CN107513758B - 一种铜合金的液相等离子纳米抛光液、其制备方法及应用 - Google Patents
一种铜合金的液相等离子纳米抛光液、其制备方法及应用 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种铜合金的液相等离子纳米抛光液,以质量百分比计,包含2‑6%的硫酸铵、0.01‑0.1%的氯化铵、0.01‑0.1%的乙二胺四乙酸钠、0.02‑0.06%的亚硝酸钠、0.02‑0.06%的葡萄糖酸钠,余量为水。还公开了该铜合金的液相等离子纳米抛光液的制备方法,将硫酸铵、氯化铵、乙二胺四乙酸钠、亚硝酸钠和葡萄糖酸钠加入水中,充分搅拌,混合均匀,加热到60‑90℃,即制得铜合金的液相等离子纳米抛光液。本发明的优点在于:采用该抛光液对铜合金进行抛光处理,可使铜合金的表面粗糙度降低至0.1微米以下,并且划痕较少;抛光液制备方法简单;降低抛光成本;并且具有环保、节能、减排等优点。
Description
技术领域
本发明涉及一种等离子纳米技术应用技术领域,更具体涉及一种铜合金的液相等离子纳米抛光液、其制备方法及应用。
背景技术
铜金属及铜合金具有优异的物理、化学性能,及良好的加工性能,塑性很好,容易冷、热成形;铜合金有很好的铸造性能。铜金属及铜合金是常见的金属材料,抛光过程可以处理加工过程所形成的粗糙面,并且赋予产品更佳的质感,因此是整个铜金属及铜合金加工过程中不可或缺的加工程序。
现有的铜金属及铜合金的抛光方法大致上可分为三种,即机械抛光法、化学抛光法以及电解抛光法,但是各有其限制及缺点。机械抛光法耗费人力,并且比较适合平面材料,对于非平面的材料,将有无法抛光的死角。此外,铜金属为一种活性金属,经过镜面抛光处理一段时间后,镜面的表面性状又会氧化。常见的处理方法为添加氧化剂,但是此种方法仍较适于处理平面板材,对于立体曲面或有空洞的板材,在处理上有盲点及困难处。公知的化学抛光法多数利用酸性溶液对钛金属做处理,如中核(天津)科技发展有限公司发明专利CN201310374170.1中所述化学抛光液中含有较高浓度的硫酸。由此可知,化学抛光法大多利用高浓度的酸性溶液,对于废酸液的回收或处理,将会产生问题,对环保也可能造成不利的影响。至于电解抛光法方面,如同化学抛光法,也需利用高浓度的酸性溶液作为电解液,如美国电解抛光标准文件E1558-09中所述的多种抛光液均含有较高浓度的硝酸等强酸,此种方法仍存在着高毒性、高危险性、制作过程管理不易以及废液污染等种种问题。
此外,以上抛光方法,其抛光后表面粗糙度均在微米以上级别,切划痕较多。因此,现有技术中存在着加工技术上的限制以及其他多项不易处理的缺点,因此,若能提供一种制作过程简便、安全性高、并且加工成品优良的方法,将能降低抛光制作过程的成本,并且进一步提高铜合金的利用性。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于提供了一种有效降低铜合金表面粗糙度的铜合金的液相等离子纳米抛光液、其制备方法及应用。
本发明是通过以下技术方案解决上述技术问题的:
一方面,提供一种铜合金的液相等离子纳米抛光液,以质量百分比计,铜合金的液相等离子纳米抛光液包含2-6%的硫酸铵、0.01-0.1%的氯化铵、0.01-0.1%的乙二胺四乙酸钠、0.02-0.06%的亚硝酸钠、0.02-0.06%的葡萄糖酸钠,余量为水。硫酸铵使溶液整体呈现弱酸性,是抛光液的基本组成部分,有利于抛光过程中水蒸汽、氢气、氧气等混合气层的产生,而混合气层又是影响等离子纳米抛光质量的重要因素;葡萄糖酸钠和乙二胺四乙酸钠作为络合剂,能与钙、镁、铁等金属离子络合,有效阻止抛光液中沉淀物和铜合金表面污垢的产生,其次葡萄糖酸钠还可以阻止金属表面发生氧化,起缓蚀作用;亚硝酸钠提高了抛光液离子浓度,离子活性强。
