CN113481585A - 一种不锈钢电解抛光液及电解抛光方法 - Google Patents

一种不锈钢电解抛光液及电解抛光方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种不锈钢电解抛光液及电解抛光方法，包括以下重量份的各组分：硫酸20‑50份，磷酸50‑80份，光亮剂2‑6份，辅助光亮剂3‑7份，导电剂2‑3份；不锈钢电解抛光方法包括：不锈钢预处理，放入不锈钢电解抛光液中进行电解抛光，其中预处理后的不锈钢为阳极，铜板或铅版为阴极，同时开启磁力搅拌装置实现电解液的分散，电解抛光时间为1‑5分钟，清洗和烘干。与现有技术相比，本发明中技术方案成本可控，电解抛光时间短，能在中低温条件下进行，相较于传统电解抛光液，效率极大地提高，生产难度降低，广泛应用于不锈钢电解抛光领域。

Description

一种不锈钢电解抛光液及电解抛光方法
技术领域
本发明涉及表面处理技术领域，尤其是涉及一种不锈钢电解抛光液及电解抛光方法。
背景技术
不锈钢材料因其具有优良的耐蚀性、延展性、韧性及易清洁的特点被广泛应用于汽车工业、水工业、家电业、环保工业、建业、工业设施等六大领域中。自2008年我国不锈钢制品用量已突破126万吨，并且每年按照10％的速度持续增长。随着不锈钢制品需求量的大规模增加和人民生活水平与审美水平的提高，对不锈钢外观与平整度的要求也越来越高，不仅要求使用寿命延长还要求表面光亮细腻。
但不锈钢材料在加工过程中表面往往易形成一层灰色较厚的氧化膜或毛刺会影响其在后续其它处理工序的质量，如在后续切割与焊接等加工过程中进一步产生新的黑色氧化皮，不仅仅影响不锈钢件的外观也会影响到产品质量，并且如果表面粗糙度较高的话也会降低后续着色和镀层的质量。因此，正确高效高质量处理不锈钢表面是至关重要的。
不锈钢的抛光技术可以很好地解决上述问题，传统的抛光技术有机械抛光、化学抛光、电化学抛光。机械抛光所需劳动强度大，成本高，污染严重而且无法加工复杂精密零件。化学抛光工艺简单，对工件几何形状基本无要求，但加工后工件光亮度较差。电解抛光与化学抛光相比，所需时间短，加工成本低，工件表面抛光更细腻，电解液寿命长。
传统不锈钢电解抛光液通常会使用铬酐，虽然提高了抛光效果，但污染性、毒性较大，不利于工业生产中应用，且传统电解抛光液无法在短时间内达到粗糙度值小于0.1μm的效果。因此，亟需研发出一种可应用于工业生产且无毒无污染、高效、抛光表面极细腻的不锈钢电解抛光液及电解抛光方法。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种不锈钢电解抛光液及电解抛光方法，提供的不锈钢电解抛光液及电解抛光方法无毒无害无污染，适用于工业大批量生产，且抛光产品质量高，更加光亮细腻。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
本技术方案的第一个目的是保护一种不锈钢电解抛光液，包括以下重量份的各组分：硫酸20-50份，磷酸50-80份，光亮剂2-6份，辅助光亮剂3-7份，导电剂2-3份。
进一步地，所述硫酸浓度为98wt％，磷酸浓度为85wt％。
进一步地，所述光亮剂为明胶、甘油、聚乙二醇、糖精一种或多种的组合。
进一步地，所述辅助光亮剂为op乳化剂、十二烷基硫酸钠、EDTA、柠檬酸、焦磷酸铵中的一种或多种的组合。
进一步地，所述导电剂为硫酸铵、磷酸铵中的一种或两种的组合。
本技术方案的第二个目的是保护一种不锈钢电解抛光方法，包括以下步骤：
(1)不锈钢预处理：对待抛光不锈钢材料使用除油剂超声清洗后，再使用去离子水超声清洗，时间均为30S-120S；
(2)电解抛光：将预处理后的不锈钢放入上述不锈钢电解抛光液中进行电解抛光，其中预处理后的不锈钢为阳极，铜板或铅版为阴极，同时开启磁力搅拌装置实现电解液的分散，电解抛光时间为1-5分钟；
(3)清洗和烘干：对电解抛光后的不锈钢使用去离子水超声清洗后使用乙醇溶液超声清洗，时间均为30S-120S，烘干。
进一步地，步骤(2)中电解抛光时，温度为30-70℃。
