CN105350040B - 一种基于电刷镀镍抛光复合工艺的高光洁金属表面制备方法 - Google Patents

一种基于电刷镀镍抛光复合工艺的高光洁金属表面制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种基于电刷镀镍抛光复合工艺的高光洁金属表面制备方法，属于金属表面处理技术领域，所述制备方法为以设有抛光布的可旋转镀笔作为阳极，以待抛光金属作为阴极，通电，对半浸在电刷镀镍及抛光复合液中的金属抛光，本发明有益效果为可以快速得到高光洁的金属表面。

Description

一种基于电刷镀镍抛光复合工艺的高光洁金属表面制备方法
技术领域
本发明涉及一种基于电刷镀镍抛光复合工艺的高光洁金属表面制备方法，属于金属表面处理技术领域。
背景技术
现有的金属表面抛光技术包括机械抛光、流体抛光、磁研磨抛光、超声波抛光、化学抛光和电解抛光等。其中，机械抛光、流体抛光、磁研磨抛光和超声波抛光通过摩擦切削作用去除金属表面微凸体来降低金属表面粗糙度；上述抛光方式中，机械抛光中超精研抛光技术的抛光精度最高，金属表面粗糙度Ra为0.008μm，但其缺点为材料去除率低、抛光效率低。化学抛光和电解抛光通过化学抛光液与金属表面发生腐蚀反应，生成的粘性物质附着在金属表面，阻碍化学反应，但凸处厚度薄，凹处厚度厚，因此，先腐蚀凸处，凹处得到保护，提高抛光效率，但化学抛光金属表面所达到的粗糙度为10μm，电化学抛光金属表面所达到的粗糙度为1μm，粗糙度等级低。在某些对金属表面要求极高的工程应用领域中，例如，利用光干涉法测量金属试样与玻璃盘间油膜厚度时，油膜厚度为十几纳米至几十纳米，金属试样表面粗糙度、光洁度、整平性、反射率等都对测量结果有影响，而现有抛光工艺无法填补微凹处，需要利用机械、化学方法去除微凹处周围材料，达到无缺陷表面的超镜面状态，不仅付出大量时间，还要防止过度抛光而暴露金属晶体缺陷，因此现有抛光工艺无法完成高精密、高光洁金属表面的高效制备。
发明内容
本发明通过利用电刷镀和机械抛光的协同作用，一边在金属的活性位置上沉积镍金属晶粒填补微凹处，一边机械抛光去除光滑平面上结合力弱的镍金属晶粒，解决了上述问题。
本发明提供了一种基于电刷镀镍抛光复合工艺的高光洁金属表面制备方法，所述制备方法为以设有抛光布的可旋转镀笔作为阳极，以待抛光金属作为阴极，通电，对半浸在电刷镀镍及抛光复合液中的金属抛光。
本发明所述电刷镀镍及抛光复合液优选为包括电刷镀镍镀液与纳米抛光颗粒。
本发明所述纳米抛光颗粒优选为粒度≤10nm的金刚石或三氧化二铝。
本发明所述电刷镀镍及抛光复合液优选为包括光亮剂。
本发明所述电刷镀镍镀液、纳米抛光颗粒与光亮剂的重量比为1：0.02～0.05：0.04～0.1。
本发明利用电刷镀镍原理，协同机械抛光，对金属表面微凹处缺陷进行填补修饰。以设有抛光布的可旋转镀笔为阳极，以待抛光金属为阴极。阳极不仅具有电化学反应中提供电子的功能，还具有摩擦切削、搅拌电刷镀镍及抛光复合液、防止纳米抛光颗粒沉淀、析氢产生针孔的功能。抛光金属半浸在电刷镀镍及抛光复合液中，由于金属旋转使电刷镀镍及抛光复合液包裹在金属表面，与阳极抛光布接触使其润湿，通电后金属镍析出，阴极发生的电化学反应式为：
Ni2++2e→Ni
同时氢离子还原，逸出氢气：
2H++2e→H2↑
由于抛光金属表面微凹处存在晶格缺陷，属于活性位置，有利于沉积镍金属晶体，实现缺陷快速填补；同时微凹处比其他位置电流密度小，极化度低，对电刷镀镍及抛光复合液中光亮剂吸附能力小，由于光亮剂膜阻碍金属离子放电，因此微凹处沉积镍金属晶体比其他位置多，同样有利于缺陷的快速填补。在抛光金属的光滑表面上，同样也沉积少量结合力弱的镍金属晶体，在机械抛光作用下，光滑表面上的镍金属晶体被抛除，因此可以快速得到高光洁金属表面。
本发明所述抛光布与金属抛光面的接触压力优选为40～200g/cm2。
本发明所述抛光布回转速度优选为30～90r/min。
本发明电刷镀的电压优选为1～8V。
本发明电刷镀的频率优选为1000～1400Hz。
本发明电刷镀的占空比优选为40％～60％。
本发明所述制备方法并非要在金属表面刷镀一层镍金属，而是对金属表面缺陷快速填补，因此，本发明的电刷镀电压比在金属表面刷镀一层镍金属的电压低、电流密度小、金属晶粒沉积速度慢，获得的对金属表面缺陷填补效果也更好。
本发明所述制备方法优选为包括如下步骤：
粗抛光：采用塑胶磨轮将金属表面抛光；
精抛光：将抛光剂加在粗抛光后的金属表面上进行抛光；
电刷镀镍复合抛光：以设有抛光布的可旋转镀笔作为阳极，以机械抛光后的金属作为阴极，通电，对半浸在电刷镀镍及抛光复合液中机械抛光后的金属抛光。
本发明所述粗抛光步骤进一步优选为采用粒度≤300nm的金刚石塑胶磨轮将金属表面20～50℃抛光3～5min，抛光时向接触面持续滴加蒸馏水，所述金刚石塑胶磨轮与金属抛光面的接触压力100～300g/cm2，金属转速为600～1500r/min。
