CN111876820A - 一种不锈钢容器内胆高亮度镜面电解抛光方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及不锈钢表面处理技术领域，尤其涉及一种不锈钢容器内胆高亮度镜面电解抛光方法，本发明的方法包括除油、清洗、电解抛光、钝化、干燥步骤，所述电解抛光步骤所使用的电解液包括以下重量份原料：38‑42份硫酸、58‑64份磷酸、5‑8份辅助添加颗粒、2‑3份明胶、2‑3份光亮剂，所述辅助添加颗粒是以分级多孔陶瓷颗粒为核心，在核心外包裹了淀粉黄原酸酯壳层，所述淀粉黄原酸酯壳层为多孔结构。本发明的一种不锈钢容器内胆高亮度镜面电解抛光方法，通过对工艺的优化和对电解液配方的优化设计，能够达到镜面抛光的效果，和传统工艺相比，流程更简单，电解液配方合理。

Description

一种不锈钢容器内胆高亮度镜面电解抛光方法
技术领域
本发明涉及不锈钢表面处理技术领域，尤其涉及一种不锈钢容器内胆高亮度镜面电解抛光方法。
背景技术
随着科技的日益进步和人们对产品的要求的日益提高，现在对金属产品，例如不锈钢制品的外观要求越来越高，尤其是对产品的粗糙度和光亮度等综合要求，而在众多方法中，抛光工艺作为一种十分成熟的工艺得到了极大地普及与应用。
目前常见的抛光工艺主要有机械抛光、化学抛光、电解抛光。机械抛光是借助抛光机和砂轮在有精细磨料的情况下，以一定的压力及旋转速度，对制品表面进行轻微切削处理和研磨，以除去毛刺、细微的不平和损伤，使之平整、光滑的处理过程，机械抛光对操作人员的操作技巧要求很高，体力消耗大，而且加工过程中产生的噪音污染和粉尘污染非常大，对操作人员的身体健康有严重影响；并且，对形状稍微复杂的工件很难进行机械抛光；工作效率低。化学抛光：化学抛光是在一定温度、成分的酸碱溶液中对金属制品进行化学处理以提高其表面光亮度的过程，与机械抛光相比，用化学方法可以抛光形状较为复杂和比较薄的金属、除去表面晶体变形层，获得表面装饰性良好的优质膜层，然而，化学抛光剂多为慢速抛光，抛光时间少则几十分钟，多则十几个小时，工时长，效率低，使用次数少，寿命短，且抛光的亮度也不高，有局部腐蚀现象，而且会产生腐蚀性气体，不利于操作人员的身体健康。
电解抛光是将金属件或覆盖有金属层的电镀件作为阳极置入某种组成的溶液中时，该金属发生阳极极化并产生不稳定的钝化现象，如果将电流密度限定在该金属和该溶液所特有的一定电流密度的范围内，此时无光泽的表面将变为抛光的光亮表面。电解抛光相对于化学抛光和机械抛光能够得到高的表面光洁度和高的抛光精度；能够加工任何形状和尺寸的工件；抛光速度快、能耗小，能够大幅度提高生产效率，然而现有的电解抛光工艺如果直接进行电解抛光处理只能将工件的的表面粗糙度降低1-2级，在电解抛光前，通常需要对工件进行机械抛光，否则难以满足表面质量的要求。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的是提供一种不锈钢容器内胆高亮度镜面电解抛光方法，通过对工艺的优化和对电解液配方的优化设计，能够达到镜面抛光的效果，和传统工艺相比，流程更简单，电解液配方合理。
本发明通过以下技术手段解决上述技术问题：