优选地,所述水为去离子水。
优选地,一种铜合金的液相等离子纳米抛光液通过以下方法制备:向水中加入硫酸铵、氯化铵、乙二胺四乙酸钠、亚硝酸钠和葡萄糖酸钠,充分搅拌,混合均匀,加热到60-90℃,即制得铜合金的液相等离子纳米抛光液。
优选地,一种铜合金的液相等离子纳米抛光液通过以下方法制备:向每100g去离子水中加入2g硫酸铵、0.01g氯化铵、0.01g乙二胺四乙酸钠、0.02g亚硝酸钠、0.02g葡萄糖酸钠,充分搅拌,混合均匀,然后加热至60℃。
优选地,一种铜合金的液相等离子纳米抛光液通过以下方法制备:向每100g去离子水中加入2g硫酸铵、0.01g氯化铵、0.01g乙二胺四乙酸钠、0.02g亚硝酸钠、0.02g葡萄糖酸钠,充分搅拌,混合均匀,然后加热至70℃。
优选地,一种铜合金的液相等离子纳米抛光液通过以下方法制备:向每100g去离子水中加入2g硫酸铵、0.01g氯化铵、0.01g乙二胺四乙酸钠、0.02g亚硝酸钠、0.02g葡萄糖酸钠,充分搅拌,混合均匀,然后加热至80℃。
优选地,一种铜合金的液相等离子纳米抛光液通过以下方法制备:向每100g去离子水中加入2g硫酸铵、0.01g氯化铵、0.01g乙二胺四乙酸钠、0.02g亚硝酸钠、0.02g葡萄糖酸钠,充分搅拌,混合均匀,然后加热至90℃。
优选地,一种铜合金的液相等离子纳米抛光液通过以下方法制备:向每100g去离子水中加入6g硫酸铵、0.1g氯化铵、0.1g乙二胺四乙酸钠、0.06g亚硝酸钠、0.06g葡萄糖酸钠,充分搅拌,混合均匀,然后加热至90℃。
优选地,一种铜合金的液相等离子纳米抛光液通过以下方法制备:向每100g去离子水中加入4g硫酸铵、0.05g氯化铵、0.05g乙二胺四乙酸钠、0.04g亚硝酸钠、0.04g葡萄糖酸钠,充分搅拌,混合均匀,然后加热至80℃。
另一方面,还提供上述铜合金的液相等离子纳米抛光液的制备方法,包括以下步骤:向水中加入硫酸铵、氯化铵、乙二胺四乙酸钠、亚硝酸钠和葡萄糖酸钠,充分搅拌,混合均匀,加热到60-90℃,即制得铜合金的液相等离子纳米抛光液。
又一方面,还提供上述铜合金的液相等离子纳米抛光液在抛光处理铜合金中的应用。抛光处理的方法为:将抛光液作为电解液加热通电并作为阴极,铜合金通电作为阳极,将铜合金缓慢浸入电解液内,完成抛光处理过程。
具体工艺流程为:将抛光液作为电解液置于工作槽内加热并通电作为阴极,铜合金使用夹具夹持并通电作为阳极,电机带动铜合金缓慢浸入电解液内,电解液受热蒸发后在铜合金表面附近形成致气层,气层成分为电解液形成的等离子体,等离子体内出现放电通道,由于金属表面为等势面,放电通道的出现概率会在铜合金表面不光滑区域增大,放电通道内产生小面积内极大电流使接触到的铜合金表面微融化,微融化的铜合金表面将根据等势面原理在电磁场作用下变为规则平面,通过以上过程,铜合金表面实现抛光效果。
本发明相比现有技术具有以下优点:采用该抛光液对铜合金进行抛光处理,可使铜合金的表面粗糙度降低至0.1微米以下,并且划痕较少,抛光质量是传统抛光工艺无法比拟的;此外,抛光液制备方法简单,操作安全;抛光过程中抛光液的消耗量很少,单位体积抛光液可以抛光更多金属表面积,从而降低抛光成本;抛光液以弱酸性的硫酸铵为主,硫酸铵又是农业用肥料,抛光废液可作为肥料二次利用,具有环保、节能、减排等优点。
