3.4　化學拋光

化學拋光是通過添加劑控制化學反應，使金屬表面微觀突起部分的溶解速率大于微觀凹洼處的溶解速率，從而使表面拋光。因此，拋光液的組成對拋光質量起著決定的作用。

化學拋光的優點如下。

①適應性強。可以處理形狀復雜的零件，能使不銹鋼內外表面都可獲得均勻的光潔度。

②操作簡單，生產效率高。

③所用設備簡單，價格便宜。

化學拋光的缺點是：化學拋光表面質量略差于電化學拋光。

3.4.1　化學拋光溶液組成及中低溫工藝條件

不銹鋼化學拋光溶液組成及中低溫工藝條件見表3-1。

3.4.1.1　配方1

本配方中不使用硝酸，而只使用硝酸鈉60g/L，代替硝酸，從而消除傳統的三酸拋光液，消除對環境和人體健康的危害。該配方具有拋光效果好、出光速率較快、無黃煙等優點?；瘜W拋光的工藝流程是：脫脂（脫脂液為常規堿性除油液，常溫下除油15min）→水洗→化學拋光→水洗→中和（5％碳酸鈉溶液）→水洗→干燥（或后序其他工作）。

（1）磷酸。磷酸在化學拋光過程中既能起溶解作用，又在不銹鋼表面生成一層不溶性磷酸鹽轉化膜，可以有效地抑制不銹鋼的過度溶解，當磷酸超過150mL/L時，會增大不銹鋼表面的磷酸鹽轉化膜的厚度，抑制溶解反應的進行，不能達到拋光效果。當磷酸濃度低于90mL/L時，不銹鋼表面磷酸鹽轉化膜不連續，不能抑制不銹鋼表面在鹽酸和硝酸的作用下發生過腐蝕。實驗結果表明，磷酸在120mL/L時的拋光質量最優，表面接近鏡面光亮，能看清人的五官。

（2）硝酸鈉。取代了原來使用的硝酸，避免添加過程中產生黃煙，還可有效地除去不銹鋼表面上的氧化層。硝酸鈉低于40g/L時，氧化層難以除去，表面含有蝕坑和麻點出現。當硝酸鈉超過80g/L時，對不銹鋼表面會產生鈍化作用，使溶解速率降低，會產生黃煙，表面光亮度下降。實驗結果表明，硝酸鈉為60g/L時，拋光質量最好。

（3）鹽酸。用于除去不銹鋼表面上的氧化層。當鹽酸低于40mL/L時，氧化層去除不完全，拋光效果不理想；當鹽酸超過80mL/L時，不銹鋼表面會產生過腐蝕，拋光性能降低，且酸霧揮發嚴重。實驗結果表明，當鹽酸為60mL/L時，拋光質量最佳，表面接近鏡面光亮，反射能看清人的五官。

（4）添加劑。在拋光過程中起著十分重要的作用，對拋光速率和拋光效果有很大的影響。添加劑由烏洛托品、聚乙二醇、二甲基硅油、十二烷基二苯醚二磺酸鈉按1:3:1:1的質量比復配而成。配制方法是：首先選取50g烏洛托品溶于1L水中，然后按質量比依次添加其他三種藥品，烏洛托品起緩蝕作用，防止拋光過程中產生過腐蝕；聚乙二醇是大分子有機物（M6000），起到黏度調節和抑制酸霧作用；二甲基硅油起消泡作用；十二烷基二苯醚二磺酸鈉在不銹鋼表面形成吸附層，起到增光作用。實驗結果表明，復合型添加劑控制方便，添加簡單，有效提高拋光效果，添加量以15mL/L為宜。

（5）溫度。當80℃時，拋光速率快，但易產生過腐蝕，拋光液使用壽命較短。當低于50℃時，拋光速率慢，表面呈霧狀，拋光效果較差。以60℃時的拋光效果最好，接近鏡面光亮，可照見人影。

（6）時間。拋光時間過長，生產效率低，腐蝕量大，拋光液消耗量增加。拋光時間應控制在3～5min為宜。如果在最佳溫度和在此時間內得不到最佳拋光效果，表明溶液成分有變化，應作適應調整，或化學分析后調整再操作，才能保持最佳效果。

3.4.1.2　配方2

本配方含有鹽酸和雙氧水，雙氧水比較不穩定，加有聚乙二醇，作為穩定劑和光亮劑，在室溫下操作。在時間上拋光光亮即可取出，依靠雙氧水的氧化作用，如果雙氧水的光亮作用不足，應即時補加，以保持其光亮作用。本配方不含磷酸、硝酸、硫酸，也可作為清潔生產的無害化配方。鹽酸廢物被堿中和后以氯化鈉無害化排出。本化學拋光只能滿足一般的光亮要求。如果要求鏡面光亮，一般都要先進行機械拋光，再采用電解拋光才能達到鏡面光亮。

3.4.1.3　配方3

本配方為三酸體系化學拋光、不銹鋼制品在加工過程中表面生成黑色氧化皮時，經過常規堿性化學除油后即可進行化學拋光。

（1）磷酸。當磷酸在80～120g/L時，拋光效果較好；過高，超過170mL/L時，抑制溶解反應，使黑色氧化皮難以除去；而≤60mL/L時，磷化膜不連續，難以抑制表面被硝酸和鹽酸過溶解。