一种不锈钢容器内胆高亮度镜面电解抛光方法，所述方法包括除油、清洗、电解抛光、钝化、干燥步骤，所述电解抛光步骤所使用的电解液包括以下重量份原料：38-42份硫酸、58-64份磷酸、5-8份辅助添加颗粒、2-3份明胶、2-3份光亮剂。
本发明的不锈钢容器内胆高亮度镜面电解抛光方法，和传统的电解抛光方法相比，在进行电解抛光步骤之前不用再进行机械抛光处理，通过对工艺的优化和对电解液配方的优化设计，就能够达到镜面抛光的效果，和传统工艺相比，流程更简单，电解液配方合理。
进一步，所述电解液包括以下重量份原料40份硫酸、60份磷酸、6份辅助添加颗粒、3份明胶、2份光亮剂。
进一步，所述辅助添加颗粒是以分级多孔陶瓷颗粒为核心，在核心外包裹了淀粉黄原酸酯壳层，所述淀粉黄原酸酯壳层为多孔结构。
在不锈钢电解抛光的过程中，不锈刚所含的铁、铬、镍元素不断的转变为金属离子溶入抛光液中，随着抛光过程中的进行，这些金属离子浓度会不断增加，直至以磷酸盐和硫酸盐形式析出，传统的不锈钢电解液，大多仅含有硫酸和磷酸，随着电解液中金属离子浓度的增加，会明显的对影响电解效果，且由于金属离子需要以硫酸盐或者磷酸盐的形式析出，会导致电解液中有效成分的含量降低速度较快，需要使用大量的电解液，另外，由于沉淀析出的硫酸盐或磷酸盐颗粒较小，在生产过程中还极易泛起，吸附在不锈钢表面，造成产品表面局部形成密集白点，严重影响电解抛光的效果。
而本发明的电解液，在电解液中添加了辅助添加颗粒，其外部的淀粉黄原酸酯壳层对铁、铬、镍等金属离子具有较好的络合作用，且络合效果稳定，通过辅助添加颗粒能够及时的将电解液中的金属离子去除，能够减小由于金属离子浓度增加对电解抛光效果的影响，且通过络合去除了金属离子，能够大大减少硫酸和磷酸的消耗，减少电解液的消耗；同时其核心内采用的分级多孔陶瓷颗粒，一方面，陶瓷颗粒具有绝缘性，能够不受电解过程的影响，其对外部的淀粉黄原酸酯壳层起到支撑、固定的效果，能够在一定程度上防止淀粉黄原酸酯壳层粘附到不锈钢容器内胆表面，而多孔的结构则使得其在前期能够较好的悬浮在电解液中，能够更好的进行金属离子的吸附，另一方面，核心陶瓷颗粒的多孔分级结构和淀粉黄原酸聚氨酯壳层的多孔结构相结合，使得辅助添加颗粒也具有较好的吸附作用，不仅对金属离子起到一定的吸附作用，而随着电解时间的延长，弱电解液中析出了硫酸盐或磷酸盐，还能够通过辅助添加颗粒的吸附作用将其吸附在辅助添加颗粒表面，能够在一定程度上防止其粘附到不锈钢内胆表面。
进一步，所述方法具体包括以下步骤：
除油：将待处理不锈钢容器内胆置于不锈钢金属脱脂液中进行脱脂处理；
清洗：将经过脱脂处理的不锈钢容器内胆采用常温水冲洗，然后进行超声清洗，清洗完成后吹至全干；
电解抛光：将配制好的电解液倒入电解槽中，再将清洗完成的不锈钢容器内胆放入电解槽中进行电解抛光处理，电解完成后，将不锈钢容器内胆取出，用去离子冲洗干净；
钝化：将电解抛光完成的不锈钢容器内胆放入钝化液中，进行钝化处理；
干燥：钝化完成后，将不锈钢容器内胆从钝化液中取出，用去离子水清洗干净厚，真空恒温干燥。
进一步，所述除油步骤中，不锈钢金属脱脂液的体积浓度为10％，脱脂处理是的温度为65℃。
进一步，所述超声清洗的超声频率为45KHz，清洗时间为30-40min。
