CN114606498A - 等离子体纳米抛光液及铸造铝合金工件的抛光方法 - Google Patents

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    • C23F4/00—Processes for removing metallic material from surfaces, not provided for in group C23F1/00 or C23F3/00

Abstract

本发明提供了一种等离子体纳米抛光液及铸造铝合金工件的抛光方法。等离子体纳米抛光液包括溶剂水，以所述溶剂水的质量百分比计，还包括3~5%的乙酸甲、1~2%的亚硝酸钠以及0.1~0.3%的负离子聚丙烯酰胺。本发明的等离子体纳米抛光液通过设置其组分，可在不改变金属工件的表面金属本色的情况下，方便快捷的完成对金属工件的抛光，提升金属工件的表面光泽度。同时通过使用本发明的等离子体纳米抛光液进行铸造铝合金工件的抛光，并通过设置抛光过程的抛光参数，可高效率的降低铸造铝合金工件的表面粗糙度，且可保留铸造铝合金工件的金属本色。

Description

等离子体纳米抛光液及铸造铝合金工件的抛光方法
技术领域
本发明涉及一种等离子体纳米抛光液以及应用该等离子体纳米抛光液进行抛光的铸造铝合金工件的抛光方法，属于金属抛光领域。
背景技术
铸造铝合金（AlSi10Mg）因其密度小、抗蚀性良好，且具有良好的工艺性，因而其铸件在航空、仪表及一般机械中得到了广泛的应用，同时，在3D打印行业中引起良好的物化性能，铸造铝合金同样的到了广泛的应用。
事实上，为保证铸造铝合金工件的使用寿命和使用效果，铸造铝合金工件在实际投入使用之前需要对其进行抛光处理。而等离子体纳米抛光技术作为对铸造铝合金工件进行抛光的常见方法，是基于汽液等离子发生原理，通过抛光液在工件表面形成完整包裹工件的气层，并激发到等离子态，使抛光后的工件表面粗糙度值可以达到或者接近纳米级别；同时，由于抛光液可随形状进行抛光处理，使得等离子体纳米抛光技术具有不改变材料表面性质等优点。
目前，等离子体纳米抛光技术中较为常用的是氯离子（Cl-）体系抛光液；然而，由氯离子（Cl-）体系抛光液处理后，铸造铝合金工件的表面通常会形成一层黑色易脱落氧化膜，且处理效率很慢。
有鉴于此，确有必要提出一种新的铸造铝合金工件的抛光方法，以解决上述问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种等离子体纳米抛光液以及应用该等离子体纳米抛光液进行抛光的铸造铝合金工件的抛光方法，以在保证铸造铝合金工件本身金属光泽的条件下，高效率的降低铸造铝合金工件的表面粗糙度。
为实现上述发明目的，本发明提供了一种等离子体纳米抛光液，包括溶剂水，以所述溶剂水的质量百分比计，还包括3~5%的乙酸甲、1~2%的亚硝酸钠以及0.1~0.3%的负离子聚丙烯酰胺。
为实现上述发明目的，本发明还提供了一种铸造铝合金工件的抛光方法，包括以下步骤：S1、将3~5%的乙酸甲、1~2%的亚硝酸钠以及0.1~0.3%的负离子聚丙烯酰胺溶解于溶剂水中，制备等离子体纳米抛光液；S2、将所述等离子体纳米抛光液转移至电源系统的抛光槽中，并通过所述抛光槽与所述电源系统的电源负极连接，以形成作为抛光的阴极；S3、将所述铸造铝合金工件与所述电源系统的电源正极连接，并使得所述铸造铝合金工件作为进行抛光的阳极；S4、接通所述电源系统对所述阴极和所述阳极进行通电，采用恒压加工模式对所述铸造铝合金的抛光；S5、将抛光后的所述铸造铝合金工件自所述抛光槽中移出，并对所述铸造铝合金工件进行清洗烘干，以获取抛光后的所述铸造铝合金工件。