（2）硝酸。在其他成分適中時，硝酸在40～80mL/L時可得光亮、平整的拋光面。

（3）鹽酸。用于除去不銹鋼表面的黑色氧化皮。在其他成分適中時，鹽酸含量在80～120mL/L時，拋光效果最好，過高則光亮度下降。

（4）亞硝酸鈉。在其他成分正常的情況下，亞硝酸鈉的含量為1～1.5g/L，溫度在室溫，時間為5～10min時的光亮度最好。當其含量達2.0g/L時，氧化氮大量逸出，污染環境。

（5）添加劑。十六烷基氯化吡啶適量（1～3g/L）時可得極佳光亮度的拋光面。苯甲酸鈉作為緩蝕劑，尿素則抑制氮氧化物的產生。

（6）時間和拋光溫度。溫度在50～60℃時，拋光時間短，可得到較好的效果，但加熱后難以控制，在室溫下也可獲得同樣的拋光效果，故選擇室溫。此時拋光時間在5～10min，也便于控制。

3.4.1.4　配方4

本配方是不使用三強酸，而是在pH等于3～4的范圍內操作的，有利于過氧化氫的穩定，充分發揮其拋光作用，在工藝流程中要除油（常規堿性除油去凈為止）和酸洗（鹽酸100mL/L，加六次甲基四胺1g/L，室溫，15～20min），然后進行化學拋光。拋光后要用碳酸鈉5g/L溶液中和20min。

（1）氟化氫銨。主要是對Fe2+配位成配位離子（Fe2+成［FeF6］3-）。在其他成分存在下，氟化氫銨10～14g/L均可使拋光表面光亮如鏡，可選取12g/L。

（2）雙氧水。是強氧化性的弱酸，實驗拋光溶液的pH為2～3，恰為雙氧水的穩定pH。雙氧水與氟化氫銨共同作用的結果使拋光效果變好。在雙氧水未加時，只有其他成分，表面無拋光的變化；當加到20mL/L時，表面略發黑；當雙氧水加到60～140mL/L時，拋光表面為光亮如鏡。從成本和時間考慮，取80mL/L為宜。

（3）尿素。起增溶作用，避免大量氣泡逸出，使反應穩定，在其他成分存在下，尿素在8～14g/L時都可獲得光亮如鏡的表面?？蛇x取10g/L為宜。

（4）苯甲酸鈉。其在拋光液中起緩蝕作用。在其他成分常規含量下，苯甲酸鈉以0.96g/L為宜。

（5）草酸。拋光液中沒有草酸，鐵不能充分溶解。草酸在2～4g/L時均可使拋光表面光亮如鏡，以取3g/L為宜。

（6）十二烷基苯磺酸鈉。主要起潤濕作用。在其他成分存在下，十二烷基苯磺酸鈉0.4～1.0g/L均可獲得光亮如鏡的拋光表面。以選取0.5g/L為宜。

（7）時間與溫度。拋光時間小于3min，拋光效果不明顯，時間超過15min，拋光過度，有銹跡麻坑出現，一般以5～10min為好，溫度以室溫為好，過高，會使雙氧水和草酸分解，使拋光液失效。故最好是現用現配，失效后重配。

3.4.1.5　配方5

也是在常溫下使用雙氧水和鹽酸并加有自制的添加劑，加水各占1/4質量分數。也可獲得較好的光亮效果。

（1）雙氧水。拋光液光亮的形成效果是依靠適量的雙氧水在溶液中產生Fe3+，形成黏性膜，以達到光亮效果。雙氧水含量過高，會加速Fe2+向Fe3+的轉化，使黏性膜轉弱或消失，使不銹鋼表面溶解加快，造成過腐蝕，使光亮度降低。雙氧水的用量為30～50mL。

（2）鹽酸。鹽酸用量在10mL之內時，化學溶解作用較小，產生的Fe2+少，因而轉化成Fe3+的數量也較少，不能滿足拋光所需形成黏性膜的要求，拋光效果較差。當鹽酸用量超過20mL后，拋光效果較好。但超過30mL后，失重較多，使拋光成本增加。故其用量以20～30mL為好。

（3）添加劑。為一種易溶于水的無機物，其陰離子能與從不銹鋼中溶解出來的鐵離子、鎳離子、鉻離子絡合，從而控制和穩定腐蝕化學反應，并形成拋光所要求的黏性膜。有關添加劑的組成可向南京工業大學材料學院陳步榮、周永璋咨詢（210009）。在基礎配方：雙氧水20～30mL、鹽酸20～30mL、水20～30mL、添加劑的用量在20～30mL時，光亮效果最好。添加劑量達到40mL時，光亮作用反而下降，且腐蝕失重迅速上升。

（4）水。水的用量應控制在20～30mL，水量過高，表面光亮效果下降；水量過低，表面雖光亮但不均勻，且腐蝕失重較大，拋光成本增加。故水量也應嚴格控制。

3.4.1.6　配方6

本拋光液適用于304不銹鋼（0Cr18Ni9）。

（1）磷酸。既起溶解作用，又形成不溶性磷酸鹽轉化膜，使出現的微觀表面凸出峰面優先溶解而達到光亮效果，其最佳含量為110mL/L。含量過低，抑制不了鹽酸和硝酸的過溶解，使表面無光澤；其含量過高，使磷酸膜太厚，抑制溶解反應的進行，從而導致氧化皮難以除去，不產生新的光潔表面。