进一步，所述电解抛光阳极的电流密度为25-45A/dm2，电解抛光时间为1-5min。
进一步，所述复合添加颗粒的制备方法为：称取淀粉，加入去离子水中，搅拌分散均匀后，在95℃水浴条件下持续搅拌反应10min，加入经过预处理的陶瓷颗粒，继续搅拌反应20min，反应完成自然冷却至室温，于5℃温度下保温冷藏4-5d，然后将产物用无水乙醇冲洗2-3次后，再浸泡于无水乙醇溶液中，置换充分后，抽滤、干燥后，分散成颗粒，然后加入氢氧化钠溶液中，搅拌分散后加入二硫化碳，持续搅拌反应2h，反应完成后，用先后用去离子水、无水乙醇分别洗涤3次后，真空干燥得到复合添加颗粒。
进一步，所述陶瓷颗粒的预处理为：取硅烷偶联剂加入石油醚中，并调节pH至3-4，得到混合溶液，将分级多孔陶瓷颗粒先后分别使用无水乙醇、丙酮清洗，真空干燥后加入混合溶液中，静置20h，过滤、真空干燥后浸泡于丙烯酰胺溶液中，浸泡完成后捞出，置于高能电子束辐照装置中，进行高能电子束辐照处理，处理完成后用去离子洗涤，烘干得到预处理的陶瓷颗粒。
通过对陶瓷颗粒进行预处理，将丙烯酰胺通过高能电子束辐照引发接枝到陶瓷颗粒上，通过丙烯酰胺和淀粉分子缠绕、交联，使得陶瓷颗粒表面能够更好的被包裹形成淀粉黄原酸酯壳层。
本发明的有益效果：
1、本发明的一种不锈钢容器内胆高亮度镜面电解抛光方法，在进行电解抛光步骤之前不用进行再进行机械抛光处理，通过对工艺的优化和对电解液配方的优化设计，就能够达到镜面抛光的效果，和传统工艺相比，流程更简单，电解液配方合理。
2、本发明的一种不锈钢容器内胆高亮度镜面电解抛光方法，在电解液中加入了辅助添加颗粒，通过辅助添加颗粒能够对电解液中的金属离子进行去除，从而在一定程度上减少由于金属离子浓度增加对电解抛光效果的影响，且能够减少对硫酸和磷酸的消耗量。
3、本发明的辅助添加颗粒，在电解后期，当在电解液中金属离子增加从而析出时，还能够对析出的盐分颗粒进行一定程度上的吸附、固定，沉淀在电解液底部，由于内部陶瓷颗粒相对较重，能够防止盐分颗粒其泛起，吸附在不锈钢表面，影响电解抛光效果。
具体实施方式
以下将结合具体实施例对本发明进行详细说明：
本发明的一种不锈钢容器内胆高亮度镜面电解抛光方法，包括除油、清洗、电解抛光、钝化、干燥步骤，其中电解抛光步骤所使用的电解液包括以下重量份原料：38-42份硫酸、58-64份磷酸、5-8份辅助添加颗粒、2-3份明胶、2-3份光亮剂。具体如下：
实施例一
辅助添加颗粒的制备
预处理：按照硅烷偶联剂和石油醚的质量比为1:3的比例，称取硅烷偶联剂加入石油醚中，并调节pH至3-4，得到混合溶液，将分级多孔陶瓷颗粒先后分别使用无水乙醇、丙酮清洗，于50℃温度下真空干燥后完全浸没于混合溶液中，静置20h，过滤，于50℃温度下真空干燥后浸泡于28wt％丙烯酰胺溶液中，浸泡30min后捞出，置于高能电子束辐照装置中，在辐照剂量为60kGy的条件下进行高能电子束辐照处理2min，处理完成后用去离子洗涤，烘干得到预处理的陶瓷颗粒。