作为本发明的进一步改进，在所述步骤S1中，所述等离子体纳米抛光液为在60~90℃的温度下混合溶解制成。
作为本发明的进一步改进，在所述步骤S2中，所述抛光槽为采用不锈钢制成的金属抛光槽，且所述电源负极直接或间接与所述抛光槽电性连接。
作为本发明的进一步改进，在所述步骤S3中，所述铸造铝合金工件为未经前处理的铸造铝合金工件。
作为本发明的进一步改进，所述步骤S4具体为，接通所述电源系统的电源，将作为所述阳极的所述铸造铝合金工件缓慢放入所述抛光槽中，在恒压加工模式条件下，使得所述铸造铝合金工件与所述等离子体纳米抛光液进行反应。
作为本发明的进一步改进，所述恒压加工模式具体为，在恒定电压的条件下使得所述铸造铝合金工件与所述等离子体纳米抛光液进行反应，且所述电压为260±5V。
作为本发明的进一步改进，所述铸造铝合金工件与所述等离子体纳米抛光液反应的时间为1~15min。
作为本发明的进一步改进，所述步骤S5具体为，将抛光后的所述铸造铝合金工件自所述抛光槽中移出，使用去离子水对反应后的所述铸造铝合金工件进行清洗，并烘干，以获取抛光后的所述铸造铝合金工件。
本发明的有益效果是：本发明的等离子体纳米抛光液通过设置其组分，可在不改变金属工件的表面光泽度的情况下，方便快捷的完成对金属工件的抛光。同时通过使用本发明的等离子体纳米抛光液进行铸造铝合金工件的抛光，同时通过设置抛光过程的抛光参数，可高效率的降低铸造铝合金工件的表面粗糙度，且可保留铸造铝合金工件的金属本色。
附图说明
图1是本发明铸造铝合金工件的抛光方法的流程示意图。
图2是使用本发明的铸造铝合金工件的抛光方法进行抛光时的电源系统示意图。
图3是实施例1中铸造铝合金工件的表面粗糙度随抛光时间变化的曲线图。
图4是实施例2中铸造铝合金工件的表面粗糙度随抛光时间变化的曲线图。
图5是实施例3中铸造铝合金工件的表面粗糙度随抛光时间变化的曲线图。
图6是实施例4中铸造铝合金工件的表面粗糙度随抛光时间变化的曲线图。
图7是实施例5中铸造铝合金工件的表面粗糙度随抛光时间变化的曲线图。
图8是实施例6中铸造铝合金工件的表面粗糙度随抛光时间变化的曲线图。
图9是实施例7中铸造铝合金工件的表面粗糙度随抛光时间变化的曲线图。
图10是对比例1中铸造铝合金工件的表面粗糙度随抛光时间变化的曲线图。
图11是对比例2中铸造铝合金工件的表面粗糙度随抛光时间变化的曲线图。
图12是对比例3中铸造铝合金工件的表面粗糙度随抛光时间变化的曲线图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述。
在此，需要说明的是，为了避免因不必要的细节而模糊了本发明，在附图中仅仅示出了与本发明的方案密切相关的结构和/或处理步骤，而省略了与本发明关系不大的其他细节。
另外，还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
本发明提供了一种等离子体纳米抛光液100，等离子体纳米抛光液100包括溶剂水，以溶剂水的质量百分比计，等离子体纳米抛光液还包括3~5%的乙酸甲、1~2%的亚硝酸钠以及0.1~0.3%的负离子聚丙烯酰胺。具体的，将3~5%的乙酸甲、1~2%的亚硝酸钠以及0.1~0.3%的负离子聚丙烯酰胺与溶剂水混合，在60~90℃的温度下进行混合，以制备获取等离子体纳米抛光液100。