进一步地，步骤(2)中电解抛光时，电流密度为20-60A/dm2。
进一步地，步骤(2)中电解抛光时，磁力搅拌装置的转速为400～800r/min。
进一步地，步骤(2)中电解抛光后，不锈钢表面粗糙度值小于0.1μm。
与现有技术相比，本发明具有以下技术优势：
1)本发明提供的电解抛光液为无水体系，在硫酸20-50份，磷酸50-80份，光亮剂2-6份，辅助光亮剂3-7份的配合下，尤其还在其中加入导电剂成分2–3份，以减小电解抛光液的电阻加速电子的移动速率，从而可很大程度提高抛光液导电率，使抛光过程电流效率极大的提高，缩短抛光时间，提高抛光效率。同时也可有效降低电解抛光液失效率，延长电解抛光液使用寿命。
2)本发明提供的不锈钢电解抛光液可在1-5min内极短时间内达到粗糙度值小于0.1μm，镜面光亮度的抛光效果。
3)本发明提供的电解抛光液成分均为常见药品，成本可控，适应于工业中大规模生产。
附图说明
图1为实施例1中预处理后不锈钢基体表面金相图；
图2为实施例1中制得的不锈钢表面金相图；
图3为实施例2中抛光前后不锈钢表面不同点位粗糙度值对比图；
图4为实施例1至实施例6中抛光前后不锈钢表面粗糙度平均值对比图；
图5为对比例1中制得的不锈钢表面金相图；
图6为对比例2中制得的不锈钢表面金相图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。
本实施例以本发明技术方案为前提进行实施，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：
所用原料及重量份含量如下：硫酸35份，磷酸57份，光亮剂明胶2.5份，辅助光亮剂op乳化剂5.5份，导电剂硫酸铵2.5份。
电解抛光方法按照如下步骤进行：
(1)不锈钢预处理：除油剂超声清洗后去离子水超声清洗，时间均为30S。
(2)电解抛光：将预处理后的不锈钢放入不锈钢电解抛光液中进行电解抛光；其中预处理后的不锈钢为阳极，铜板为阴极；
(3)清洗和烘干：去离子水超声清洗后乙醇溶液超声清洗，时间均为30S，利用电吹风或烘箱吹干表面液体成分，并擦干表面残余液体成分。
上述步骤(2)中电解抛光温度为50℃，电解抛光时间为5min，电流密度为40A/dm2，磁力搅拌速度为800r/min。
应用实施例1：
图1为实施例1中预处理后不锈钢基体表面金相图。
图2为实施例1中制得的不锈钢表面金相图，使用金相显微镜观察不锈钢表面，由图2可以看到经本发明不锈钢电解抛光液及电解抛光方法制得的不锈钢表面光滑细腻，无划痕与明显的麻点等缺陷，证明本发明不锈钢电解抛光液与电解抛光方法有很高的抛光品质。
实施例2：
所用原料及重量份含量如下：硫酸35份，磷酸57份，光亮剂明胶3份，辅助光亮剂op乳化剂5.5份，导电剂硫酸铵2.5份。
电解抛光方法按照如下步骤进行：
(1)不锈钢预处理：除油剂超声清洗后去离子水超声清洗，时间均为30S。
(2)电解抛光：将预处理后的不锈钢放入不锈钢电解抛光液中进行电解抛光；其中预处理后的不锈钢为阳极，铅板为阴极；
(3)清洗和烘干：去离子水超声清洗后乙醇溶液超声清洗，时间均为30S，利用电吹风或烘箱吹干表面液体成分，并擦干表面残余液体成分。
上述步骤(2)中电解抛光温度为70℃，电解抛光时间为2min，电流密度为50A/dm2，磁力搅拌速度为700r/min。
应用实施例2：
由图3可以看到，经本发明不锈钢电解抛光液及电解抛光方法制得的不锈钢表面各点位粗糙度值有很大程度的降低，证明本发明不锈钢电解抛光液与电解抛光方法可以高效率地使不锈钢表面平滑，细腻。
实施例3：
所用原料及重量份含量如下：硫酸35份，磷酸57份，光亮剂甘油4份，辅助光亮剂十二烷基硫酸钠5.5份，导电剂磷酸铵2.5份。
电解抛光方法按照如下步骤进行：
(1)不锈钢预处理：除油剂超声清洗后去离子水超声清洗，时间均为30S。
(2)电解抛光：将预处理后的不锈钢放入不锈钢电解抛光液中进行电解抛光；其中预处理后的不锈钢为阳极，铜板为阴极；