复合添加颗粒的制备：称取淀粉，加入20倍淀粉质量的去离子水中，搅拌分散均匀后，在95℃水浴条件下持续搅拌反应10min，按照120g/L的固液比加入经过预处理的陶瓷颗粒，继续搅拌反应20min，反应完成自然冷却至室温，于5℃温度下保温冷藏5d，然后将产物用无水乙醇冲洗3次后，再浸泡于无水乙醇溶液中，置换充分后，抽滤，滤饼于50℃温度下干燥8h，分散成颗粒，然后按照200g/L的固液比加入5％的氢氧化钠溶液中，搅拌分散后加入等淀粉摩尔质量的二硫化碳，在30℃温度下持续搅拌反应2h，反应完成后，用先后用去离子水、无水乙醇分别洗涤3次后，于40℃温度下真空干燥4h，得到复合添加颗粒。
本实施例的电解液包括以下重量份原料：40份硫酸、58份磷酸、6份辅助添加颗粒、3份明胶、2份光亮剂。本发明电解液即配即用，采用常规的方法进行配制即可。
使用本实施例的电解液进行不锈钢容器内胆的电解抛光，本实施例的不锈钢容器内胆所使用的材质为食材级SUS304不锈钢，具体如下：
除油：将待处理不锈钢容器内胆置于体积浓度为10％，温度为65℃的不锈钢金属脱脂液中进行脱脂处理；
清洗：将经过脱脂处理的不锈钢容器内胆采用常温水冲洗，然后于频率为45KHz的超声波频率下进行超声清洗30min，清洗完成后吹至全干；
电解抛光：将配制好的电解液倒入电解槽中，再将清洗完成的不锈钢容器内胆放入电解槽中，在阳极的电流密度为45A/dm2的条件进行电解抛光处理3min，电解完成后，将不锈钢容器内胆取出，用去离子冲洗干净；
钝化：将电解抛光完成的不锈钢容器内胆放入钝化液中，进行钝化处理1min；
干燥：钝化完成后，将不锈钢容器内胆从钝化液中取出，用去离子水清洗干净厚，于60℃温度下真空恒温干燥。
经检测，经过本实施例工艺处理的不锈钢内胆表面光亮，达到了镜面效果，不锈钢内胆表面的粗糙度达到0.01μm。
实施例二
辅助添加颗粒的制备
预处理：按照硅烷偶联剂和石油醚的质量比为1:5的比例，称取硅烷偶联剂加入石油醚中，并调节pH至3-4，得到混合溶液，将分级多孔陶瓷颗粒先后分别使用无水乙醇、丙酮清洗，于50℃温度下真空干燥后完全浸没于混合溶液中，静置20h，过滤，于50℃温度下真空干燥后浸泡于28wt％丙烯酰胺溶液中，浸泡30min后捞出，置于高能电子束辐照装置中，在辐照剂量为65kGy的条件下进行高能电子束辐照处理1.5min，处理完成后用去离子洗涤，烘干得到预处理的陶瓷颗粒。
复合添加颗粒的制备：称取淀粉，加入15倍淀粉质量的去离子水中，搅拌分散均匀后，在95℃水浴条件下持续搅拌反应10min，按照100g/L的固液比加入经过预处理的陶瓷颗粒，继续搅拌反应20min，反应完成自然冷却至室温，于5℃温度下保温冷藏4d，然后将产物用无水乙醇冲洗2次后，再浸泡于无水乙醇溶液中，置换充分后，抽滤，滤饼于50℃温度下干燥9h，分散成颗粒，然后按照170g/L的固液比加入5％的氢氧化钠溶液中，搅拌分散后加入等淀粉摩尔质量的二硫化碳，在30℃温度下持续搅拌反应2h，反应完成后，用先后用去离子水、无水乙醇分别洗涤3次后，于40℃温度下真空干燥5h，得到复合添加颗粒。
本实施例的电解液包括以下重量份原料：38份硫酸、64份磷酸、8份辅助添加颗粒、2份明胶、2.5份光亮剂。
使用本实施例的电解液进行不锈钢容器内胆的电解抛光，本实施例的不锈钢容器内胆所使用的材质为食材级SUS304不锈钢，具体如下：
除油：将待处理不锈钢容器内胆置于体积浓度为10％，温度为65℃的不锈钢金属脱脂液中进行脱脂处理；
