一種基于電刷鍍鎳拋光復(fù)合工藝的高光潔金屬表面制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種基于電刷鍍鎳拋光復(fù)合工藝的高光潔金屬表面制備方法，屬于金屬表面處理技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)有的金屬表面拋光技術(shù)包括機(jī)械拋光、流體拋光、磁研磨拋光、超聲波拋光、化學(xué)拋光和電解拋光等。其中，機(jī)械拋光、流體拋光、磁研磨拋光和超聲波拋光通過摩擦切削作用去除金屬表面微凸體來降低金屬表面粗糙度；上述拋光方式中，機(jī)械拋光中超精研拋光技術(shù)的拋光精度最高，金屬表面粗糙度Ra為0.008 μ m，但其缺點(diǎn)為材料去除率低、拋光效率低。化學(xué)拋光和電解拋光通過化學(xué)拋光液與金屬表面發(fā)生腐蝕反應(yīng)，生成的粘性物質(zhì)附著在金屬表面，阻礙化學(xué)反應(yīng)，但凸處厚度薄，凹處厚度厚，因此，先腐蝕凸處，凹處得到保護(hù)，提高拋光效率，但化學(xué)拋光金屬表面所達(dá)到的粗糙度為ΙΟμπι，電化學(xué)拋光金屬表面所達(dá)到的粗糙度為1 μ m，粗糙度等級低。在某些對金屬表面要求極高的工程應(yīng)用領(lǐng)域中，例如，利用光干涉法測量金屬試樣與玻璃盤間油膜厚度時(shí)，油膜厚度為十幾納米至幾十納米，金屬試樣表面粗糙度、光潔度、整平性、反射率等都對測量結(jié)果有影響，而現(xiàn)有拋光工藝無法填補(bǔ)微凹處，需要利用機(jī)械、化學(xué)方法去除微凹處周圍材料，達(dá)到無缺陷表面的超鏡面狀態(tài)，不僅付出大量時(shí)間，還要防止過度拋光而暴露金屬晶體缺陷，因此現(xiàn)有拋光工藝無法完成高精密、高光潔金屬表面的高效制備。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明通過利用電刷鍍和機(jī)械拋光的協(xié)同作用，一邊在金屬的活性位置上沉積鎳金屬晶粒填補(bǔ)微凹處，一邊機(jī)械拋光去除光滑平面上結(jié)合力弱的鎳金屬晶粒，解決了上述問題。
[0004]本發(fā)明提供了一種基于電刷鍍鎳拋光復(fù)合工藝的高光潔金屬表面制備方法，所述制備方法為以設(shè)有拋光布的可旋轉(zhuǎn)鍍筆作為陽極，以待拋光金屬作為陰極，通電，對半浸在電刷鍍鎳及拋光復(fù)合液中的金屬拋光。
[0005]本發(fā)明所述電刷鍍鎳及拋光復(fù)合液優(yōu)選為包括電刷鍍鎳鍍液與納米拋光顆粒。
[0006]本發(fā)明所述納米拋光顆粒優(yōu)選為粒度< 10nm的金剛石或三氧化二招。
[0007]本發(fā)明所述電刷鍍鎳及拋光復(fù)合液優(yōu)選為包括光亮劑。
[0008]本發(fā)明所述電刷鍍鎳鍍液、納米拋光顆粒與光亮劑的重量比為1:0.02?0.05:0.04 ?0.1。
[0009]本發(fā)明利用電刷鍍鎳原理，協(xié)同機(jī)械拋光，對金屬表面微凹處缺陷進(jìn)行填補(bǔ)修飾。以設(shè)有拋光布的可旋轉(zhuǎn)鍍筆為陽極，以待拋光金屬為陰極。陽極不僅具有電化學(xué)反應(yīng)中提供電子的功能，還具有摩擦切削、攪拌電刷鍍鎳及拋光復(fù)合液、防止納米拋光顆粒沉淀、析氫產(chǎn)生針孔的功能。拋光金屬半浸在電刷鍍鎳及拋光復(fù)合液中，由于金屬旋轉(zhuǎn)使電刷鍍鎳及拋光復(fù)合液包裹在金屬表面，與陽極拋光布接觸使其潤濕，通電后金屬鎳析出，陰極發(fā)生的電化學(xué)反應(yīng)式為:
[0010]Ni2++2e —Ni
[0011]同時(shí)氫離子還原，逸出氫氣:
[0012]2H++2e —H2t
[0013]由于拋光金屬表面微凹處存在晶格缺陷，屬于活性位置，有利于沉積鎳金屬晶體，實(shí)現(xiàn)缺陷快速填補(bǔ)；同時(shí)微凹處比其他位置電流密度小，極化度低，對電刷鍍鎳及拋光復(fù)合液中光亮劑吸附能力小，由于光亮劑膜阻礙金屬離子放電，因此微凹處沉積鎳金屬晶體比其他位置多，同樣有利于缺陷的快速填補(bǔ)。在拋光金屬的光滑表面上，同樣也沉積少量結(jié)合力弱的鎳金屬晶體，在機(jī)械拋光作用下，光滑表面上的鎳金屬晶體被拋除，因此可以快速得到高光潔金屬表面。
