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1、 毕 业 论 文学生姓名： 学 号： 学 院： 材料科学与工程学院 专 业： 题 目： Zr-Al合金化学抛光工艺研究 指导教师： 评阅教师： 2013年6月 河北科技大学毕业设计（论文）成绩评定表姓 名学 号成 绩专 业题 目指导教师评语及成绩 指导教师： 年 月 日评阅教师评语及成绩 评阅教师： 年 月 日答辩小组评语及成绩答辩小组组长： 年 月 日答辩委员会意见 学院答辩委员会主任： 年 月 日 注：该表一式两份，一份归档，一份装入学生毕业设计说明书（论文）中。毕 业 设 计（论文） 中 文 摘 要摘要 化学抛光是金属表面处理常用的表面处理工艺，化学抛光技术已在金属精加工、金属样品制备、
2、控制金属表面质量与提高金属表面光洁度等方面获得了极其广泛的应用。此次研究目的寻求锆铝合金化学抛光的最佳工艺。锆铝合金样品统一磨光，以对比试验设计优选锆铝合金化学抛光液的最佳组合，再改变抛光时间，测试锆铝合金样品表面质量与失重率。结果抛光溶液的最佳组合为：NH4F5ml、H2O2 12ml、尿素3ml、HNO312ml；操作时间：2.5-3.5min。结论化学抛光液的组分与工艺条件对锆铝合金抛光效果有很大影响。关键词 锆铝合金 化学抛光 抛光试剂 抛光时间更多还原28毕 业 设 计（论文） 外 文 摘 要Title Chemical Polishing of zirconium alloy Ab
3、stractChemical polishing is commonly used in metal surface treatment surface treatment process, a chemical polishing technology has been in the metal finishing, metal sample preparation, control and improve the quality of the metal surface metal surface finish gained an extremely wide range of appli
4、cations. The zirconium alloy research purposes to seek the optimum chemical polishing. Methods: Samples uniform polished zirconium alloy, in order to compare experimental design of zirconium alloy best combination of chemical polishing solution, and then change the polishing time, the test sample su
5、rface quality of zirconium alloy weight loss. Results best combination of polishing solution: NH4F 5ml, H2O2 12ml, urea 3ml, HNO312ml; operating time :2.5-3.5 min. Conclusion chemical polishing liquid composition and processing conditions on the zirconium alloy polishing effect has a great influence
6、.Key Words Zirconium alloy chemical polishing Polishing agent Polishing test目录1 绪论11.1 化学抛光原理21.2 化学抛光技术的应用21.3 化学抛光发展现状51.4 无大气污染的化学抛光技术发展近况51.5 其他抛光方法及与化学抛光的对比81.6 化学抛光的研究方法91.7 锆及锆铝合金的简介101.8 本课题研究的内容与采用的方法112 实验122.1 本课题的研究思路122.2 实验过程122.3 实验仪器介绍143 实验结果及分析153.1 评价标准153.2 实验结果16结 论26致 谢27参考文献28
7、1 绪论随着科学技术的发展，对材料表面光洁度和平整度的要求越来越高，这对表面技术提出了新的挑战，同时也为该技术的发展和应用提供了机遇。化学抛光技术已在金属精加工、金属样品制备、控制金属表面质量与提高金属表面光洁度等方面获得了极其广泛的应用1。化学抛光是一种将金相样品浸入调配的化学抛光液中，借化学药剂的溶解作用而得到的抛光表面的抛光方法。化学抛光是常见的金相样品抛光方法之一，这种方法操作简便，不需任何仪器设备，只需要选择适当的化学抛光液和掌握最佳的抛光规范，就能快速得到较理想的光洁而无变形层的表面。 化学抛光是金属表面处理常用的表面处理工艺，与电抛光工艺相比，其最大优点是不需要直流电源和特殊夹具