请参阅图1、图2所示，为本发明提供的一种铸造铝合金工件的抛光方法。铸造铝合金工件的抛光方法包括以下步骤：
S1、将3~5%的乙酸甲、1~2%的亚硝酸钠以及0.1~0.3%的负离子聚丙烯酰胺溶解于溶剂水中，制备等离子体纳米抛光液100；
S2、将等离子体纳米抛光液100转移至电源系统200的抛光槽201中，并通过抛光槽201与电源系统200的电源负极202连接，以形成阴极；
S3、将铸造铝合金工件300与电源系统200的电源正极203连接，并使得铸造铝合金工件300作为进行抛光的阳极；
S4、接通电源系统200对阴极和阳极进行通电，采用恒压加工模式对铸造铝合金工件300的抛光；
S5、将抛光后的铸造铝合金工件300自抛光槽201中移出，并对铸造铝合金工件300进行清洗烘干，以获取抛光后的铸造铝合金工件300。
以下说明书部分将针对步骤S1~S5进行详细描述。
在所述步骤S1中，等离子体纳米抛光液100为在60~90℃的温度下混合溶解制成，优选的，等离子体纳米抛光液100的制备温度为80℃。
铸造铝合金工件300的抛光在电源系统200中进行，且本发明的电源系统200中，抛光槽201为采用不锈钢制成的金属抛光槽，且电源负极202直接或间接与抛光槽201电性连接。具体的，步骤S2为将等离子体纳米抛光液100转移至电源系统200的抛光槽201中，并通过抛光槽201与电源系统200的电源负极202连接，以形成阴极。
在本发明的一较佳实施例中，等离子体纳米抛光液100的制备在外置储液槽中进行，此时，步骤S2包括将等离子体纳米抛光液100转移至电源系统200的抛光槽201中，当然在本发明的其他实施例中，等离子体纳米抛光液100的制备还可以直接在抛光槽201中进行，此时，则可省略等离子体纳米抛光液100的转移工序。
步骤S3具体为，将铸造铝合金工件300与电源系统200的电源正极连接，以使得铸造铝合金工件300在通电后构成阳极，进一步的，在本发明中铸造铝合金工件300为未经前处理的铸造铝合金工件，即，本发明中无需对铸造铝合金工件300进行除油脱脂和水洗等前处理工序，直接通电使用即可，有效提升了铸造铝合金工件300电镀抛光的便捷性，同时，有效提升了铸造铝合金工件300的电镀抛光效率。
步骤S4具体为，接通电源系统200的电源，将作为阳极的铸造铝合金工件300缓慢放入抛光槽201中，在恒压加工模式条件下，使得铸造铝合金工件300与等离子体纳米抛光液100进行反应。具体的，在步骤S4中，恒压加工模式具体为，在恒定电压的条件下使得铸造铝合金工件300与等离子体纳米抛光液100进行反应，且恒定电压为260±5V。进一步的，铸造铝合金工件300与等离子体纳米抛光液100反应的时间为1~15min。
步骤S5具体为，将抛光后的铸造铝合金工件300自抛光槽201中移出，使用去离子水对反应后的铸造铝合金工件300进行清洗，并烘干，以获取抛光后的铸造铝合金工件。
以下说明书部分将通过具体实施例和对比例的对比对本发明进行进一步的说明。
实施例1
在实施例1中，铸造铝合金工件300的抛光过程具体包括：
S1、以水作为溶剂，在60~90℃的温度下按照水的质量的百分比计，取乙酸钾3%、亚硝酸钠1%、负离子聚丙烯酰胺0.1%溶解于水中，获得等离子纳米抛光液100；
S2、将等离子体纳米抛光液100转移至不锈钢抛光槽201中，并通过抛光槽201与电源负极202连接，以形成阴极；
S3、将铸造铝合金工件300与电源系统200的电源正极203连接，作为阳极；