[0014]本發(fā)明所述拋光布與金屬拋光面的接觸壓力優(yōu)選為40?200g/cm2。
[0015]本發(fā)明所述拋光布回轉(zhuǎn)速度優(yōu)選為30?90r/min。
[0016]本發(fā)明電刷鍍的電壓優(yōu)選為1?8V。
[0017]本發(fā)明電刷鍍的頻率優(yōu)選為1000?1400Hz。
[0018]本發(fā)明電刷鍍的占空比優(yōu)選為40%?60%。
[0019]本發(fā)明所述制備方法并非要在金屬表面刷鍍一層鎳金屬，而是對金屬表面缺陷快速填補(bǔ)，因此，本發(fā)明的電刷鍍電壓比在金屬表面刷鍍一層鎳金屬的電壓低、電流密度小、金屬晶粒沉積速度慢，獲得的對金屬表面缺陷填補(bǔ)效果也更好。
[0020]本發(fā)明所述制備方法優(yōu)選為包括如下步驟:
[0021]粗拋光:采用塑膠磨輪將金屬表面拋光；
[0022]精拋光:將拋光劑加在粗拋光后的金屬表面上進(jìn)行拋光；
[0023]電刷鍍鎳復(fù)合拋光:以設(shè)有拋光布的可旋轉(zhuǎn)鍍筆作為陽極，以機(jī)械拋光后的金屬作為陰極，通電，對半浸在電刷鍍鎳及拋光復(fù)合液中機(jī)械拋光后的金屬拋光。
[0024]本發(fā)明所述粗拋光步驟進(jìn)一步優(yōu)選為采用粒度< 300nm的金剛石塑膠磨輪將金屬表面20?50°C拋光3?5min，拋光時(shí)向接觸面持續(xù)滴加蒸餾水，所述金剛石塑膠磨輪與金屬拋光面的接觸壓力100?300g/cm2，金屬轉(zhuǎn)速為600?1500r/min。
[0025]本發(fā)明所述精拋光步驟進(jìn)一步優(yōu)選為將pH值8?14、濃度10?50wt%、粒度10?300nm的膠體金剛石拋光劑加在粗拋光后的金屬表面上采用拋光布進(jìn)行由大粒度膠體金剛石拋光劑至小粒度膠體金剛石拋光劑分段拋光，各段20?50°C拋光5?15min，所述拋光布與金屬拋光面的接觸壓力40?200g/cm2，清洗、去油。
[0026]本發(fā)明所述拋光布優(yōu)選為真絲絨拋光布、合成革拋光布或聚氨酯拋光布。
[0027]本發(fā)明有益效果為可以快速得到高光潔的金屬表面。
【具體實(shí)施方式】
[0028]下述非限制性實(shí)施例可以使本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員更全面地理解本發(fā)明，但不以任何方式限制本發(fā)明。
[0029]實(shí)施例1
[0030]—種基于電刷鍍鎳拋光復(fù)合工藝的高光潔金屬表面制備方法，所述制備方法包括如下步驟:
[0031]粗拋光:采用粒度為300nm的金剛石塑膠磨輪將金屬表面30°C拋光4min，拋光時(shí)向接觸面持續(xù)滴加蒸餾水，所述金剛石塑膠磨輪與金屬拋光面的接觸壓力300g/cm2，金屬轉(zhuǎn)速為 1500r/min ；
[0032]精拋光:先將pH值8、濃度30wt%、粒度250nm的膠體金剛石拋光劑滴加在粗拋光后的金屬表面上采用真絲絨拋光布進(jìn)行30°C拋光lOmin，所述真絲絨拋光布與金屬拋光面的接觸壓力為200g/cm2，所述真絲絨拋光布回轉(zhuǎn)速度為1500r/min ;再將pH值8、濃度30wt%、粒度lOOnm的膠體金剛石拋光劑滴加在粗拋光后的金屬表面上，采用真絲絨拋光布進(jìn)行30°C拋光lOmin，所述真絲絨拋光布與金屬拋光面的接觸壓力為150g/cm2，所述真絲絨拋光布回轉(zhuǎn)速度為1000r/min ;然后將pH值8、濃度30wt%、粒度50nm的膠體金剛石拋光劑滴加在粗拋光后的金屬表面上，采用真絲絨拋光布進(jìn)行30°C拋光lOmin，所述真絲絨拋光布與金屬拋光面的接觸壓力為100g/cm2，所述真絲絨拋光布回轉(zhuǎn)速度為800r/min ?’最后將拋光后的金屬分別先采用蒸餾水、乙醇清洗，再采用0號電凈液去油；
[0033]電刷鍍鎳復(fù)合拋光:先將刷鍍機(jī)正極接鍍筆，將刷鍍機(jī)負(fù)極接機(jī)械拋光后的金屬，以設(shè)有真絲絨拋光布的可旋轉(zhuǎn)鍍筆作為陽極，以機(jī)械拋光后的金屬作為陰極，通電，對半浸在電刷鍍鎳及拋光復(fù)合液中機(jī)械拋光后的金屬拋光5min，所述真絲絨拋光布與金屬拋光面的接觸壓力為40g/cm2，所述真絲絨拋光布回轉(zhuǎn)速度為60r/min，開啟刷鍍機(jī)，采用脈沖模式刷鍍，電壓6V、頻率1200Hz、占空比50%，最后將拋光后的金屬采用蒸餾水清洗；