（2）硝酸。其含量過低，拋光面粗糙發灰、麻點；含量過高，不銹鋼表面易形成鈍化膜，從而使光亮度下降，并產生大量酸霧。其最佳含量為60mL/L。

（3）鹽酸。起溶解作用。其最佳含量為140mL/L，含量過低，溶解速率慢；含量過高，溶解腐蝕加劇，都得不到滿意的效果。

（4）添加劑共有三種，即LBXQ-10A（開缸劑）LBXQ-10B（光亮劑）和LBXQ-10C（輔助光亮劑），由濟南市山東省機械設計研究院研制。需要者可向該研究院購買（濟南市濟濼路129號，250031，電話0531-85957193）。三種添加劑的作用如下。

①A劑。又稱開缸劑，主要作用是對新配拋光液起老化作用，促使磷酸鹽轉化膜的形成，從而抑制磷酸對金屬的過溶解作用。新配拋光液添加5～6g/L即可。

②B劑。又稱光亮劑，含多元醇、緩蝕劑、酚黃、無機鹽等成分，以40mL/L為佳。含量過低，光亮效果差，在補加光亮劑后，如再次拋光時，先將返工件在15％鹽酸內放置數分鐘后再拋光，含量過高，會降低拋光速率。

③C劑。又稱輔助光亮劑，含有多種表面活性劑，其主要作用是與光亮劑協同，保證不銹鋼表面潔凈光亮，抑制不銹鋼表面產生灰膜，C劑還有防止酸霧逸出的作用。以10mL/L為佳。

（5）溫度。拋光液溫度以（70±5）℃為宜。溫度過低，拋光溶解反應速率緩慢，不銹鋼表面氧化皮難以除去，拋光效果差。溫度過高，拋光反應太快，不易控制，能耗較高。硝酸、鹽酸易分解外逸，致使污染環境，又降低拋光液有效成分?；瘜W拋光是放熱反應，其釋放熱量與拋光載荷有關，即拋光件表面積與拋光液體積之比有關，即載荷愈大，其釋放熱量愈大?；瘜W拋光所釋放的熱量要大于拋光槽所散失的熱量及工件帶走的熱量，因此，在拋光時不僅要停止加熱，還要進行冷卻?？蛇x用聚四氟乙烯管、鈦管，起始時作為蒸氣加熱管，拋光溫度上升時又可通入冷卻液作為降溫冷卻管，以控制拋光液的溫度不超過80℃。為了使拋光液具有一定的壽命，根據處理工件面積（m2）來計算槽液體積，用于304類型不銹鋼，每升可拋光0.5m2。當用于1Cr18Ni9Ti不銹鋼，拋光時間采用2min，其使用壽命長達1.2m2/L。因此，適當大的體積而較低的載荷，使拋光液的溫度比較穩定，使用拋光液的周期（壽命）也較長，溶液拋光載荷應控制。如1個日處理量1Cr18Ni9Ti不銹鋼為100m2的拋光量，則日耗體積為83L，如要使使用壽命為3d：則：100m2÷1.2m2/L×3d=250L。如拋光304、316不銹鋼，壽命可延長一倍。

（6）時間。拋光時間取決于不銹鋼的表面狀況。一般情況下以2～5min為宜，即可獲得非常光亮的鏡面光潔度。時間少于2min，拋光效果不理想，時間過長，多于5min，易產生過腐蝕。新配的拋光液，各種成分均處于上限，時間可取上限2min。如果拋光一段時間后，各成分會消耗至下限，時間可適當延長至下限（<5min）。各成分低于下限，則可適當調整或更換。

（7）工藝流程。拋光表面在拋光前務必進行化學去油，可采用常規的堿性化學除油溶液在常溫或中溫中除油，將表面除盡油漬和其他污物后經流動水清洗后即可進行化學拋光?；瘜W拋光液屬強酸性，要用流動水立即沖洗凈，然后進行中和，用2％碳酸鈉溶液浸洗，然后用熱水清洗，如果需要長期保存，還要進行化學鈍化，再冷水清洗，最后烘干。

3.4.1.7　配方7

本配方可適用于69111不銹鋼零件的化學拋光，表面被拋光溶液浸蝕和整平，獲得比較光亮的表面。69111不銹鋼是屬于半奧氏體沉淀不銹鋼，由于它易于加工成型，且經冷作硬化時效處理能獲得優良的機械性能，且具有優良的化學穩定性。為了有效地去除加工過程如冷沖壓中產生的毛刺、機械劃傷，應力層加熱處理過程中生成的氧化物等，改善表面粗糙度，本配方的化學拋光工藝效能高，成本低、操作簡單，有較高的拋光速率，拋光溶液具備一定的致鈍性，以保證零件基體不易產生過腐蝕和大量滲氫，同時還具備高的化學穩定性、較小的溫度波動和一定的黏度等性能。

（1）預處理。化學拋光前零件必須認真地在堿性化學除油溶液（氫氧化鈉20～30g/L，碳酸鈉30～40g/L、磷酸三鈉30～40g/L，OP-10乳化劑3～5g/L）中，溫度60～80℃、時間10～15min徹底除去表面油污，使表面潔凈，然后在流動水洗凈后，將零件在30％～50％的鹽酸中預浸蝕1min，這是為了延長化學拋光溶液的使用壽命。

