之處在于拋光過程中由于熱量產(chǎn)生使溫度升高，使得拋光時間不易掌握，容易過腐蝕，并使得過氧化氫分解過快。
配方：過氧化氫180～210mL/L，硫酸25～35mL/L，甲醇 70～80 mL/L，尿 素 5～8g/L，30～40 ℃，1～2min。
05 拋光之后的抗蝕處理
工件經(jīng)化學拋光之后，為提高其抗蝕及防變色能力，常常采用鈍化及封閉處理。目前大多采用銅的特效緩蝕劑———苯并三氮唑進行處理。具體配方為：苯并三 氮 唑 5～10g/L，乙醇 50～100 mL/L，OP-10微量，50～60 ℃，浸3～4min。浸漬后用去離子水清洗并在50～60℃下干燥。如有特別要求，還可涂覆有機涂層。
這里再介紹一個具有拋光作用的鈍化液配方：
過氧化氫60～100mL/L，草酸30～50g/L，苯并三氮唑0.2～0.4g/L，氫氧 化 鈉15～20g/L，pH 值3～4，30～40 ℃，1～3min。經(jīng)上 述 處 理 的 工 件 可進行二次鈍化處理(苯并三氮唑0.05～0.15g/L，50～60 ℃，浸2～5min)，以進一步提高抗蝕及防變色效果。
通過以上的方法，可以有效地去除銅化學拋光黃煙問題，并提高拋光效果和工件的抗蝕及防變色能力。
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