(3)清洗和烘干：去离子水超声清洗后乙醇溶液超声清洗，时间均为30S，利用电吹风或烘箱吹干表面液体成分，并擦干表面残余液体成分。
上述步骤(2)中电解抛光温度为60℃，电解抛光时间为5min，电流密度为30A/dm2,磁力搅拌速度为600r/min。
应用实施例3：
使用粗糙度测量仪，测得不锈钢表面抛光前后的粗糙度平均值，由图4可知，电解抛光后，不锈钢表面不仅粗糙度值大幅降低，而且抛光效果均匀稳定，应用实施例1至8制得的不锈钢表面之间平均粗糙度值差距不大。证明本发明不锈钢电解抛光液与电解抛光方法抛光效果稳定且质量高。
实施例4：
所用原料及重量份含量如下：硫酸35份，磷酸57份，光亮剂聚乙二醇4份，辅助光亮剂EDTA 5.5份，导电剂硫酸铵2.5份。
电解抛光方法按照如下步骤进行：
(1)不锈钢预处理：除油剂超声清洗后去离子水超声清洗，时间均为30S。
(2)电解抛光：将预处理后的不锈钢放入不锈钢电解抛光液中进行电解抛光；其中预处理后的不锈钢为阳极，铜板为阴极。
(3)清洗和烘干：去离子水超声清洗后乙醇溶液超声清洗，时间均为30S，利用电吹风或烘箱吹干表面液体成分，并擦干表面残余液体成分。
上述步骤(2)中电解抛光温度为60℃，电解抛光时间为5min，电流密度为50A/dm2，磁力搅拌速度为600r/min。
实施例5：
所用原料及重量份含量如下：硫酸35份，磷酸57份，光亮剂聚乙二醇5份，辅助光亮剂柠檬酸5.5份，导电剂硫酸铵2.5份。
电解抛光方法按照如下步骤进行：
(1)不锈钢预处理：除油剂超声清洗后去离子水超声清洗，时间均为30S。
(2)电解抛光：将预处理后的不锈钢放入不锈钢电解抛光液中进行电解抛光；其中预处理后的不锈钢为阳极，铜板为阴极；
(3)清洗和烘干：去离子水超声清洗后乙醇溶液超声清洗，时间均为30S，利用电吹风或烘箱吹干表面液体成分，并擦干表面残余液体成分。
上述步骤(2)中电解抛光温度为60℃，电解抛光时间为1min，电流密度为40A/dm2，磁力搅拌速度为600r/min。
实施例6：
所用原料及重量份含量如下：硫酸35份，磷酸57份，光亮剂明胶5.5份，辅助光亮剂op乳化剂5.5份，导电剂磷酸铵2.5份。
电解抛光方法按照如下步骤进行：
(1)不锈钢预处理：除油剂超声清洗后去离子水超声清洗，时间均为30S。
(2)电解抛光：将预处理后的不锈钢放入不锈钢电解抛光液中进行电解抛光；其中预处理后的不锈钢为阳极，铜板为阴极；
(3)清洗和烘干：去离子水超声清洗后乙醇溶液超声清洗，时间均为30S，利用电吹风或烘箱吹干表面液体成分，并擦干表面残余液体成分。
上述步骤(2)中电解抛光温度为60℃，电解抛光时间为3min，电流密度为50A/dm2,磁力搅拌速度为600r/min。
实施例7：
所用原料及重量份含量如下：硫酸20份，磷酸50份，光亮剂甘油2份，辅助光亮剂十二烷基硫酸钠3份，导电剂硫酸铵2份。
电解抛光方法按照如下步骤进行：
(1)不锈钢预处理：除油剂超声清洗后去离子水超声清洗，时间均为30S。
(2)电解抛光：将预处理后的不锈钢放入不锈钢电解抛光液中进行电解抛光；其中预处理后的不锈钢为阳极，铜板为阴极；
(3)清洗和烘干：去离子水超声清洗后乙醇溶液超声清洗，时间均为30S，利用电吹风或烘箱吹干表面液体成分，并擦干表面残余液体成分。
上述步骤(2)中电解抛光温度为50℃，电解抛光时间为4min，电流密度为45A/dm2，磁力搅拌速度为800r/min。
实施例8：
所用原料及重量份含量如下：硫酸50份，磷酸80份，光亮剂明胶6份，辅助光亮剂十二烷基硫酸钠7份，导电剂硫酸铵3份。
电解抛光方法按照如下步骤进行：
(1)不锈钢预处理：除油剂超声清洗后去离子水超声清洗，时间均为30S。
(2)电解抛光：将预处理后的不锈钢放入不锈钢电解抛光液中进行电解抛光；其中预处理后的不锈钢为阳极，铜板为阴极；
(3)清洗和烘干：去离子水超声清洗后乙醇溶液超声清洗，时间均为30S，利用电吹风或烘箱吹干表面液体成分，并擦干表面残余液体成分。
上述步骤(2)中电解抛光温度为60℃，电解抛光时间为4min，电流密度为40A/dm2，磁力搅拌速度为600r/min。
对比例1：