（2）化學拋光。小零件可放在塑料籃子內、大零件可用尼龍繩吊掛，以減少對化學拋光溶液中金屬離子的積累，避免化學拋光溶液過早老化。當化拋液中的金屬離子如Fe2+為50g/L、三價鉻為Cr3+20g/L時，表明拋光溶液已老化，只能全換或部分更換，才能確?；瘜W拋光正常進行。在老化之前，化學拋光進行中，鹽酸、硝酸消耗較多，應及時補充至工藝范圍內。

（3）溫度。可在室溫下操作，溫度在25℃為宜。開始拋光時溫度偏低，化學拋光速率慢。冬季溫度過低，易使零件表面致鈍面停止化學拋光的進行，此時應用鹽酸溶液活化零件表面后才可繼續進行化學拋光。當溫度升高時，化學拋光速率明顯加快?；瘜W拋光是個放熱反應，溫度會持續上升，操作中會放出鹽酸白色蒸氣和氧化氮棕色氣體，基體金屬以高價離子形式溶解，產生過腐蝕現象，導致零件報廢，故應采取降溫措施，暫停工作。

（4）后處理。零件經化學拋光后，需經流動水清洗干凈，并在5％的碳酸鈉水溶液中進行中和，除去表面帶有的酸跡。實踐檢驗，69111不銹鋼零件化學拋光去除量為1～5μm，一般不會造成超差。本工藝工效高，操作方便，溶液穩定，成本低，適用于形狀復雜的零件。

3.4.1.8　配方8

本配方為高性能環保不銹鋼拋光劑，拋光后工件表面可達到鏡面光亮效果，且廢水處理簡單，處理后對環境無污染。

（1）磷酸。主要增加拋光液黏度，在不銹鋼表面形成黏性膜和鈍化膜，可使不銹鋼表面達到平整和拋光功效。其含量低只有腐蝕作用，其含量過高，表面鈍化，達不到拋光目的。磷酸含量控制在250～340g/L時，拋光效果最佳。

（2）鹽酸。主要起溶解作用。單獨的鹽酸對不銹鋼不起溶解作用，與硝酸等相結合才有溶解能力。鹽酸在290～360g/L之間，表面拋光均勻，光亮度高；其含量高，腐蝕增大；含量低，腐蝕降低。

（3）冰醋酸。為弱腐劑，與鹽酸共同起腐蝕作用，降低溶液的腐蝕能力，使不銹鋼表面腐蝕均勻。使用硫酸代替冰醋酸、拋光均勻程度稍差。冰醋酸含量高低對拋光效果影響不大，為了節約成本，一般控制在150～240g/L為宜。

（4）硝酸鈉。為強氧化劑，在拋光液中代替硝酸，使用比較方便。其作用是溶解表面形成的鈍化膜，對表面有增光作用。以120～150g/L較好。含量高，反應速率快，生產效率高，但不易控制。含量低，速度慢，效果較差。

（5）復合表面活性劑。復合表面活性劑是由多種表面活性劑及其他有特效成分的化合物經過實驗而組成的，控制方便，添加簡單，能有效地提高拋光效果。其添加量在10～15g/L，工件要求達到鏡面或近似鏡面效果時添加量可增加到20g/L。復合表面活性劑的組成：起光亮作用的有有機胺、明膠、苯甲酸、水楊酸、磺酸和各種苯二酚等，添加量為3～5g/L；起黏度調節作用的有丙二醇、纖維素醚和聚乙二醇等，添加量為5～10g/L；起緩蝕作用的有六亞甲基四胺、若丁、有機胺等，添加量為0.1％～1.0％；起消泡作用的有磷酸三丁酯、二甲基硅油和醇類物質，添加量為0.01％～0.1％?？傊?，復合表面活性劑可以在工件表面產生吸附黏膜，增強浸潤效果，而且起緩蝕、增光、消泡等作用，可使反應平穩的進行。復合表面活性劑可向研制者屈戰民求購（西安眉塢化工紙業有限公司，710301）。

（6）溫度?；瘜W拋光的反應速率同溶液溫度幾乎呈正比，溫度越高，對材料的溶解能力越強，反應速率越快，當溫度低于50℃，反應速率非常慢，幾乎無拋光作用。溫度在75～85℃為宜。

（7）攪拌。在拋光過程中，表面會產生許多氣泡，若不進行攪拌，工件凹部和內側由于氣泡滯留，產生拋光不均勻，出現過腐蝕、條紋狀拋光表面。若攪拌速率過快，使泡沫增高，溶液有效高度降低，工件局部在泡沫中拋光，影響整體表面拋光效果。實踐證明，攪拌采用移動的方式，以8～12次/min為宜。

（8）化學拋光工藝流程?；瘜W除油（磷酸3kg、無水檸檬酸4kg，甲基乙基酮3kg），OP-10（辛基酚聚氧乙烯醚2kg，水88kg）→流動水洗→浸蝕（奧氏體適用：硫酸150～180g/L，硝酸鈉40～50g/L，氯化鈉10～20g/L，溫度60～80℃，時間5～8min；若為馬氏體適用：硝酸140～150mL/L，磷酸100～120mL/L，室溫，時間5～10min；表面若殘留有含碳灰渣，可用超聲波去除或用硫酸30～50g/L，鉻酐80～100g/L，氯化鈉2～4g/L，室溫處理5～10min）→流動水洗→化學拋光。