具体实施方式
下面对本发明的实施例作详细说明,本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施,给出了详细的实施方式和具体的操作过程,但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
实施例1
将2g硫酸铵、0.01g氯化铵、0.01g乙二胺四乙酸钠、0.02g亚硝酸钠、0.02g葡萄糖酸钠加入100g去离子水中,充分搅拌,混合均匀,然后加热至60℃,制得铜合金的液相等离子纳米抛光液。
用上述抛光液抛光处理铜合金的方法为:将抛光液作为电解液置于工作槽内加热并通电作为阴极,铜合金使用夹具夹持并通电作为阳极,电机带动铜合金缓慢浸入电解液内,电解液受热蒸发后在铜合金表面附近形成致气层,气层成分为电解液形成的等离子体,等离子体内出现放电通道,由于金属表面为等势面,放电通道的出现概率会在铜合金表面不光滑区域增大,放电通道内产生小面积内极大电流使接触到的铜合金表面微融化,微融化的铜合金表面将根据等势面原理在电磁场作用下变为规则平面,通过以上过程,铜合金表面实现抛光效果。
用粗糙度仪,测试未经抛光处理的铜合金表面的原始粗糙度,然后再测试经过上述液相等离子纳米抛光液抛光处理后的铜合金的表面粗糙度,测量结果如表1所示。
实施例2
将2g硫酸铵、0.01g氯化铵、0.01g乙二胺四乙酸钠、0.02g亚硝酸钠、0.02g葡萄糖酸钠加入100g去离子水中,充分搅拌,混合均匀,然后加热至70℃,制得铜合金的液相等离子纳米抛光液。
通过实施例1的处理方法用上述抛光液抛光处理铜合金。
用粗糙度仪,测试未经抛光处理的铜合金表面的原始粗糙度,然后再测试经过上述液相等离子纳米抛光液抛光处理后的铜合金的表面粗糙度,测量结果如表1所示。
实施例3
将2g硫酸铵、0.01g氯化铵、0.01g乙二胺四乙酸钠、0.02g亚硝酸钠、0.02g葡萄糖酸钠加入100g去离子水中,充分搅拌,混合均匀,然后加热至80℃,制得铜合金的液相等离子纳米抛光液。
通过实施例1的处理方法用上述抛光液抛光处理铜合金。
用粗糙度仪,测试未经抛光处理的铜合金表面的原始粗糙度,然后再测试经过上述液相等离子纳米抛光液抛光处理后的铜合金的表面粗糙度,测量结果如表1所示。
实施例4
将2g硫酸铵、0.01g氯化铵、0.01g乙二胺四乙酸钠、0.02g亚硝酸钠、0.02g葡萄糖酸钠加入100g去离子水中,充分搅拌,混合均匀,然后加热至90℃,制得铜合金的液相等离子纳米抛光液。
通过实施例1的处理方法用上述抛光液抛光处理铜合金。
用粗糙度仪,测试未经抛光处理的铜合金表面的原始粗糙度,然后再测试经过上述液相等离子纳米抛光液抛光处理后的铜合金的表面粗糙度,测量结果如表1所示。
实施例5
将6g硫酸铵、0.1g氯化铵、0.1g乙二胺四乙酸钠、0.06g亚硝酸钠、0.06g葡萄糖酸钠加入100g去离子水中,充分搅拌,混合均匀,然后加热至90℃,制得铜合金的液相等离子纳米抛光液。
通过实施例1的处理方法用上述抛光液抛光处理铜合金。
用粗糙度仪,测试未经抛光处理的铜合金表面的原始粗糙度,然后再测试经过上述液相等离子纳米抛光液抛光处理后的铜合金的表面粗糙度,测量结果如表1所示。
实施例6
将4g硫酸铵、0.05g氯化铵、0.05g乙二胺四乙酸钠、0.04g亚硝酸钠、0.04g葡萄糖酸钠加入100g去离子水中,充分搅拌,混合均匀,然后加热至80℃,制得铜合金的液相等离子纳米抛光液。