本发明所述精抛光步骤进一步优选为将pH值8～14、浓度10～50wt％、粒度10～300nm的胶体金刚石抛光剂加在粗抛光后的金属表面上采用抛光布进行由大粒度胶体金刚石抛光剂至小粒度胶体金刚石抛光剂分段抛光，各段20～50℃抛光5～15min，所述抛光布与金属抛光面的接触压力40～200g/cm2，清洗、去油。
本发明所述抛光布优选为真丝绒抛光布、合成革抛光布或聚氨酯抛光布。
本发明有益效果为可以快速得到高光洁的金属表面。
具体实施方式
下述非限制性实施例可以使本领域的普通技术人员更全面地理解本发明，但不以任何方式限制本发明。
实施例1
一种基于电刷镀镍抛光复合工艺的高光洁金属表面制备方法，所述制备方法包括如下步骤：
粗抛光：采用粒度为300nm的金刚石塑胶磨轮将金属表面30℃抛光4min，抛光时向接触面持续滴加蒸馏水，所述金刚石塑胶磨轮与金属抛光面的接触压力300g/cm2，金属转速为1500r/min；
精抛光：先将pH值8、浓度30wt％、粒度250nm的胶体金刚石抛光剂滴加在粗抛光后的金属表面上采用真丝绒抛光布进行30℃抛光10min，所述真丝绒抛光布与金属抛光面的接触压力为200g/cm2，所述真丝绒抛光布回转速度为1500r/min；再将pH值8、浓度30wt％、粒度100nm的胶体金刚石抛光剂滴加在粗抛光后的金属表面上，采用真丝绒抛光布进行30℃抛光10min，所述真丝绒抛光布与金属抛光面的接触压力为150g/cm2，所述真丝绒抛光布回转速度为1000r/min；然后将pH值8、浓度30wt％、粒度50nm的胶体金刚石抛光剂滴加在粗抛光后的金属表面上，采用真丝绒抛光布进行30℃抛光10min，所述真丝绒抛光布与金属抛光面的接触压力为100g/cm2，所述真丝绒抛光布回转速度为800r/min；最后将抛光后的金属分别先采用蒸馏水、乙醇清洗，再采用0号电净液去油；
电刷镀镍复合抛光：先将刷镀机正极接镀笔，将刷镀机负极接机械抛光后的金属，以设有真丝绒抛光布的可旋转镀笔作为阳极，以机械抛光后的金属作为阴极，通电，对半浸在电刷镀镍及抛光复合液中机械抛光后的金属抛光5min，所述真丝绒抛光布与金属抛光面的接触压力为40g/cm2，所述真丝绒抛光布回转速度为60r/min，开启刷镀机，采用脉冲模式刷镀，电压6V、频率1200Hz、占空比50％，最后将抛光后的金属采用蒸馏水清洗；
所述电刷镀镍及抛光复合液包括电刷镀镍镀液、粒度为10nm金刚石纳米抛光颗粒与光亮剂，所述电刷镀镍镀液、粒度为10nm金刚石纳米抛光颗粒与光亮剂的重量比为1：0.03：0.06。
抛光前，采用TR200型粗糙度仪测得待抛光金属表面粗糙度Ra为0.14μm，抛光后，金属表面粗糙度Ra为≤0.01μm，在金相显微镜下观察，微凹处被金属镍填补，金属表面光洁无缺陷；用于光干涉油膜厚度测量仪时，光干涉图像均匀，无隔断，无缺陷，满足质量要求。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种基于电刷镀镍抛光复合工艺的高光洁金属表面制备方法，其特征在于：所述制备方法为以设有抛光布的可旋转镀笔作为阳极，以待抛光金属作为阴极，通电，对半浸在电刷镀镍及抛光复合液中的金属抛光；
电刷镀的电压为1～8V；
电刷镀的频率为1000～1400Hz；
电刷镀的占空比为40％～60％；
所述电刷镀镍及抛光复合液包括光亮剂。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述电刷镀镍及抛光复合液包括电刷镀镍镀液与纳米抛光颗粒。
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：所述纳米抛光颗粒为粒度≤10nm的金刚石或三氧化二铝。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述抛光布与金属抛光面的接触压力为40～200g/cm2。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述抛光布回转速度为30～90r/min。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述制备方法包括如下步骤：
粗抛光：采用塑胶磨轮将金属表面抛光；
精抛光：将抛光剂加在粗抛光后的金属表面上进行抛光；
电刷镀镍复合抛光：以设有抛光布的可旋转镀笔作为阳极，以机械抛光后的金属作为阴极，通电，对半浸在电刷镀镍及抛光复合液中机械抛光后的金属抛光。
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