3.4.1.9　配方9

這是以雙氧水和草酸配合的不銹鋼化學拋光劑，硫酸含量為0.1g/L，僅起著調整酸度的作用。十二烷基苯磺酸鈉起潤濕作用，使拋光均勻。加溫至50℃，以提高拋光速率。本拋光液采用無毒物質作為主要成分，牟培興曾用此液作為手表軸齒化學拋光工藝實驗作了總結［9］。

3.4.1.10　配方10

本配方均不含各種強酸，解決廢水排放、環境污染和處理成本高的問題，所獲得的表面光亮度為一般。通過加溫和延長時間可提高亮度。

3.4.2　高溫型不銹鋼化學拋光液

在不銹鋼化學拋光液中加入添加劑的目的是使拋光面變得更加光亮。在磷酸和硫酸組成的拋光液中，添加硝酸、鹽酸后可提高對不銹鋼中的鎳的溶解能力，但它們易于分解，放出氧化氮和鹽酸，對環境不利，且溶液老化失效快，因此，不宜多加或使用。

3.4.2.1　硫酸型拋光液［20］

在硫酸型拋光液中選用黏性大的磷酸作為不銹鋼拋光液的基礎，這是不可或缺的，它對添加劑的影響較小。在拋光液中，選用的添加劑大都是各種硫酸鹽。硫酸型化學拋光液的基本組成是：

硫酸　　　　　　　　　60mL　　液溫　　　　　　　　　200℃

磷酸　　　　　　　　　20g

添加量：適量。如下列各種硫酸鹽大都不溶于濃硫酸和濃磷酸中。添加時要將添加劑制成飽和水溶液、再加入硫酸、磷酸混合液中。常用的添加劑有以下幾種。

（1）硫酸鹽。

①硫酸鉻［Cr2（SO4）3］。加入2g時，對25Cr、18Cr-8Ni不銹鋼幾乎無影響，在13Cr不銹鋼表面形成褐色膜。加入5g硫酸鉻后，有氫氣產生，加入10g時，開始有劇烈氫氣產生，然后溶解停止，鈍化膜形成，然后鈍化膜再度溶解。18Cr-8Ni不銹鋼表面形成黑色不溶性鹽，水洗后得到黑色光澤表面。25Cr不銹鋼形成膜后浸入各種酸洗液中得到白色光亮表面。

②硫酸鎳（NiSO4）。對13Cr不銹鋼會使光亮表面變成乳白色。對25Cr不銹鋼無溶解促進作用，形成不溶性鹽，出現點蝕。對18Cr-8Ni不銹鋼，可得到更加光亮的拋光面。

③硫酸亞鐵（FeSO4）。拋光液中加入5g對13Cr不銹鋼無明顯作用。升至15g，不銹鋼溶解明顯加快。25Cr不銹鋼也被劇烈溶解，難得到光亮表面。18Cr-8Ni不銹鋼則溶解量不大，表面變成銀白色。

④硫酸高鐵［Fe2（SO4）3］。加入硫酸高鐵，液溫在250℃時，各種不銹鋼可獲得光亮表面。

⑤硫酸銅（CuSO4）。銅會在不銹鋼表面析出，又易被拋光液中的硫酸溶解，形成黑色不溶性鹽，經過后處理后可得到光亮表面（后處理配方：氫氟酸HF15mL，硝酸HNO340mL，水45mL，室溫，不溶性膜迅速除去而露出光亮表面）。

（2）氯化物。

①氯化銅（CuCl2）。會增加被拋光不銹鋼的溶解量，引起點蝕。經過適當后處理后仍可獲得一定程度的光亮表面。

②氯化鐵（FeCl2、FeCl3）。對不銹鋼有相當大的溶解作用。允許量在5g以內，過量而使不銹鋼急劇溶解而形成粗糙表面。適量添加可使13Cr、18Cr-8Ni和25Cr不銹鋼變成銀白色。

③氯化錳（MnCl2）。在高溫時可促進13Cr、25Cr、18Cr-8Ni不銹鋼的溶解，獲得很好的拋光效果。

④氯化錫（SnCl2、SnCl4）。由于氯化錫適度水解而產生鹽酸，可獲得很好的拋光效果。隨著添加量的增加，不銹鋼的溶解量也增加。添加氯化亞錫會被拋光液中的氧化劑氧化成四氯化錫，實際起作用的是四氯化錫，可使13Cr和18Cr-8Ni不銹鋼得到相當光亮的表面。25Cr表面形成褐色不溶性鹽，經過適當后處理后可得到銀白色表面。

3.4.2.2　磷酸型拋光液［20］

在不銹鋼中的鐵和鉻在高溫磷酸液中易形成可溶性磷酸鹽，但鎳較難溶解，必須加入硫酸和添加劑才有明顯的拋光效果?；玖姿嵝突瘜W拋光液的組成如下：

磷酸　　　　　　　　　　　80mL　　液溫　　　　　　　　　　　200℃

硫酸　　　　　　　　　　　20mL　　添加劑　　　　　　　　　　如下適量

（1）硫酸鹽。

①硫酸鉻［Cr2（SO4）3］。13Cr不銹鋼浸入拋光液中時，化學溶解加快，隨著硫酸鉻濃度的升高而加劇，表面形成黑色不溶性鹽，有局部點蝕。25Cr不銹鋼的溶解量比13Cr的少、浸漬瞬間即發生溶解，氫氣停止析出，表面形成灰白色不溶性鹽，阻止鋼進一步溶解。18Cr-8Ni不銹鋼形成黑灰色較薄不溶性鹽，后處理后得到光亮表面。