[0034]所述電刷鍍鎳及拋光復(fù)合液包括電刷鍍鎳鍍液、粒度為10nm金剛石納米拋光顆粒與光亮劑，所述電刷鍍鎳鍍液、粒度為10nm金剛石納米拋光顆粒與光亮劑的重量比為1:0.03:0.06。
[0035]拋光前，采用TR200型粗糙度儀測得待拋光金屬表面粗糙度Ra為0.14 μ m，拋光后，金屬表面粗糙度Ra為< 0.01 μ m，在金相顯微鏡下觀察，微凹處被金屬鎳填補(bǔ)，金屬表面光潔無缺陷；用于光干涉油膜厚度測量儀時(shí)，光干涉圖像均勻，無隔斷，無缺陷，滿足質(zhì)量要求。
[0036]以上所述，僅為本發(fā)明較佳的【具體實(shí)施方式】，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案及其發(fā)明構(gòu)思加以等同替換或改變，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種基于電刷鍍鎳拋光復(fù)合工藝的高光潔金屬表面制備方法，其特征在于:所述制備方法為以設(shè)有拋光布的可旋轉(zhuǎn)鍍筆作為陽極，以待拋光金屬作為陰極，通電，對半浸在電刷鍍鎳及拋光復(fù)合液中的金屬拋光。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于:所述電刷鍍鎳及拋光復(fù)合液包括電刷鍍鎳鍍液與納米拋光顆粒。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制備方法，其特征在于:所述納米拋光顆粒為粒度<10nm的金剛石或三氧化二鋁。4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制備方法，其特征在于:所述電刷鍍鎳及拋光復(fù)合液包括光亮劑。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于:所述拋光布與金屬拋光面的接觸壓力為 40 ?200g/cm2。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于:所述拋光布回轉(zhuǎn)速度為30?90r/min07.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于:電刷鍍的電壓為1?8V。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于:電刷鍍的頻率為1000?1400Hz。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于:電刷鍍的占空比為40%?60%。10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于:所述制備方法包括如下步驟: 粗拋光:采用塑膠磨輪將金屬表面拋光； 精拋光:將拋光劑加在粗拋光后的金屬表面上進(jìn)行拋光； 電刷鍍鎳復(fù)合拋光:以設(shè)有拋光布的可旋轉(zhuǎn)鍍筆作為陽極，以機(jī)械拋光后的金屬作為陰極，通電，對半浸在電刷鍍鎳及拋光復(fù)合液中機(jī)械拋光后的金屬拋光。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種基于電刷鍍鎳拋光復(fù)合工藝的高光潔金屬表面制備方法，屬于金屬表面處理技術(shù)領(lǐng)域，所述制備方法為以設(shè)有拋光布的可旋轉(zhuǎn)鍍筆作為陽極，以待拋光金屬作為陰極，通電，對半浸在電刷鍍鎳及拋光復(fù)合液中的金屬拋光，本發(fā)明有益效果為可以快速得到高光潔的金屬表面。
【IPC分類】C25D3/12, C25D5/22, C25F3/22, C25D5/06
【公開號】CN105350040
【申請?zhí)枴緾N201510680506
【發(fā)明人】于桂峰, 嚴(yán)志軍, 何紅坤, 朱新河, 程東, 董文仲
【申請人】大連海事大學(xué)
【公開日】2016年2月24日
【申請日】2015年10月19日