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            自動拋光機的硝酸濃度對試片腐蝕失重和光反射率的影響

            時間:2022-08-18

            自動拋光機的硝酸濃度對試片腐蝕失重和光反射率的影響


            自動拋光機的硝酸濃度對試片腐蝕失重和光反射率的影響(圖1)


            試片用低碳鋼(C<0.3%)片制成。試片的腐蝕失重有拋光前后試片的重量差確定。試片表面的光亮度用光反射率表示。以光反射率為100%的鏡面作為基準,用島津UV-240型紫外可見分光光度測試,波長范圍600nm~800nm。H2SO432%,HNO38%,T=100℃,t=2min時測定磷酸濃度由40%變質65%時試片的腐蝕失重及光反射率的變化情況。磷酸在化學拋光中時形成液態黏液膜的主體成分之一,它不僅提高了拋光液的黏度,更主要的是它能與腐蝕溶解下來的鐵離子在被拋光的金屬表面上形成黏性的多核(即多個鐵離子)多配體(此處為磷酸)配合物膜,即俗稱的黏液膜。此黏液膜可作為金屬基體和溶液本體之間擴散障礙層,它在金屬表面凸起處薄,金屬離子由金屬表面凸起處通過擴散層向溶液本體的擴散速度快,而金屬表面凹陷處則黏液膜厚,金屬離子的擴散速度慢,使凸起處優先溶解,如此反復進行就達到了表面的整平作用。磷酸濃度過低,拋光液黏度低,不易形成黏液膜,表面整平行差,拋光效果差;磷酸濃度過高,則拋光液黏度過大,拋光速度慢,雖然能達到整平效果,但表面無光澤,同樣影響光亮度。磷酸濃度在50%~54%時拋光效果最好。另外隨著自動拋光機拋光液中的磷酸濃度的增大,溶液黏度變大,減緩了金屬離子由金屬表面向溶液本體的擴散,從而導致鐵的失重逐漸減少。


            自動拋光機的硝酸和硫酸濃度對試片腐蝕失重和光反射率的影響


            金屬腐蝕失重曲線可見,隨著拋光液中硝酸濃度的增大,鐵片的溶解量逐漸增大,但增大的幅度減小。這表明,硝酸在拋光中主要起氧化作用,它決定了金屬表面氧化膜的生成,隨硝酸濃度的升高、氧化膜的生成速率加快,造成金屬的失重相對減小。另外,隨硫酸濃度的增大,金屬的失重量逐漸增大,并且增加的幅度逐漸加強,這歸結于硫酸對氧化膜的溶解作用。


            低的硝酸濃度和高的硫酸濃度對應鋼鐵試片的光亮度較高,這是由于高的硫酸濃度和低的硝酸濃度確保了氧化膜的溶解速率大于其生產速率,從而達到光亮作用。但是,若硝酸濃度太低,不易形成氧化膜,達不到光亮效果。硫酸濃度過高,氧化膜的溶解速率過快,將導致金屬基體的不均勻溶解,使得金屬表面的光亮度下降。


            自動拋光機拋光液中水的濃度對鐵片腐蝕失重和光反射率的影響


            試片的失重和光反射率隨拋光液中水含量的變化曲線可見,為獲得最好的拋光效果,拋光液中水的含量應盡量控制在低的濃度范圍,如7%~9%左右。隨著拋光液中水的含量繼續升高,黏液層受到破壞,金屬離子在金屬表面凸起處和凹陷處的擴散速度差別減小,導致整平性變差,光亮度下降。


            自動拋光機拋光液溫度和拋光時間對鐵片腐蝕失重和反射率影響


            鋼鐵試片的失重隨溫度的變化曲線是典型的速率---溫度曲線,即隨著溫度的升高,金屬的溶解速率逐漸增大。溫度太低,金屬的溶解量少,拋光液中金屬離子濃度低,拋光液的黏度也低,不易形成黏性液膜,因此拋光拋光效果差;溫度太高拋光液的黏度下降,易造成金屬表面的過腐蝕,光亮度迅速下降。因此拋光液溫度應控制在100℃~110℃之間。


            開始時,隨著拋光時間的延長,金屬的腐蝕重量較快地變大。在1min~2min時,失重曲線漸趨平穩,并且對應鐵片具有最大的光亮度。這是由于此時的拋光速率由擴散控制,即達到了擴散平衡。當拋光時間延長,金屬的失重又迅速加快,金屬表面出現過腐蝕,光亮度下降,所以一般拋光1min~2min即可。


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