②硫酸鎳（NiSO4）。13Cr不銹鋼拋光時因溶解量大，其表面難以獲得很光亮的效果。

③硫酸鐵［FeSO4，Fe2（SO4）3］。對13Cr不銹鋼會被加速溶解，引起點蝕。對25Cr和18Cr-8Ni不銹鋼無明顯浸蝕。

④硫酸鋅（ZnSO4）。13Cr不銹鋼浸入拋光液中時，出現鋅析出和周期溶解。18Cr-8Ni和25Cr不銹鋼在拋光液中當溫度升高后，拋光效果顯出來。

⑤硫酸鋁［Al2（SO4）3］。由于硫酸鋁分解產物被積蓄形成黏液膜，從而阻止劇烈反應，抑制點蝕，可以獲得很好的拋光效果。

⑥硫酸銅（CuSO4）。對13Cr不銹鋼，由于銅的析出，使得不銹鋼溶解變得比較均勻，有較好的拋光效果。但對25Cr不銹鋼產生點腐蝕。對18Cr-8Ni不銹鋼不能大幅提高拋光效果。

（2）氯化物。

①氯化銅（CuCl2）。對13Cr不銹鋼有好的拋光效果。對25Cr不銹鋼能改善拋光效果。對18Cr-8Ni不銹鋼會形成黑色不溶性鹽，產生點蝕。

②氯化鐵（FeCl2、FeCl3）。對13Cr不銹鋼在短時間內就顯高的溶解量，對25Cr不銹鋼的溶解緩慢，有薄黑膜形成，后處理后可得到光亮表面，對18Cr-8Ni不銹鋼可增大溶解量。

③氯化錳（MnCl2）。對13Cr不銹鋼、18Cr-8Ni不銹鋼有良好的增光效果。

④氯化錫（SnCl2、SnCl4）。均顯非常好的拋光效果。

⑤硝酸鹽。在高溫中非常不穩定，生成棕色氮氧化物氣體，拋光液很快老化，拋光重現性差。對18Cr-8Ni不銹鋼能提高拋光效果，對13Cr和25Cr不銹鋼不顯增光效果。

⑥有機酸。有機酸添加劑在溫度120℃以下最能發揮作用，如草酸有溶解鋼鐵的能力。在130～150℃乙酸為比較穩定的拋光光亮劑。這是由于其具有抑制化學溶解作用的結果。

3.4.2.3　硫酸型和磷酸型化學拋光液的比較

（1）硫酸型化學拋光液比磷酸型化學拋光液具有較高的溶解量，活性較強，但拋光面較粗糙，且在高溫下穩定性差。硫酸亞鐵、氯化亞錫和草酸是硫酸型溶液的有效拋光劑。

（2）磷酸型化學拋光液在200℃下，且有氯離子時才對含鎳不銹鋼18Cr-8Ni有拋光效果。

3.4.2.4　高溫型不銹鋼化學拋光液

磷酸　　　　　　　　　　100mL　　　硝酸錳　　　　　　　　　　5g

硫酸　　　　　　　　　　　10mL　　　液溫　　　　　　　　　230℃

氯化亞錫　　　5g（或硫酸亞鐵10g）　　處理時間　　　　　　　15s

在230℃下拋光液穩定。

添加硫酸亞鐵形成Fe（H2PO4）2可溶性鹽，可滿足拋光的基本條件，易獲得平滑的光亮表面。

添加硫酸對鉻的溶解能力增強。

添加氯化亞錫可使鎳活化而增加其溶解。

添加硝酸錳因其有較強的氧化能力，有抑制選擇性溶解的功能。

在130℃時，13Cr不銹鋼會形成不溶性磷酸膜；在180～230℃時不溶性膜消失，出現光亮表面。18Cr-8Ni和25Cr不銹鋼在高溫時由于硝酸錳、氯化亞錫的分解而形成硝酸、鹽酸，有助于均勻溶解，可得光亮的平滑表面。

化學拋光液適用的不銹鋼品種有13Cr、25Cr、25％Cr2％Ti 1％W、Cr-Mn、18Cr-8Ni、16％Ni13％Cr3％Mn、20％Cr10％Cu、17％Cr10％Mn0.8％Cu等不銹鋼品種。燒結時具有均勻微細組織的品種的拋光效果最好。

3.4.2.5　中溫型不銹鋼化學拋光液

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［20］。

（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，形成黏液膜，阻止金屬進一步快速溶解，腐蝕失重將減少并趨于穩定，只允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Cl-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。

3.4.3　不銹鋼化學拋光溶液組成與高中溫工藝條件

不銹鋼化學拋光溶液組成與高中溫工藝條件，見表3-2。

3.4.3.1　配方1

配方1的組成很簡單，只有硝酸和乙酸，按體積比為2:3，將溶液加熱到95～96℃時，溶液呈沸騰狀況，不銹鋼浸入溶液中，拋光反應十分劇烈，似鍋中開水狀翻滾，拋光效果最佳。