8、；可以抛光形状复杂的零件；生产率很高。就功能性而言，化学抛光除了能得到物理、化学清洁度的表面外，还能除去金属表面的机械损伤层和应力层，得到机械清洁度的表面，这有利于防止零件的局部腐蚀，提高机械强度，延长零件使用寿命。合金的抛光一般采用机械抛光、化学抛光及电解抛光三种技术。其中化学抛光是金属在特定条件下的化学浸蚀，即可分浸蚀、光亮、过腐蚀三个阶段，化学抛光具有设备简单、节省电源、效率高及成本低等优点，同时不受零件形状和尺寸的限制，因此应用较广。化学抛光是金属材料表面在配比合理的腐蚀剂、氧化剂、添加剂组成的抛光溶液中发生的一系列化学反应，在一定温度、成分的酸碱溶液中对制品进行化学处理以提高其表面光
9、亮度的过程2。其基本原理是表面凹陷处容易积聚溶解产物，很快钝化，致使凹凸部位金属的溶解速度存在相当大的差别而得以实现的。这就降低了表面的微观粗糙度，从而使金属表面平整光亮3。化学抛光具有如下的特点：1） 适应性强，可对不同形状和不同材质的制品进行抛光处理；2） 生产工艺简单，操作方便且生产效率高不需电源和特殊夹具，生产成本低。化学抛光过程一般可分浸蚀、光亮、过腐蚀三个阶段，化学抛光具有设备简单、节省电源、效率高及成本低等优点，同时不受零件形状和尺寸的限制，因此应用较广4。1.1 化学抛光原理 化学抛光是用一种浓度很高且急剧溶解的酸性溶液来进行的。零件超过切削或压延后，其表面几何形状经放大后总是
10、凹凸不平的(图l.1)。由于凸出的尖端部份分子或原子之间的亲合力不平衡，在最外的一点或者说是最外的一个原子或分子与其他的原子或分子都不同，总有一面或多面没有受到原子或分子的相互作用，于是解离的趋势，就比其他原子或分子来得大，而且首先解离。另外，溶液的扩散作用亦起着相当大的影响，在凸出的部份，由于与溶液的接触面大而处于有利扩散的地位，溶解下来的产物很快地向溶液中扩散。这祥，新的溶解能力大的溶液就能很快地进入这一地区，而继续保持一定的溶解速度。在凹处则不同，它与溶液的接触面小，不易扩散。这样，新的溶液就难于进入这一地区，因而它的溶解速度就相应地降低。二者都说明了凹凸不同的地方，它的溶解速度也不同。
11、凸出处溶解快，而凹处溶解慢，因此使其表面逐渐平整，这种表面光洁度的提高，不是由于机械的切削和挤压及电解，而是由于化学作用的桔果，因此把这种方法称为化学抛光。上面提到的这一原理，对抛光过程中的基本现象是能作出满意的解释，但要用来解释全部的问题，还是有一定的困难，还有待深入的探封。 经放大了的图像 图 1.11.2 化学抛光技术的应用 化学抛光可作微量的切削和提高表面光洁度，特别是一部份形状复杂而用机械方法不能或难于达到目的的零件，用它是可以解决的，如飞机上的导风轮的精抛光，用机械方法需要4小时左右，而用化学抛光只需要8-10分钟，而且在质量上比机械加工的高。此外，化学抛光还可用来提高阴极氧化膜的
12、质量，可使氧化后表面具有强烈的光泽，特别是对阳极化后的着色能力有极好的效果，使其着色能力增加和着色均匀，如在普通阳极化后，附着一种金色是很闲难，但经化学抛光之后再阳极化的表面就能均匀的着上金色。例如在铝的化学抛光过程中，由于剧烈的氧化在金屑表面上形成了一种AlO. A12O的晶体，具有高温抗腐蚀性能，可用于抗高温的飞机蒙皮或零件上，同时也可用来代替库房保管中的繁杂的油封包装工作。1.3 化学抛光发展现状化学抛光是由日本人木村、副岛等人于1949年首次提出的5，至今已经在工业领域广为应用；从普通的建筑用铝型材、装饰性材料到高科技产品，甚至包括金相样品的制备都离不开化学抛光。比较传统的化学抛光是将
13、合金工件放置到由浓磷酸、浓硫酸、浓硫酸按比例配置成的抛光液中，在一定温度下浸蚀一段时间，使其表面微凸起部分优先发生溶解反应，从而降低表面粗糙度，获得光亮平整的表面。根据能够得到的表面光亮度的不同，化学抛光可以分为半光亮、光亮和极亮三种，对于光亮和极亮的化学抛光，必须使用高浓度的酸液。典型的酸性光亮化学抛光液配方如下：表 1-1 酸性光亮化学抛光液 成分H3PO4 (85%) H2SO4 (98%)HNO3 (68%) 含量（%）702010 抛光液里含有三种不同种类酸的化学抛光体系通常称为三酸化学抛光体系。由于三酸抛光工艺出现的最早，沿用的时间也最长，习惯上就称之为“传统三酸抛光”。此外为了满足某些特殊场合的应用以及改善抛光质量，有时也在抛光液里添加很少量的一些有机或无机化合物。另外还开发了“磷酸一硝酸”化学抛光体系、“磷酸一硫酸”化学抛光体以碱性抛光体等等，但是这些抛光体系的抛光质量都不如“磷酸一硫酸一硝酸”三酸抛光体系，主要是在整平性能和光反射率上效果较差。例如“磷酸一硫酸”化学抛光体系通常只适用于铝的半光亮处理，象砂面处理等。由于近二、三十年来国外