S4、接通电源系统200对阴极和阳极进行通电，将阳极缓慢放入等离子纳米抛光液100中，在260±5V的恒压加工模式下，对铸造铝合金工件300的抛光5min，且每1min对铸造铝合金工件300的表面粗糙度进行检测，检测结果如图3所示；
S5、将抛光后的铸造铝合金工件300自抛光槽201中移出，并对铸造铝合金工件300进行清洗烘干，以获取抛光后的铸造铝合金工件300。
实施例2
在实施例2中，铸造铝合金工件300的抛光过程具体包括：
S1、以水作为溶剂，在60~90℃的温度下按照水的质量的百分比计，取乙酸钾4%，亚硝酸钠1%，负离子聚丙烯酰胺0.1%溶解于水中，获得等离子纳米抛光液100；
S2、将等离子体纳米抛光液100转移至不锈钢抛光槽201中，并通过抛光槽201与电源负极202连接，以形成阴极；
S3、将铸造铝合金工件300与电源系统200的电源正极203连接，作为阳极；
S4、接通电源系统200对阴极和阳极进行通电，将阳极缓慢放入等离子纳米抛光液100中，在260±5V的恒压加工模式下，对铸造铝合金工件300的抛光5min，且每1min对铸造铝合金工件300的表面粗糙度进行检测，检测结果如图4所示；
S5、将抛光后的铸造铝合金工件300自抛光槽201中移出，并对铸造铝合金工件300进行清洗烘干，以获取抛光后的铸造铝合金工件300。
实施例3
在实施例3中，铸造铝合金工件300的抛光过程具体包括：
S1、以水作为溶剂，在60~90℃的温度下按照水的质量的百分比计，取乙酸钾5%，亚硝酸钠1%，负离子聚丙烯酰胺0.1%溶解于水中，获得等离子纳米抛光液100；
S2、将等离子体纳米抛光液100转移至不锈钢抛光槽201中，并通过抛光槽201与电源负极202连接，以形成阴极；
S3、将铸造铝合金工件300与电源系统200的电源正极203连接，作为阳极；
S4、接通电源系统200对阴极和阳极进行通电，将阳极缓慢放入等离子纳米抛光液100中，在260±5V的恒压加工模式下，对铸造铝合金工件300的抛光5min，且每1min对铸造铝合金工件300的表面粗糙度进行检测，检测结果如图5所示；
S5、将抛光后的铸造铝合金工件300自抛光槽201中移出，并对铸造铝合金工件300进行清洗烘干，以获取抛光后的铸造铝合金工件300。
实施例4
在实施例4中，铸造铝合金工件300的抛光过程具体包括：
S1、以水作为溶剂，在60~90℃的温度下按照水的质量的百分比计，取乙酸钾3%，亚硝酸钠2%，负离子聚丙烯酰胺0.1%溶解于水中，获得等离子纳米抛光液100；
S2、将等离子体纳米抛光液100转移至不锈钢抛光槽201中，并通过抛光槽201与电源负极202连接，以形成阴极；
S3、将铸造铝合金工件300与电源系统200的电源正极203连接，作为阳极；
S4、接通电源系统200对阴极和阳极进行通电，将阳极缓慢放入等离子纳米抛光液100中，在260±5V的恒压加工模式下，对铸造铝合金工件300的抛光5min，且每1min对铸造铝合金工件300的表面粗糙度进行检测，检测结果如图6所示；
S5、将抛光后的铸造铝合金工件300自抛光槽201中移出，并对铸造铝合金工件300进行清洗烘干，以获取抛光后的铸造铝合金工件300。
实施例5
在实施例5中，铸造铝合金工件300的抛光过程具体包括：
S1、以水作为溶剂，在60~90℃的温度下按照水的质量的百分比计，取乙酸钾5%，亚硝酸钠2%，负离子聚丙烯酰胺0.3%溶解于水中，获得等离子纳米抛光液100；
S2、将等离子体纳米抛光液100转移至不锈钢抛光槽201中，并通过抛光槽201与电源负极202连接，以形成阴极；
S3、将铸造铝合金工件300与电源系统200的电源正极203连接，作为阳极；
