CN1358240A - 用于钛的电解抛光的电解液组合物及其使用方法 - Google Patents
用于钛的电解抛光的电解液组合物及其使用方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN1358240A CN1358240A CN00809453A CN00809453A CN1358240A CN 1358240 A CN1358240 A CN 1358240A CN 00809453 A CN00809453 A CN 00809453A CN 00809453 A CN00809453 A CN 00809453A CN 1358240 A CN1358240 A CN 1358240A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- solution
- volume
- titanium
- electropolishing
- acid
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25F—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC REMOVAL OF MATERIALS FROM OBJECTS; APPARATUS THEREFOR
- C25F3/00—Electrolytic etching or polishing
- C25F3/16—Polishing
- C25F3/22—Polishing of heavy metals
- C25F3/26—Polishing of heavy metals of refractory metals
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- ing And Chemical Polishing (AREA)
- Cosmetics (AREA)
- Pharmaceuticals Containing Other Organic And Inorganic Compounds (AREA)
- Electrical Discharge Machining, Electrochemical Machining, And Combined Machining (AREA)
- Polymers With Sulfur, Phosphorus Or Metals In The Main Chain (AREA)
Abstract
本发明涉及电解抛光非合金化钛制成的金属表面的电解液组合物,其特征在于它包含:硫酸(95-98%的溶液):20-40体积%,氢氟酸(40-48%的溶液):10-18体积%,和醋酸(90-100%的溶液):42-62体积%,适用于改变在溶液/金属界面上的电化学平衡,醋酸可以更好地控制钛表面的氧化和溶解,并产生金属表面的化学溶解的自限制性。
Description
本发明涉及一种用于非合金化钛制成的金属表面的电解抛光的电解液组合物,并涉及使用这种电解液的方法。
术语“抛光”理解为,为了降低金属表面粗糙度,从而提高其亮度,因此具有更低的腐蚀敏感性而进行的一种处理。
除了用于该目的的机械方法(例如减小颗粒尺寸的磨料粉末、精加工、珩磨等)以外,还有一些依赖于使用化学和/或电解反应的技术。因此,当发生的反应不依靠外部电流源时,该技术称为“化学抛光”,当反应依赖于外部电流源,电极之一(一般连接到电流源的正极)由待抛光的工件组成时,该技术称为“电解抛光”。
本发明在电解抛光的技术范畴内。
电解抛光依赖于两个同时的但相反的反应,其中,在金属/溶液界面上的相对速度和扩散现象控制操作过程。这些反应之一是溶解反应,在溶解反应过程中,金属以离子形式进入溶液中;另一个反应是一种氧化反应,在该反应中,形成一种氧化层,该层在一定程度上是防护性的,在其存在时,限制第一个反应的进行。这两个相反的复杂反应相互竞争,结果是由金属表面进行的化学腐蚀是自限性的,抛光只是这种腐蚀的一种特殊结果。
电解获得的抛光主要受所用的电解质的粘度和/或电阻影响。已知使用各种酸组合物,特别是以各种浓度的氢氟酸、硫酸、硝酸和磷酸为基础的组合物。这些酸中的一些(例如氢氟酸)使得在金属表面上形成的氧化物层被溶解,而其它的酸(例如磷酸、硫酸等)形成进行电解抛光所必需的粘性介质。为了保证该工艺过程合适进行并确定这些电解质的寿命,正确控制电解质组分的浓度是必要的。
许多电解抛光电解液组合物是已知的(见例如US3,766,030、US3,864,238、US5,591,320、US5,565,084等)。这些已知组合物中的一些是多用途的,可以处理纯钛及其合金。由于这个原因,这些电解液的作用质量是一种折衷的结果,所处理的金属表面的抛光不是最佳的。
所以,本发明的目的主要是提供一种专门电解抛光非合金化钛的电解液组合物,以便获得具有高质量和可测量的抛光程度的金属表面,而且通过在使用该组合物时合适选择电参数,获得具有可以预先确定的(“可调节的”)和可测量的(例如在用钛制成的生物相容的活体植入物的情况下)粗糙度的金属表面。
为了这些目的,根据本发明,一种用于非合金化钛制成的金属表面的电解抛光的电解液组合物,特征在于它包含:
-硫酸(95-98%的溶液):20-40体积%,这种酸具有微氧化性和高粘度;
-氢氟酸(40-48%的溶液):10-18体积%,这种酸产生可溶的盐;和
-醋酸(90-100%的溶液):42-62体积%,适用于改变在溶液/金属界面上的电化学平衡,醋酸可以更好地控制钛表面的氧化和溶解,并产生金属表面的化学溶解的自限制性,金属表面的抛光是其结果之一。
根据待抛光金属(非合金化钛)的类型,设计硫酸和氢氟酸的溶液和浓度特性。
现有技术已知的配方中没有一种使用醋酸来用于专门抛光钛。醋酸由于其化学性质(低离解等),在钛进行电化学抛光时,可以更好地调节所用的电化学过程。