3.4.3.2　配方2

在拋光液中加入適量的添加劑如3～10g/L甘油、7～8g/L明膠或1～10g/L糊精等以提高溶液的黏度，可提高拋光效果，使被拋光的不銹鋼制件在不斷的擺動下，及時排出拋光反應過程中生成的氣體，使被拋光表面平整、光亮。

3.4.3.3　配方3

本配方中鹽酸與硝酸起溶蝕作用，過多會造成過腐蝕，過少會影響拋光效果。加入較多的磷酸，使溶液黏度增大，易與不銹鋼中的鉻、鎳、鐵形成高黏度聚合多核配合物的黏液膜，抑制硝酸和鹽酸對基體表面的過腐蝕，抑制表面過快溶解而產生拋光效果。但磷酸加入不得過量，否則使拋光速率太慢。

煙酸作為光亮劑使用，可大大提高溶液的拋光能力，使拋光表面達到鏡面光亮。煙酸也用異煙酸（γ-氯苯甲酸）或其他吡啶化合物替代，如吡啶-2，3-二羧酸（喹啉酸）、吡啶-2-2羧酸（皮考啉酸）。

磺基水楊酸的作用是去除拋光表面的污點，提高拋光質量。

聚乙二醇可吸附在金屬表面，促使形成高黏性膜，提高溶液的拋光效果。

選擇適當的溫度80～95℃，時間1～5min，可使原始粗糙度Ra3.2提高到0.1～0.2。

3.4.3.4　配方4

配方4溶液組分只有鉻酐和硫酸，鉻酐不能加入濃硫酸中，否則鉻酐不溶于濃硫酸，只有先用盡可能少量的水把鉻酐溶解后，在不斷攪拌下加入濃硫酸，攪拌均勻并加熱至80～100℃后即可使用。

用水量是配制成敗的關鍵，因為用水過量，就會變為黑化工藝，使不銹鋼表面被氧化成黑色。

3.4.3.5　配方5

配方5適用于熱壓或焊接形成的較厚的氧化后工件的光亮浸蝕。它具有工藝可靠，高效，操作簡便，浸蝕后表面潔白，色澤均勻，無過腐蝕，使用壽命長，表面粗糙度比浸蝕前可降低2級等特點，可作為粗糙制件的光亮浸蝕或預拋光之用。

3.4.3.6　配方6

配方6拋光溶液適用于表面粗糙度不小于Ra1.6制件的拋光作業。其中三乙醇胺、苯并咪唑和聚乙二醇及磷酸均起緩蝕和光亮作用。若拋光表面光亮度不足，可適當提高三種有機物的濃度，或添加3～10g/L甘油，以提高拋光效果，也可適當調整工藝條件的溫度和時間。

3.4.3.7　配方7

經配方7化學拋光后，可使奧氏體不銹鋼制品表面達到鏡面光亮。工藝流程：有機溶劑除油（汽油）浸泡5～10min，晾干→化學除油（常規堿性化學除油60～90℃，20min去凈為止）→如果表面有黑皮，要使氧化皮松動（氫氧化鈉170～190g/L，高錳酸鉀90～110g/L，90～105℃，20～30min）→流動水洗→化學拋光→流動水洗→鈍化（硝酸280～350g/L，室溫，3～5min）→中和（碳酸鈉50～60g/L，室溫20～30s）→流動水洗→烘干→包裝。

（1）磷酸。本配方的磷酸最佳含量在140～160mL/L之內，其原理同于配方1。

（2）鹽酸。本配方的鹽酸最佳含量在100～130mL/L之內，主要起溶解作用。較低時，拋光效果較差，過高時，則會產生過腐蝕、粗糙、超差等現象。

（3）硝酸。本配方硝酸含量為40～50mL/L，起溶解作用，達到拋光效果。其含量過低，溶解速率減小，表面發灰，不光亮。過高，則表面形成的鈍化膜過厚，降低拋光速率，并有大量氮氧化物氣體析出。

（4）尿素。作為酸霧抑制劑，防止拋光過程中產生大量黃煙。

（5）六亞甲基四胺。起緩蝕作用，調整腐蝕速率，防止不銹鋼表面過腐蝕。

（6）復合添加劑。由黏度調節劑和光亮劑組成。在不銹鋼表面形成吸附層，增強溶液對不銹鋼表面的均勻溶解作用，對拋光起決定性作用。黏度調節劑采用纖維素醚或明膠；光亮劑采用含氮的雜環化合物或芳香胺類有機物。（其具體配制可向仇啟賢、景興斌、張曉東、樊偉紅或劉桂芳等人咨詢，他們的聯系地址為西安北方慶華機電集團有限公司沖壓件廠，710025）。