通过实施例1的处理方法用上述抛光液抛光处理铜合金。
用粗糙度仪,测试未经抛光处理的铜合金表面的原始粗糙度,然后再测试经过上述液相等离子纳米抛光液抛光处理后的铜合金的表面粗糙度,测量结果如表1所示。
表1:实施例1-6的铜合金抛光处理前后粗糙度
处理前粗糙度(μm) | 处理后粗糙度(μm) | |
实施例1 | 0.492 | 0.228 |
实施例2 | 0.471 | 0.252 |
实施例3 | 0.469 | 0.268 |
实施例4 | 0.5 | 0.323 |
实施例5 | 0.461 | 0.294 |
实施例6 | 0.485 | 0.292 |
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种铜合金的液相等离子纳米抛光液,其特征在于,以质量百分比计,包含2-6%的硫酸铵、0.01-0.1%的氯化铵、0.01-0.1%的乙二胺四乙酸钠、0.02-0.06%的亚硝酸钠、0.02-0.06%的葡萄糖酸钠,余量为水。
2.根据权利要求1所述的铜合金的液相等离子纳米抛光液,其特征在于,所述水为去离子水。
3.根据权利要求1所述的铜合金的液相等离子纳米抛光液,其特征在于,通过以下方法制备:向每100g去离子水中加入2g硫酸铵、0.01g氯化铵、0.01g乙二胺四乙酸钠、0.02g亚硝酸钠、0.02g葡萄糖酸钠,充分搅拌,混合均匀,然后加热至60℃。
4.根据权利要求1所述的铜合金的液相等离子纳米抛光液,其特征在于,通过以下方法制备:向每100g去离子水中加入2g硫酸铵、0.01g氯化铵、0.01g乙二胺四乙酸钠、0.02g亚硝酸钠、0.02g葡萄糖酸钠,充分搅拌,混合均匀,然后加热至70℃。
5.根据权利要求1所述的铜合金的液相等离子纳米抛光液,其特征在于,通过以下方法制备:向每100g去离子水中加入2g硫酸铵、0.01g氯化铵、0.01g乙二胺四乙酸钠、0.02g亚硝酸钠、0.02g葡萄糖酸钠,充分搅拌,混合均匀,然后加热至80℃。
6.根据权利要求1所述的铜合金的液相等离子纳米抛光液,其特征在于,通过以下方法制备:向每100g去离子水中加入2g硫酸铵、0.01g氯化铵、0.01g乙二胺四乙酸钠、0.02g亚硝酸钠、0.02g葡萄糖酸钠,充分搅拌,混合均匀,然后加热至90℃。
7.根据权利要求1所述的铜合金的液相等离子纳米抛光液,其特征在于,通过以下方法制备:向每100g去离子水中加入6g硫酸铵、0.1g氯化铵、0.1g乙二胺四乙酸钠、0.06g亚硝酸钠、0.06g葡萄糖酸钠,充分搅拌,混合均匀,然后加热至90℃。
8.根据权利要求1所述的铜合金的液相等离子纳米抛光液,其特征在于,通过以下方法制备:向每100g去离子水中加入4g硫酸铵、0.05g氯化铵、0.05g乙二胺四乙酸钠、0.04g亚硝酸钠、0.04g葡萄糖酸钠,充分搅拌,混合均匀,然后加热至80℃。
9.权利要求1至8中任一项所述的铜合金的液相等离子纳米抛光液的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
向水中加入硫酸铵、氯化铵、乙二胺四乙酸钠、亚硝酸钠和葡萄糖酸钠,充分搅拌,混合均匀,加热到60-90℃,即制得铜合金的液相等离子纳米抛光液。
10.权利要求1至8中任一项所述的铜合金的液相等离子纳米抛光液在抛光处理铜合金中的应用。
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