有利的是,还可以向上述电解液组合物中加入一种称为“阳离子润湿剂”的添加剂,例如,季铵盐如十六烷基三甲基溴化铵,或一种取代衍生物如十六烷基溴化吡啶鎓,加入量在0.1-0.5g/l范围内。这种试剂改变在介质中的两个电极之一的极化(交替吸附和解吸现象),并导致双电层现象的改变。结果,改善了抛光质量并去除更少的金属。
在使用上述组合物时,必须结合下列条件:
-电解液温度在20-22℃之间,使得在氧化速度与所形成的氧化层的溶解速度之间必须的平衡不会被打破;
-阳极电流密度约7A/dm;
-抛光电压(电极间电压)约为11伏,这些电特性(电流密度和电压)根据待抛光表面的形状和/或根据一个或多个辅助阳极的可能使用来设计;
-电解液的适度搅拌,这能够调节以适用于每种特定用途,以便保持在电极(待抛光表面)与液体溶液之间的界面上的粘滞层的稳定性(太剧烈的搅拌或不充分的搅拌会使该界面层失稳,导致抛光效果差),从而使钛的溶解速度约为6微米/分钟。
使用本发明提出的措施,可以极为精确地调节和控制钛金属表面的电化学溶解条件,还可以获得大大优于目前为止已知技术可以获得的钛的抛光程度。因此,为了给出一种特定的情况,从最大粗糙度Rt为1-2微米左右、平均粗糙度Ra为0.1-0.15微米左右的轧制钛表面开始,在本发明的条件下电解抛光后,可以获得0.5微米左右的最大粗糙度Rt、0.05-0.10微米左右的平均粗糙度Ra,溶解的金属厚度为约50-100微米。此外,首先,电解抛光进行的条件是完全可控的,从而获得可测量的且可预先确定的粗糙度。最后,使用如上所述的添加剂通过更好地控制所述过程进行的条件,使得可以去除更小厚度的金属来获得给定的粗糙度值。
没有添加剂的上述组合物的一种具体实施例如下:
-硫酸:98%的溶液;密度1.84;25体积%;
-氢氟酸:40%的溶液;密度1.10;15体积%;
-冰醋酸:100%的溶液;密度1.05;60体积%。
在电解抛光前后,在非合金化钛金属表面上进行的粗糙度测量,获得下列结果(Rt=最大粗糙度;Ra=平均粗糙度):
抛光前
(轧制态表面):Rt=1.80微米,Ra=0.176微米
抛光后(溶解的金属厚度=22微米)
Rt=0.670微米,Ra=0.080微米
抛光后(溶解的金属厚度=59微米)
Rt=0.396微米,Ra=0.057微米
抛光后(溶解的金属厚度=116微米)
Rt=0.432微米,Ra=0.080微米
Claims (4)
1.一种用于电解抛光非合金化钛制成的金属表面的电解液组合物,其特征在于它包含:
-硫酸(95-90%的溶液):20-40体积%,
-氢氟酸(40-48%的溶液):10-18体积%,和
-醋酸(90-100%的溶液):42-62体积%,适用于改变在溶液/金属界面上的电化学平衡,醋酸可以更好地控制钛表面的氧化和溶解,并产生金属表面的化学溶解的自限制性。
2.根据权利要求1的组合物,特征在于它包含:
-硫酸:90%的溶液;密度1.84;25体积%;
-氢氟酸:40%的溶液;密度1.10;15体积%;
-冰醋酸:100%的溶液;密度1.05;60体积%。
3.根据权利要求1或2的组合物,特征在于它还包含一种添加剂,选自十六烷基三甲基溴化铵和十六烷基溴化吡啶鎓,用量在0.1-0.5g/l范围内。
4.一种使用根据权利要求1-3的任一项的用于电解抛光钛的电解液组合物的方法,其特征在于:
-电解液温度在约20-22℃之间;
-阳极电流密度约7A/dm2;
-抛光电压约为11伏;
-适度搅拌电解液,
从而使钛的溶解速度约为6微米/分钟。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
FR99/08151 | 1999-06-25 | ||
FR9908151A FR2795433B1 (fr) | 1999-06-25 | 1999-06-25 | Composition de bain pour le polissage electrolytique du titane, et son procede d'utilisation |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN1358240A true CN1358240A (zh) | 2002-07-10 |
CN1230576C CN1230576C (zh) | 2005-12-07 |
Family
ID=9547304
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CNB008094535A Expired - Fee Related CN1230576C (zh) | 1999-06-25 | 2000-06-20 | 用于钛的电解抛光的电解液组合物及其使用方法 |
Country Status (14)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US6610194B1 (zh) |
EP (1) | EP1194617B1 (zh) |
JP (1) | JP4536975B2 (zh) |
CN (1) | CN1230576C (zh) |
AT (1) | ATE237010T1 (zh) |
AU (1) | AU6449700A (zh) |
DE (1) | DE60002084T2 (zh) |
DK (1) | DK1194617T3 (zh) |
ES (1) | ES2197110T3 (zh) |
FR (1) | FR2795433B1 (zh) |
HK (1) | HK1047774A1 (zh) |
PT (1) | PT1194617E (zh) |
RU (1) | RU2241791C2 (zh) |