S4、接通电源系统200对阴极和阳极进行通电，将阳极缓慢放入等离子纳米抛光液100中，在260±5V的恒压加工模式下，对铸造铝合金工件300的抛光5min，且每1min对铸造铝合金工件300的表面粗糙度进行检测，检测结果如图7所示；
S5、将抛光后的铸造铝合金工件300自抛光槽201中移出，并对铸造铝合金工件300进行清洗烘干，以获取抛光后的铸造铝合金工件300。
实施例6
在实施例6中，铸造铝合金工件300的抛光过程具体包括：
S1、以水作为溶剂，在60~90℃的温度下按照水的质量的百分比计，取乙酸钾5%，亚硝酸钠2%，负离子聚丙烯酰胺0.2%溶解于水中，获得等离子纳米抛光液100；
S2、将等离子体纳米抛光液100转移至不锈钢抛光槽201中，并通过抛光槽201与电源负极202连接，以形成阴极；
S3、将铸造铝合金工件300与电源系统200的电源正极203连接，作为阳极；
S4、接通电源系统200对阴极和阳极进行通电，将阳极缓慢放入等离子纳米抛光液100中，在260±5V的恒压加工模式下，对铸造铝合金工件300的抛光5min，且每1min对铸造铝合金工件300的表面粗糙度进行检测，检测结果如图8所示；
S5、将抛光后的铸造铝合金工件300自抛光槽201中移出，并对铸造铝合金工件300进行清洗烘干，以获取抛光后的铸造铝合金工件300。
实施例7
在实施例7中，铸造铝合金工件300的抛光过程具体包括：
S1、以水作为溶剂，在60~90℃的温度下按照水的质量的百分比计，取乙酸钾4%，亚硝酸钠2%，负离子聚丙烯酰胺0.3%溶解于水中，获得等离子纳米抛光液100；
S2、将等离子体纳米抛光液100转移至不锈钢抛光槽201中，并通过抛光槽201与电源负极202连接，以形成阴极；
S3、将铸造铝合金工件300与电源系统200的电源正极203连接，作为阳极；
S4、接通电源系统200对阴极和阳极进行通电，将阳极缓慢放入等离子纳米抛光液100中，在260±5V的恒压加工模式下，对铸造铝合金工件300的抛光5min，且每1min对铸造铝合金工件300的表面粗糙度进行检测，检测结果如图9所示；
S5、将抛光后的铸造铝合金工件300自抛光槽201中移出，并对铸造铝合金工件300进行清洗烘干，以获取抛光后的铸造铝合金工件300。
对比例1
在对比例1中，铸造铝合金工件300的抛光过程与实施例1的过程基本一致，其区别点仅在于在步骤S1中，等离子纳米抛光液中未加入乙酸钾，进一步的，在对比例1中的铸造铝合金工件300进行抛光时，每1min对铸造铝合金工件300的表面粗糙度进行检测，检测结果如图10所示。
对比例2
在对比例2中，铸造铝合金工件300的抛光过程与实施例1的过程基本一致，其区别点仅在于在步骤S1中，等离子纳米抛光液中未加入亚硝酸钠，进一步的，在对比例2中的铸造铝合金工件300进行抛光时，每1min对铸造铝合金工件300的表面粗糙度进行检测，检测结果如图11所示。
对比例3
在对比例3中，铸造铝合金工件300的抛光过程与实施例1的过程基本一致，其区别点仅在于在步骤S1中，等离子纳米抛光液中未加入负离子聚丙烯酰胺，进一步的，在对比例3中的铸造铝合金工件300进行抛光时，每1min对铸造铝合金工件300的表面粗糙度进行检测，检测结果如图12所示。