所用原料及重量份含量与应用实施例1不同的是未加入导电剂。
电解抛光方法按照如下步骤进行：
(1)不锈钢预处理：除油剂超声清洗后去离子水超声清洗，时间均为30S。
(2)电解抛光：将预处理后的不锈钢放入不锈钢电解抛光液中进行电解抛光；其中预处理后的不锈钢为阳极，铜板为阴极；
(3)清洗和烘干：去离子水超声清洗后乙醇溶液超声清洗，时间均为30S，利用电吹风或烘箱吹干表面液体成分，并擦干表面残余液体成分。
上述步骤(2)中电解抛光温度为50℃，电解抛光时间为5min，电流密度为40A/dm2，磁力搅拌速度为800r/min。
应用对比例1：
使用金相显微镜观察不锈钢表面，由图5可以看到经对比例所述不锈钢电解抛光液及电解抛光方法制得的不锈钢表面与实施例1所制不锈钢表面相比，对比例制得不锈钢表面可看到较为明显的划痕，证明本发明不锈钢电解抛光液中导电剂可有效提高电解抛光效率。
对比例2：
所用原料及重量份含量与应用实施例1不同的是未加入导电剂。
电解抛光方法按照如下步骤进行：
(1)不锈钢预处理：除油剂超声清洗后去离子水超声清洗，时间均为30S。
(2)电解抛光：将预处理后的不锈钢放入不锈钢电解抛光液中进行电解抛光；其中预处理后的不锈钢为阳极，铜板为阴极；
(3)清洗和烘干：去离子水超声清洗后乙醇溶液超声清洗，时间均为30S，利用电吹风或烘箱吹干表面液体成分，并擦干表面残余液体成分。
上述步骤(2)中电解抛光温度为50℃，电解抛光时间为9min，电流密度为40A/dm2，磁力搅拌速度为800r/min。
应用对比例2：
使用金相显微镜观察不锈钢表面，由图6可以看到经对比例所述不锈钢电解抛光液及电解抛光方法经延长电解抛光时间至9分钟制得的不锈钢表面与实施例1所制不锈钢表面相比，并无明显差别，证明本发明不锈钢电解抛光液中导电剂可有效提高电解抛光效率，大大缩短电解抛光时间达到较好的抛光效果。
上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种不锈钢电解抛光液，其特征在于，包括以下重量份的各组分：硫酸20-50份，磷酸50-80份，光亮剂2-6份，辅助光亮剂3-7份，导电剂2-3份。
2.根据权利要求1所述的一种不锈钢电解抛光液，其特征在于，所述硫酸浓度为98wt％，磷酸浓度为85wt％。
3.根据权利要求1所述的一种不锈钢电解抛光液，其特征在于，所述光亮剂为明胶、甘油、聚乙二醇、糖精一种或多种的组合。
4.根据权利要求1所述的一种不锈钢电解抛光液，其特征在于，所述辅助光亮剂为op乳化剂、十二烷基硫酸钠、EDTA、柠檬酸、焦磷酸铵中的一种或多种的组合。
5.根据权利要求1所述的一种不锈钢电解抛光液，其特征在于，所述导电剂为硫酸铵、磷酸铵中的一种或两种的组合。
6.一种不锈钢电解抛光方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)不锈钢预处理：对待抛光不锈钢材料使用除油剂超声清洗后，再使用去离子水超声清洗，时间均为30S-120S；
(2)电解抛光：将预处理后的不锈钢放入权利要求1至5中任意一项所述不锈钢电解抛光液中进行电解抛光，其中预处理后的不锈钢为阳极，铜板或铅版为阴极，同时开启磁力搅拌装置实现电解液的分散，电解抛光时间为1-5分钟；
(3)清洗和烘干：对电解抛光后的不锈钢使用去离子水超声清洗后使用乙醇溶液超声清洗，时间均为30S-120S，烘干。
7.根据权利要求6所述的一种不锈钢电解抛光方法，其特征在于，步骤(2)中电解抛光时，温度为30-70℃。
8.根据权利要求6所述的一种不锈钢电解抛光方法，其特征在于，步骤(2)中电解抛光时，电流密度为20-60A/dm2。
9.根据权利要求6所述的一种不锈钢电解抛光方法，其特征在于，步骤(2)中电解抛光时，磁力搅拌装置的转速为400～800r/min。
10.根据权利要求6所述的一种不锈钢电解抛光方法，其特征在于，步骤(2)中电解抛光后，不锈钢表面粗糙度值小于0.1μm。
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