WO (1) | WO2001000906A1 (zh) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101899701A (zh) * | 2010-07-19 | 2010-12-01 | 西南交通大学 | 一种硫化铜与二氧化钛纳米管复合材料的制备方法 |
CN102234812A (zh) * | 2010-04-29 | 2011-11-09 | 光洋应用材料科技股份有限公司 | 钌钴系合金电化学溶解的方法 |
CN102899711A (zh) * | 2012-11-20 | 2013-01-30 | 重庆大学 | 一种用于钛及钛合金的电解抛光液以及电解抛光工艺 |
CN107402150A (zh) * | 2017-07-24 | 2017-11-28 | 东北大学 | 一种钛铝基合金ebsd分析用样品的电解抛光制备方法 |
Families Citing this family (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2003035933A1 (es) * | 2001-10-24 | 2003-05-01 | Fundación Inasmet | Producto y método para la limpieza de superficies de titanio |
GB2389370B (en) | 2002-06-06 | 2006-07-12 | Anopol Ltd | Improvements in stent manufacture |
DE10320909A1 (de) | 2003-05-09 | 2004-11-18 | Poligrat Holding Gmbh | Elektrolyt zum elektrochemischen Polieren von Metalloberflächen |
DE102007011632B3 (de) | 2007-03-09 | 2008-06-26 | Poligrat Gmbh | Elektropolierverfahren für Titan |
US20110017608A1 (en) * | 2009-07-27 | 2011-01-27 | Faraday Technology, Inc. | Electrochemical etching and polishing of conductive substrates |
WO2011063353A2 (en) * | 2009-11-23 | 2011-05-26 | Metcon, Llc | Electrolyte solution and electropolishing methods |
US8580103B2 (en) | 2010-11-22 | 2013-11-12 | Metcon, Llc | Electrolyte solution and electrochemical surface modification methods |
EA024812B1 (ru) * | 2010-11-22 | 2016-10-31 | МЕТКОН, ЭлЭлСи | Раствор электролита и электрохимические способы модификации поверхности |
Family Cites Families (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU881157A1 (ru) * | 1979-07-10 | 1981-11-15 | Предприятие П/Я Р-6585 | Раствор дл электрохимического полировани титановых сплавов |
JPS5616700A (en) * | 1979-07-19 | 1981-02-17 | Urarusukii N Itsusureedowachie | Electrolysis liquid for electrochemical polishing of titanium or titanium alloy article |
US4220509A (en) * | 1979-07-30 | 1980-09-02 | Karyazin Pavel P | Electrolyte for electrochemical polishing of articles made of titanium and titanium alloys |
SU1525236A1 (ru) * | 1988-01-04 | 1989-11-30 | Предприятие П/Я Г-4367 | Электролит дл полировани сталей |
SU1657545A1 (ru) * | 1988-11-13 | 1991-06-23 | Белгородский технологический институт строительных материалов им.И.А.Гришманова | Раствор дл электрохимического полировани титана и его сплавов |
SU1715887A1 (ru) * | 1989-02-10 | 1992-02-28 | Белгородский технологический институт строительных материалов им.И.А.Гришманова | Раствор дл химического полировани поверхности титана и его сплавов |
JPH0762280B2 (ja) * | 1990-07-11 | 1995-07-05 | 山口県 | チタン又はチタン合金の電解研磨法 |