进一步的，将实施例1~7中抛光处理后的铸造铝合金工件300的表面粗糙度的检测结果分别与对比例1~3中抛光处理后的铸造铝合金工件300的表面粗糙度的检测结果进行对比，可见，使用本发明提供的等离子纳米抛光液100并按照本发明的铸造铝合金工件的抛光方法进行抛光处理的铸造铝合金工件300，其表面粗糙度明显降低，且抛光用时时间短，有效提升了铸造铝合金工件300的抛光效率。同时，本发明的等离子纳米抛光液100避免了氯离子的引入，有效防止铸造铝合金工件300在抛光过程中表面形成黑色易脱落氧化膜，使得抛光后的铸造铝合金工件300可保持金属本色。
综上所述，本发明的等离子体纳米抛光液100通过设置其组分，可在不改变铸造铝合金工件300的表面光泽度的情况下，方便快捷的完成对铸造铝合金工件300的抛光。同时通过使用本发明的等离子体纳米抛光液100进行铸造铝合金工件300的抛光，同时通过设置抛光过程的抛光参数，可高效率的降低铸造铝合金工件300的表面粗糙度，且可保留铸造铝合金工件300的金属本色。
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精神和范围。

Claims (9)

1.一种等离子体纳米抛光液，其特征在于：包括溶剂水，以所述溶剂水的质量百分比计，还包括3~5%的乙酸甲、1~2%的亚硝酸钠以及0.1~0.3%的负离子聚丙烯酰胺。
2.一种铸造铝合金工件的抛光方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、将3~5%的乙酸甲、1~2%的亚硝酸钠以及0.1~0.3%的负离子聚丙烯酰胺溶解于溶剂水中，制备等离子体纳米抛光液；
S2、将所述等离子体纳米抛光液转移至电源系统的抛光槽中，并通过所述抛光槽与所述电源系统的电源负极连接，以形成进行抛光的阴极；
S3、将所述铸造铝合金工件与所述电源系统的电源正极连接，并使得所述铸造铝合金工件作为进行抛光的阳极；
S4、接通所述电源系统对所述阴极和所述阳极进行通电，采用恒压加工模式对所述铸造铝合金的抛光；
S5、将抛光后的所述铸造铝合金工件自所述抛光槽中移出，并对所述铸造铝合金工件进行清洗烘干，以获取抛光后的所述铸造铝合金工件。
3.根据权利要求2所述的铸造铝合金工件的抛光方法，其特征在于：在所述步骤S1中，所述等离子体纳米抛光液为在60~90℃的温度下混合溶解制成。
4.根据权利要求2所述的铸造铝合金工件的抛光方法，其特征在于：在所述步骤S2中，所述抛光槽为采用不锈钢制成的金属抛光槽，且所述电源负极直接或间接与所述抛光槽电性连接。
5.根据权利要求2所述的铸造铝合金工件的抛光方法，其特征在于：在所述步骤S3中，所述铸造铝合金工件为未经前处理的铸造铝合金工件。
6.根据权利要求2所述的铸造铝合金工件的抛光方法，其特征在于：所述步骤S4具体为，接通所述电源系统的电源，将作为所述阳极的所述铸造铝合金工件缓慢放入所述抛光槽中，在恒压加工模式条件下，使得所述铸造铝合金工件与所述等离子体纳米抛光液进行反应。
7.根据权利要求6所述的铸造铝合金工件的抛光方法，其特征在于：所述恒压加工模式具体为，在恒定电压的条件下使得所述铸造铝合金工件与所述等离子体纳米抛光液进行反应，且所述电压为260±5V。
8.根据权利要求6所述的铸造铝合金工件的抛光方法，其特征在于：所述铸造铝合金工件与所述等离子体纳米抛光液反应的时间为1~15min。
9.根据权利要求2所述的铸造铝合金工件的抛光方法，其特征在于：所述步骤S5具体为，将抛光后的所述铸造铝合金工件自所述抛光槽中移出，使用去离子水对反应后的所述铸造铝合金工件进行清洗，并烘干，以获取抛光后的所述铸造铝合金工件。
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