清洗：将经过脱脂处理的不锈钢容器内胆采用常温水冲洗，然后进行于频率为45KHz的超声波频率下进行超声清洗40min，清洗完成后吹至全干；
电解抛光：将配制好的电解液倒入电解槽中，再将清洗完成的不锈钢容器内胆放入电解槽中，在阳极的电流密度为25A/dm2的条件进行电解抛光处理5min，电解完成后，将不锈钢容器内胆取出，用去离子冲洗干净；
钝化：将电解抛光完成的不锈钢容器内胆放入钝化液中，进行钝化处理2min；
干燥：钝化完成后，将不锈钢容器内胆从钝化液中取出，用去离子水清洗干净厚，于75℃温度下真空恒温干燥。
经检测，经过本实施例工艺处理的不锈钢内胆表面光亮，达到了镜面效果，不锈钢内胆表面的粗糙度达到0.01μm。
实施例三
辅助添加颗粒的制备
预处理：按照硅烷偶联剂和石油醚的质量比为2:5的比例，称取硅烷偶联剂加入石油醚中，并调节pH至3-4，得到混合溶液，将分级多孔陶瓷颗粒先后分别使用无水乙醇、丙酮清洗，于50℃温度下真空干燥后完全浸没于混合溶液中，静置20h，过滤，于50℃温度下真空干燥后浸泡于25wt％丙烯酰胺溶液中，浸泡30min后捞出，置于高能电子束辐照装置中，在辐照剂量为60kGy的条件下进行高能电子束辐照处理1min，处理完成后用去离子洗涤，烘干得到预处理的陶瓷颗粒。
复合添加颗粒的制备：称取淀粉，加入18倍淀粉质量的去离子水中，搅拌分散均匀后，在95℃水浴条件下持续搅拌反应10min，按照110g/L的固液比加入经过预处理的陶瓷颗粒，继续搅拌反应20min，反应完成自然冷却至室温，于5℃温度下保温冷藏5d，然后将产物用无水乙醇冲洗2次后，再浸泡于无水乙醇溶液中，置换充分后，抽滤，滤饼于50℃温度下干燥10h，分散成颗粒，然后按照180g/L的固液比加入5％的氢氧化钠溶液中，搅拌分散后加入等淀粉摩尔质量的二硫化碳，在30℃温度下持续搅拌反应2h，反应完成后，用先后用去离子水、无水乙醇分别洗涤3次后，于35℃温度下真空干燥5h，得到复合添加颗粒。
本实施例的电解液包括以下重量份原料：42份硫酸、60份磷酸、5份辅助添加颗粒、3份明胶、3份光亮剂。
使用本实施例的电解液进行不锈钢容器内胆的电解抛光，本实施例的不锈钢容器内胆所使用的材质为医用级SUS316，具体如下：
除油：将待处理不锈钢容器内胆置于体积浓度为10％，温度为65℃的不锈钢金属脱脂液中进行脱脂处理；
清洗：将经过脱脂处理的不锈钢容器内胆采用常温水冲洗，然后进行于频率为45KHz的超声波频率下进行超声清洗35min，清洗完成后吹至全干；
电解抛光：将配制好的电解液倒入电解槽中，再将清洗完成的不锈钢容器内胆放入电解槽中，在阳极的电流密度为30A/dm2的条件进行电解抛光处理1min，电解完成后，将不锈钢容器内胆取出，用去离子冲洗干净；
钝化：将电解抛光完成的不锈钢容器内胆放入钝化液中，进行钝化处理2min；
干燥：钝化完成后，将不锈钢容器内胆从钝化液中取出，用去离子水清洗干净厚，于70℃温度下真空恒温干燥。
经检测，经过本实施例工艺处理的不锈钢内胆表面光亮，达到了镜面效果，不锈钢内胆表面的粗糙度达到0.01μm。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。本发明未详细描述的技术、形状、构造部分均为公知技术。