US5378331A (en) * | 1993-05-04 | 1995-01-03 | Kemp Development Corporation | Apparatus and method for electropolishing metal workpieces |
JPH09207029A (ja) * | 1996-02-02 | 1997-08-12 | Toyo Rikagaku Kenkyusho:Kk | チタン及びチタン合金の電解研磨方法 |
-
1999
- 1999-06-25 FR FR9908151A patent/FR2795433B1/fr not_active Expired - Lifetime
-
2000
- 2000-06-20 WO PCT/FR2000/001694 patent/WO2001000906A1/fr active IP Right Grant
- 2000-06-20 ES ES00951614T patent/ES2197110T3/es not_active Expired - Lifetime
- 2000-06-20 AT AT00951614T patent/ATE237010T1/de not_active IP Right Cessation
- 2000-06-20 RU RU2002101738/02A patent/RU2241791C2/ru not_active IP Right Cessation
- 2000-06-20 US US10/018,822 patent/US6610194B1/en not_active Expired - Lifetime
- 2000-06-20 AU AU64497/00A patent/AU6449700A/en not_active Abandoned
- 2000-06-20 EP EP00951614A patent/EP1194617B1/fr not_active Expired - Lifetime
- 2000-06-20 JP JP2001506305A patent/JP4536975B2/ja not_active Expired - Fee Related
- 2000-06-20 DE DE60002084T patent/DE60002084T2/de not_active Expired - Lifetime
- 2000-06-20 DK DK00951614T patent/DK1194617T3/da active
- 2000-06-20 PT PT00951614T patent/PT1194617E/pt unknown
- 2000-06-20 CN CNB008094535A patent/CN1230576C/zh not_active Expired - Fee Related
-
2002
- 2002-11-29 HK HK02108641.4A patent/HK1047774A1/zh unknown
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102234812A (zh) * | 2010-04-29 | 2011-11-09 | 光洋应用材料科技股份有限公司 | 钌钴系合金电化学溶解的方法 |
CN102234812B (zh) * | 2010-04-29 | 2013-12-25 | 光洋应用材料科技股份有限公司 | 钌钴系合金电化学溶解的方法 |
CN101899701A (zh) * | 2010-07-19 | 2010-12-01 | 西南交通大学 | 一种硫化铜与二氧化钛纳米管复合材料的制备方法 |
CN102899711A (zh) * | 2012-11-20 | 2013-01-30 | 重庆大学 | 一种用于钛及钛合金的电解抛光液以及电解抛光工艺 |
CN102899711B (zh) * | 2012-11-20 | 2016-01-27 | 重庆大学 | 一种用于钛及钛合金的电解抛光液以及电解抛光工艺 |
CN107402150A (zh) * | 2017-07-24 | 2017-11-28 | 东北大学 | 一种钛铝基合金ebsd分析用样品的电解抛光制备方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE60002084T2 (de) | 2004-03-04 |
FR2795433B1 (fr) | 2001-08-31 |
EP1194617B1 (fr) | 2003-04-09 |
HK1047774A1 (zh) | 2003-03-07 |
DE60002084D1 (de) | 2003-05-15 |
JP2003513166A (ja) | 2003-04-08 |
JP4536975B2 (ja) | 2010-09-01 |
RU2241791C2 (ru) | 2004-12-10 |
EP1194617A1 (fr) | 2002-04-10 |
WO2001000906A1 (fr) | 2001-01-04 |
CN1230576C (zh) | 2005-12-07 |
US6610194B1 (en) | 2003-08-26 |
FR2795433A1 (fr) | 2000-12-29 |
PT1194617E (pt) | 2003-10-31 |
AU6449700A (en) | 2001-01-31 |
ES2197110T3 (es) | 2004-01-01 |
DK1194617T3 (da) | 2003-07-21 |