（7）維護。實驗發現，拋光液的拋光效率下降時，補加效果不佳，應徹底更換化學拋光液。

3.4.3.8　配方8

配方8可參閱3.4.1.1一節的說明，除了以硫酸為主酸外，還加了磷酸，相當于硫酸體積的1/3的重量，磷酸可提高拋光液在不銹鋼表面保持黏度較高，有利于表面拋光效果。添加劑加入的目的是使表面變得更加光亮。要使不銹鋼表面光亮，首先要使不銹鋼表面鈍化膜溶解，并使表面活化。選用添加劑隨拋光液類型、不銹鋼種類而異。對13Cr、18Cr-8Ni-8、25Cr等不銹鋼在不同類型化學拋光液中選用的添加劑有硫酸鹽，如硫酸鉻、硫酸鎳、硫酸亞鐵、硫酸高鐵、硫酸銅，又如氯化物：氯化銅、氯化鐵、氯化錳、氯化錫等。添加劑硫酸鹽、氯化物大都不溶于濃硫酸中，添加時要將添加劑制成飽和水溶液，再加入硫酸、磷酸混合液，攪拌均勻，再升高溶液溫度，即可開始化學拋光。隨時注意被拋光表面的變化，才能獲得良好的效果。有時不銹鋼表面會形成表面膜，掩蓋了表面膜下的外觀，要除去表面膜，才可獲得銀白色美麗的光亮外觀。這層表面膜可在15％硝酸和1％氫氟酸的混合酸中浸漬洗脫表面膜?；蛟谙铝谐づ浞街谐伖膺^程中出現的不溶性膜：硝酸40mL/L，氫氟酸15mL，水45mL。

這一類的缺點是操作溫度較高，但反應快速是其優點。在設備上要使用陶瓷槽。

3.4.3.9　配方9

配方9是在磷酸-鹽酸型溶液中加入適量硝酸，可使化學拋光液的工作溫度由200℃下降到100℃以下，使化學拋光向實用化方面大大邁進一步，在3.4.3.5一節中對中溫型不銹鋼化學拋光液對磷酸、硝酸、鹽酸、水含量、時間、溫度等條件就拋光效果和反射率作了實例，取得了最佳數據，可操作性很強，在配方中使用了FH-1添加劑，原作者方景禮教授認為：FH-1是一種有機聚合物添加劑，它可強烈吸附在金屬表面，因而可迅速使金屬溶解量下降，金屬表面反射率迅速升高，當FH-1添加劑濃度達到12mg/L以上時，吸附趨于飽和，金屬的溶解量也達到最低的穩定值，使表面反射率達到最高狀態。有關FH-1的咨詢可請教方景禮教授［20］，方景禮的電子信箱：E-mail：jlfang2000@yahoo.com。

3.4.3.10　配方10和配方11

參閱本章3.4.1.2節和3.4.1.4節

3.4.4　化學拋光溶液的添加劑

添加劑［9］有抑制腐蝕和增加光亮的作用，可在不銹鋼表面形成復雜的吸附層，活化零件表面微凸點，鈍化微凹點，使拋光有效進行。這類添加劑是指拋光液的黏度調節劑、緩蝕劑、腐蝕劑、活化劑和消泡劑，由于它們的存在，化學拋光能平穩進行，達到表面拋光的效果。

添加劑的種類包括無機鹽、有機鹽、有機化合物、表面活性劑等。

（1）無機鹽。主要有硫酸鹽、磷酸鹽、硝酸鹽、乙酸鹽、鉬酸鹽、氯化物、氟化物等。

（2）有機化合物主要有丙三醇（甘油）、若丁、有機胺、明膠、糊精、十二烷基硫酸鈉、硫脲、多元醇、纖維素醚、聚乙二醇、氯烷基吡啶、鹵素化合物、磺基水楊酸、偶氮染料等。

（3）具有強烈增光作用的光亮劑有苯甲酸、水楊酸、磺酸、苯二酚、含氟季銨鹽等。

添加劑的種類和濃度對拋光質量起決定作用，一般用量為0.1％～1.0％，視拋光液的組成與溫度而定。硫脲在高溫下易分解變質，所以不宜在高溫下使用。有些添加劑，如骨膠、染料、水楊酸、對苯二酚等應預先配成飽和溶液再加入拋光液中。

作為緩蝕劑有若丁（鄰二甲苯硫脲）、烏洛托品［六亞甲基四胺（CH2）6N4］，一般用量在1～5g/L為宜。

作為光亮劑有氯烷基吡啶、鹵素化合物和磺基水楊酸，其用量為3～5g/L。

纖維素醚和聚乙二醇的混合物作為黏度調節劑的添加量為20～40g/L。

3.4.5　化學拋光典型工藝流程

（1）不銹鋼表面有焊縫，且油污較重，采用1號工藝流程：手工除焊瘤、毛刺、焊渣等→手工去油（汽油擦洗）→化學除油（氫氧化鈉30～65g/L，碳酸鈉20～40g/L，磷酸鈉20～35g/L，OP-10乳化劑2～3mL/L，60～80℃，除盡為止，一般為20～30min）→水洗→化學拋光→水洗→中和（碳酸鈉3～5g/L，氫氧化鈉1～2g/L，室溫，時間0.5～1h）→水洗→干燥→驗收。

（2）不銹鋼表面油漬很輕而有較薄的氧化皮者可采用2號工藝流程：化學除油→水洗→酸洗（硫酸300～400g/L，氫氟酸80～140g/L，室溫，時間5～10min）→水洗→活化（硫酸10mL/L，鹽酸1mL/L，溫度40～60℃，時間以零件析出氣體10～20s即可）→水洗→化學拋光（見表3-1）→水洗→鈍化［硝酸（d=1.42）450mL/L，硫酸（d=1.84）50mL/L，溫度60～70℃，時間2～3min］→水洗→中和［氨水（d=0.889）2％（質量分數），室溫，5～10min］→水洗→脫水→烘干→驗收。

如果需要電鍍、著色等，則在化學拋光和水洗后即可轉入下道工序進行加工。