Claims (9)

1.一种不锈钢容器内胆高亮度镜面电解抛光方法，其特征在于，所述方法包括除油、清洗、电解抛光、钝化、干燥步骤，所述电解抛光步骤所使用的电解液包括以下重量份原料：38-42份硫酸、58-64份磷酸、5-8份辅助添加颗粒、2-3份明胶、2-3份光亮剂。
2.根据权利要求1所述的一种不锈钢容器内胆高亮度镜面电解抛光方法，其特征在于，所述电解液包括以下重量份原料40份硫酸、60份磷酸、6份辅助添加颗粒、3份明胶、2份光亮剂。
3.根据权利要求2所述的一种不锈钢容器内胆高亮度镜面电解抛光方法，其特征在于，所述辅助添加颗粒是以分级多孔陶瓷颗粒为核心，在核心外包裹了淀粉黄原酸酯壳层，所述淀粉黄原酸酯壳层为多孔结构。
4.根据权利要求3所述的一种不锈钢容器内胆高亮度镜面电解抛光方法，其特征在于，所述方法具体包括以下步骤：
除油：将待处理不锈钢容器内胆置于不磁钢金属脱脂液中进行脱脂处理；
清洗：将经过脱脂处理的不锈钢容器内胆采用常温水冲洗，然后进行超声清洗，清洗完成后吹至全干；
电解抛光：将配制好的电解液倒入电解槽中，再将清洗完成的不锈钢容器内胆放入电解槽中进行电解抛光处理，电解完成后，将不锈钢容器内胆取出，用去离子冲洗干净；
钝化：将电解抛光完成的不锈钢容器内胆放入钝化液中，进行钝化处理；
干燥：钝化完成后，将不锈钢容器内胆从钝化液中取出，用去离子水清洗干净后，真空恒温干燥。
5.根据权利要求4所述的一种不锈钢容器内胆高亮度镜面电解抛光方法，其特征在于，所述除油步骤中，不锈钢金属脱脂液的体积浓度为10％，脱脂处理时的温度为65℃。
6.根据权利要求5所述的一种不锈钢容器内胆高亮度镜面电解抛光方法，其特征在于，所述超声清洗的超声频率为45KHz，清洗时间为30-40min。
7.根据权利要求6所述的一种不锈钢容器内胆高亮度镜面电解抛光方法，其特征在于，所述电解抛光阳极的电流密度为25-45A/dm2，电解抛光时间为1-5min。
8.根据权利要求7所述的一种不锈钢容器内胆高亮度镜面电解抛光方法，其特征在于，所述复合添加颗粒的制备方法为：称取淀粉，加入去离子水中，搅拌分散均匀后，在95℃水浴条件下持续搅拌反应10min，加入经过预处理的陶瓷颗粒，继续搅拌反应20min，反应完成自然冷却至室温，于5℃温度下保温冷藏4-5d，然后将产物用无水乙醇冲洗2-3次后，再浸泡于无水乙醇溶液中，置换充分后，抽滤、干燥后，分散成颗粒，然后加入氢氧化钠溶液中，搅拌分散后加入二硫化碳，持续搅拌反应2h，反应完成后，用先后用去离子水、无水乙醇分别洗涤3次后，真空干燥得到复合添加颗粒。
9.根据权利要求8所述的一种不锈钢容器内胆高亮度镜面电解抛光方法，其特征在于，所述陶瓷颗粒的预处理为：取硅烷偶联剂加入石油醚中，并调节pH至3-4，得到混合溶液，将分级多孔陶瓷颗粒先后分别使用无水乙醇、丙酮清洗，真空干燥后加入混合溶液中，静置20h，过滤、真空干燥后浸泡于丙烯酰胺溶液中，浸泡完成后捞出，置于高能电子束辐照装置中，进行高能电子束辐照处理，处理完成后用去离子洗涤，烘干得到预处理的陶瓷颗粒。
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