ATE237010T1 (de) | 2003-04-15 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN1230576C (zh) | 用于钛的电解抛光的电解液组合物及其使用方法 | |
US20180178302A1 (en) | Electrochemical system and method for electropolishing superconductive radio frequency cavities | |
CN1650051B (zh) | 在电解池中还原金属氧化物 | |
US4033837A (en) | Plated metallic cathode | |
US4668347A (en) | Anticorrosive coated rectifier metals and their alloys | |
US20060237326A1 (en) | Method for treating surface of magnesium or magnesium alloy | |
Uttarwar et al. | A Study of Influence of Electrochemical Process Parameters on the Material Removal Rate and Surface Roughness of SS AISI | |
CN110453261B (zh) | 一种基于电化学的材料表面改性方法与装置 | |
US3627654A (en) | Electrolytic process for cleaning high-carbon steels | |
US5171408A (en) | Electrochemical machining of a titanium article | |
US5368719A (en) | Method for direct plating of iron on aluminum | |
CN108441912B (zh) | 铝合金表面Al3C4-Al2O3-ZrO2耐磨复合涂层的制备方法 | |
BR102019026420A2 (pt) | Processo de granalhagem de uma placa para ânodo de chumbo, e, ânodo que é obtido pelo processo de granalhagem de uma placa para ânodo de chumbo | |
Tikhonov | Metallization of aluminum alloys with electrodeposition by rubbing | |
Taylor et al. | A pulse/pulse reverse electrolytic approach to electropolishing and through-mask electroetching | |
US20050173258A1 (en) | Method for electrolytic polishing of dental instruments made of nickel-titanium alloy | |
CA1258819A (en) | Nickel sulfate coloring process for anodized aluminum | |
Roev et al. | New aspects of zinc-nickel alloy co-deposition | |
US2436244A (en) | Metalworking and strippingplating process | |
Zhang et al. | Initial stages of copper electrodeposition from acidic sulfate solution in the presence of alklpyridinium hydrosulfate ionic liquids | |
CA1117467A (en) | Preparation of anodes by nickel plating and activation in a nickel sulphate and thiosulphate bath | |
CA2070458A1 (en) | Process for electroplating | |
Venugopal et al. | EFFECT OF ELECTROCHEMICAL PROCESS PARAMETERS ON THE HASTELLOY C-276 ALLOY FOR MACHINING SPEED AND SURFACE-CORROSION FACTOR | |
JP2003105581A (ja) | スズ合金の電解析出方法及び装置 | |
JPH0860391A (ja) | 不溶性金属陽極 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
C14 | Grant of patent or utility model | ||
GR01 | Patent grant | ||
REG | Reference to a national code |
Ref country code: HK Ref legal event code: WD Ref document number: 1047774 Country of ref document: HK |
|
CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20051207 Termination date: 20180620 |
|
CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |