TWI568895B - Environmentally friendly biocompatible electrolytic polishing solution - Google Patents

Environmentally friendly biocompatible electrolytic polishing solution Download PDF

Info

Publication number
TWI568895B
TWI568895B TW105104214A TW105104214A TWI568895B TW I568895 B TWI568895 B TW I568895B TW 105104214 A TW105104214 A TW 105104214A TW 105104214 A TW105104214 A TW 105104214A TW I568895 B TWI568895 B TW I568895B
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
environmentally
polishing liquid
electrolytic polishing
friendly bio
inorganic acid
Prior art date
Application number
TW105104214A
Other languages
English (en)
Other versions
TW201809372A (zh
Inventor
Kun-Zeng Peng
chun-ying Li
Bo-Yan Su
wei-zhi Li
Original Assignee
Ming Chi Univ Of Tech
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ming Chi Univ Of Tech filed Critical Ming Chi Univ Of Tech
Priority to TW105104214A priority Critical patent/TWI568895B/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI568895B publication Critical patent/TWI568895B/zh
Priority to US15/425,143 priority patent/US10704159B2/en
Publication of TW201809372A publication Critical patent/TW201809372A/zh

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
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25F—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC REMOVAL OF MATERIALS FROM OBJECTS; APPARATUS THEREFOR
    • C25F5/00—Electrolytic stripping of metallic layers or coatings
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25F—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC REMOVAL OF MATERIALS FROM OBJECTS; APPARATUS THEREFOR
    • C25F7/00—Constructional parts, or assemblies thereof, of cells for electrolytic removal of material from objects; Servicing or operating
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23H—WORKING OF METAL BY THE ACTION OF A HIGH CONCENTRATION OF ELECTRIC CURRENT ON A WORKPIECE USING AN ELECTRODE WHICH TAKES THE PLACE OF A TOOL; SUCH WORKING COMBINED WITH OTHER FORMS OF WORKING OF METAL
    • B23H3/00—Electrochemical machining, i.e. removing metal by passing current between an electrode and a workpiece in the presence of an electrolyte
    • B23H3/02—Electric circuits specially adapted therefor, e.g. power supply, control, preventing short circuits

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Electrical Discharge Machining, Electrochemical Machining, And Combined Machining (AREA)

Description

環保式生物輔助電解拋光液
本發明是關於金屬拋光液的技術領域，特別是一種可回收與重新利用的環保式生物輔助電解拋光液。
拋光技術主要的作用是降低物體工件(特別是金屬材質)之表面粗糙程度的工序技術。
該拋光技術主要應用在金屬加工、精密機械與光學工業。經過拋光之後的該物體工件之表面光滑具有良好的反射效果。該拋光技術區分為物理拋光與化學拋光。
特別是，在該化學拋光的部分，其原理是將該物體工件置於電解拋光液中，並施加電壓及電流，使得該物體工件之表面發生陽極電解反應，藉以達成平坦化、光澤化及鈍化的目的。
然而，該電解拋光液會隨著使用的程度與時間，逐漸地降低作用，進而導致無法使用。因此，該電解拋光液必須重新置換，而經置換的該電解拋光液由於含有金屬離子等其他雜質，若不經由特殊的處理，將有可能造成環境上的汙染。再者，特殊的處理會增加許多的處理成本。
有鑑於此，本發明提出一種環保式生物輔助電解拋光液，以解決習知技術的缺失。
本發明之第一目的係提供一種環保式生物輔助電解拋光液，包含無機酸劑與生物菌，藉由該無機酸劑與該生物菌作為金屬之表面處理所需的液體，以改變該金屬之表面特性，例如硬度、抗酸鹼度、平坦度等。
本發明之第二目的係根據前述之環保式生物輔助電解拋光液，進一步添加丙三醇(或稱甘油)以形成如同細胞膜的脂質，藉以提高拋光的功效。
本發明之第三目的係根據前述之環保式生物輔助電解拋光液，該無機酸劑採用磷酸，配合該丙三醇與該生物菌以形成磷脂質(phospholipid)。
本發明之第四目的係根據前述之環保式生物輔助電解拋光液，該生物菌是酵母菌、代田菌、光合菌、乳酸桿菌、桿菌、發酵乳製品及其組成物等。
本發明之第五目的係根據前述之環保式生物輔助電解拋光液，藉由定電壓或定電流偵測該環保式生物輔助電解拋光液的電氣特性(例如電阻值)，以判斷是否需要進一步添加該生物菌，以改變該電氣特性。
為達到上述目的與其他目的，本發明提供一種環保式生物輔助電解拋光液，係供應用於金屬的表面處理工序，該環保式生物輔助電解拋光液包含無機酸劑與生物菌。該生物菌係添加至該無機酸劑。其中，該無機酸劑與該生物菌之體積比例範圍係介於20:1至60:1之間。
與習知技術相較，本發明的環保式生物輔助電解拋光液，由於主要成分包含無機酸劑與生物菌，故為無毒的溶劑，可避免對環境的影響。
由於該電解拋光液可以透過該生物菌來決定其特性，故可以藉由增加該生物菌、以利用不同菌種種類與調整菌種數量重置該電解拋光液的電氣特性，以達到重複使用的目的，亦即失去其活性的該電解拋光液無須重新置換，僅需要增加該生物菌的濃度(或數量)，即可以還原該電解拋光液的功能。
為充分瞭解本發明之目的、特徵及功效，茲藉由下述具體之實施例，並配合所附之圖式，對本發明做一詳細說明，說明如後：
請參考圖1，係本發明一實施例之環保式生物輔助電解拋光液應用於金屬的操作示意圖。在圖1中， 該環保式生物輔助電解拋光液10供應用於金屬2的表面層22，以進行表面處理工序，例如凹痕(pitting)、粗化(coarsening)、蝕刻(etching)與拋光(polishing)等，以改變該金屬2之表面特性，例如硬度、抗酸鹼度、平坦度等。
該金屬2例如可為不鏽鋼、高碳鋼、低碳鋼、紅銅、鋁合金、黃銅、鎂合金、鋁鎂合金、黃銅合金等材質。該環保式生物輔助電解拋光液10係存放於容器4，該金屬2設置在該容器4，使得該金屬2浸漬在該環保式生物輔助電解拋光液10中。另外，在該金屬2的一端接上第一電極6(亦可稱為陽極端)，以及在該環保式生物輔助電解拋光液10插入第二電極8(亦可稱為陰極端)。舉例而言，在表面處理工序中，可以利用高電壓以對該金屬2進行粗化，以及利用低電壓對該金屬2進行平坦化。
當進行操作時，該第一電極6施加正電壓或電流，以及該第二電極8施加與該第一電極6相反極性的負電壓或電流(亦可以是接地電壓)。
該環保式生物輔助電解拋光液10包含無機酸劑12與生物菌14。該生物菌14係添加至該無機酸劑12。其中，該無機酸劑12與該生物菌14之體積比例範圍係介於20:1至60:1之間。
前述該無機酸劑係選自磷酸(H 3PO 4)、鹽酸(HCl)、硫酸(H 2SO 4)、硝酸(HNO 3)、硼酸(H 3BO 3)、氫氟酸(HF)、氫溴酸(HBr)、高氯酸(HClO 4)等所組之族群之一，以及該生物菌是酵母菌、代田菌、光合菌、乳酸桿菌、桿菌及其組成物。另外，該生物菌也可以是發酵乳製品，例如優酪乳。值得注意的是，於此所未提及的該無機酸劑只要能夠添加該生物菌形成該環保式生物輔助電解拋光液，即屬於本發明之範疇。
隨著使用的累積次數增加，在電解過程中，該環保式生物輔助電解拋光液10中該金屬2所釋放的金屬離子隨之增加，導致該環保式生物輔助電解拋光液10的電氣特性(例如電阻值)也隨之降低。舉例而言，可藉由提供定電壓或定電流來檢測該環保式生物輔助電解拋光液10的該電阻值，即在該定電流的模式中，藉由該電阻值與該定電流之乘積，可以獲得不同的電壓，隨著該電壓的高低可以以判斷該環保式生物輔助電解拋光液10的該電阻值變化，例如當該電壓降低時，表示該金屬離子增加，使得該環保式生物輔助電解拋光液10的該電阻值降低。經過一段時間之後，該電壓不再發生變化，即可推知該環保式生物輔助電解拋光液10中該金屬離子的數量已達到飽和。飽和後的該環保式生物輔助電解拋光液10應無法有效地對該金屬2進行作用。
在本實施例中，當該環保式生物輔助電解拋光液10無法對該金屬2進行作用時，可進一步再添加該無機酸劑12，以稀釋該金屬離子的數量，而能重新地讓該環保式生物輔助電解拋光液10仍可以持續地與有效地對該金屬2進行作用。因此，本發明之該環保式生物輔助電解拋光液10明顯解決傳統的電解拋光液僅能廢棄而無法使用的缺失。
於另外一實施例中，該環保式生物輔助電解拋光液10除了包含該無機酸劑12與該生物菌14之外，還可以另外添加丙三醇(C 3H 8O 3)(或稱為甘油)。該丙三醇與該無機酸劑形成複合脂類。其中，該無機酸劑與該丙三醇之體積比例範圍係介於4:1至3:1之間。值得注意的是，該丙三醇不參與電解的過程，該丙三醇可以稀釋該金屬離子的數量。
舉例而言，該無機酸劑12係可為磷酸，使得在該環保式生物輔助電解拋光液10形成磷脂質(phospholipid)。其中，該磷脂質指的是含有該磷酸的脂類，而該磷脂質是組成生物膜的主要成分。
於又一實施例中，該環保式生物輔助電解拋光液10除了包含該無機酸劑12與該生物菌14之外，還可以另外添加甲殼素((C 8H1 3O 5N) n)，以進一步改變該金屬之表面特性。
整體而言，本發明在電解拋光過程因無水的反應，故電解拋光一段時間後，整體的液體溫度上升幅度不高，本發明的該環保式生物輔助電解拋光液10不像傳統的水性拋光液會在拋光過程中產生熱能，使得該拋光液劣化。再者，該無機酸劑12與該生物菌14的鍵結產生反應，但該丙三醇不參與反應，因此，該環保式生物輔助電解拋光液10的溫度不致提高與損耗少。
參考圖2，係說明本發明圖1中金屬的電壓對電流的特性曲線圖。在圖2中，該金屬2的測試條件為初始電壓為-1.5伏特(V)、最終電壓為1.5伏特、掃描率為3微伏特/秒(mV/s)。該特性曲線圖的橫軸為電壓值刻度(V)，以及縱軸為電流值刻度(A)，其中該電流值刻度為對數值。該金屬2分別地使用三種不同的該生物菌14作為基底的該環保式生物輔助電解拋光液10，該生物菌14分別為(a)酵母菌、光合菌、乳酸桿菌、(b)市售優酪乳與(c)市售代田菌。
參考圖3(a)至3(c)，係說明本發明圖1中金屬的實驗成品圖。圖3(a)為該丙三醇、該磷酸與該生物菌作用於材質為不銹鋼的該金屬2，右圖為經本發明作用之該不銹鋼，左圖為未經作用之該不銹鋼。圖3(b)為該丙三醇、該磷酸與該代田菌作用於材質為不銹鋼的該金屬2，右圖與左圖同樣為經本發明作用之該不銹鋼，差別僅在於不同的操作電壓。圖3(c)為該丙三醇、該磷酸與該優酪乳作用於材質為不銹鋼的該金屬2，右圖與左圖同樣為經本發明作用之該不銹鋼，差別僅在於使用不同的優酪乳的菌種。因此，本發明可藉由調整菌種的種類、電解的時間、電解的電壓、電解的電流等參數而有不同的表面處理結果，可視實際的需求進行調整。
參考圖4(a)至4(f)，係說明本發明圖1中金屬進行拋光後的實驗成品圖。圖4(a)為該丙三醇、該磷酸與該生物菌作用於材質為高碳鋼的該金屬2，該高碳鋼的表面處理區分為四個區域A, B, C, D，分別為A區的原始加工面、B區的原始加工電解粗化面、C區的砂紙研磨面與D區的砂紙研磨電解粗化面；圖4(b)為該丙三醇、該磷酸與該生物菌作用於材質為低碳鋼的該金屬2，該低碳鋼的表面處理區分為四個區域A, B, C, D，分別為A區的原始加工面、B區的原始加工電解粗化面、C區的砂紙研磨面與D區的砂紙研磨電解粗化面；圖4(c)為該丙三醇、該磷酸與該生物菌作用於材質為紅銅片的該金屬2，上圖為經本發明作用之該紅銅片但未進行研磨的狀態，中間圖為經35分鐘的砂紙研磨之後的該紅銅片，下圖為經10分鐘的砂紙研磨之後的該紅銅片。圖4(d)為該丙三醇、該磷酸與該生物菌作用於材質為鋁合金的該金屬2，該鋁合金的表面處理區分為四個區域A, B, C, D，分別為A區的原始加工面、B區的原始加工電解拋光面、C區的砂紙研磨面與D區的砂紙研磨電解拋光面。圖4(e)為該丙三醇、該磷酸與該生物菌作用於材質為黃銅的該金屬2，該黃銅的表面處理區分為四個區域A, B, C, D，分別為A區的原始加工面、B區的原始加工電解拋光面、C區的砂紙研磨面與D區的砂紙研磨電解拋光面。圖4(f)為該丙三醇、該磷酸與該生物菌作用於材質為鎂合金的該金屬2，右圖為原始面與左圖為電解拋光後的表面。
本發明在上文中已以較佳實施例揭露，然熟習本項技術者應理解的是，該實施例僅用於描繪本發明，而不應解讀為限制本發明之範圍。應注意的是，舉凡與該實施例等效之變化與置換，均應設為涵蓋於本發明之範疇內。因此，本發明之保護範圍當以申請專利範圍所界定者為準。
2‧‧‧金屬
22‧‧‧表面層
4‧‧‧容器
6‧‧‧第一電極
8‧‧‧第二電極
10‧‧‧環保式生物輔助電解拋光液
12‧‧‧無機酸劑
14‧‧‧生物菌
圖1係本發明一實施例之環保式生物輔助電解拋光液應用於金屬的操作示意圖。 圖2係說明本發明圖1中金屬的電壓對電流的特性曲線圖。 圖3(a)至3(c)係說明本發明圖1中金屬的實驗成品圖。 圖4(a)至4(f)係說明本發明圖1中金屬進行拋光後的實驗成品圖。
2‧‧‧金屬
22‧‧‧表面層
4‧‧‧容器
6‧‧‧第一電極
8‧‧‧第二電極
10‧‧‧環保式生物輔助電解拋光液
12‧‧‧無機酸劑
14‧‧‧生物菌

Claims (11)

  1. 一種環保式生物輔助電解拋光液，係供應用於一金屬的表面處理工序，該環保式生物輔助電解拋光液包含： 一無機酸劑；以及 一生物菌，係添加至該無機酸劑； 其中該無機酸劑與該生物菌之體積比例範圍係介於20:1至60:1之間。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之環保式生物輔助電解拋光液，其中該無機酸劑係選自一磷酸(H 3PO 4)、一鹽酸(HCl)、一硫酸(H 2SO 4)、一硝酸(HNO 3)、一硼酸(H 3BO 3)、一氫氟酸(HF)、一氫溴酸(HBr)、一高氯酸(HClO 4)所組之族群之其中之一。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之環保式生物輔助電解拋光液，更包含一丙三醇(C 3H 8O 3)，係添加至該無機酸劑，該丙三醇與該無機酸劑形成複合脂類。
  4. 如申請專利範圍第3項所述之環保式生物輔助電解拋光液，其中該無機酸劑與該丙三醇之體積比例範圍係介於4:1至3:1之間。
  5. 如申請專利範圍第3項所述之環保式生物輔助電解拋光液，其中該磷酸與該丙三醇形成磷脂質(phospholipid)。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之環保式生物輔助電解拋光液，其中該生物菌是一酵母菌、一代田菌、一光合菌、一乳酸桿菌、一桿菌及其組成物。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之環保式生物輔助電解拋光液，其中該生物菌是一發酵乳製品。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之環保式生物輔助電解拋光液，更包含一甲殼素((C 8H 13O 5N) n)，係添加至該無機酸劑。
  9. 如申請專利範圍第1項所述之環保式生物輔助電解拋光液，其中該無機酸劑藉由該生物菌的菌種種類與菌種數量之其中一者，改變在該金屬上的電氣特性。
  10. 如申請專利範圍第3項所述之環保式生物輔助電解拋光液，其中該無機酸劑與該丙三醇藉由該生物菌的菌種種類與菌種數量之其中一者，以改變在該金屬上的電氣特性。
  11. 如申請專利範圍第1項所述之環保式生物輔助電解拋光液，其中該金屬為一不銹鋼、一高碳鋼、一低碳鋼、一紅銅、一鋁合金、黃銅、一鎂合金、一鋁鎂合金與一黃銅合金。
TW105104214A 2016-02-05 2016-02-05 Environmentally friendly biocompatible electrolytic polishing solution TWI568895B (zh)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
TW105104214A TWI568895B (zh) 2016-02-05 2016-02-05 Environmentally friendly biocompatible electrolytic polishing solution
US15/425,143 US10704159B2 (en) 2016-02-05 2017-02-06 Method of metal polishing and oxidation film process and system thereof

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
TW105104214A TWI568895B (zh) 2016-02-05 2016-02-05 Environmentally friendly biocompatible electrolytic polishing solution

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TWI568895B true TWI568895B (zh) 2017-02-01
TW201809372A TW201809372A (zh) 2018-03-16

Family

ID=58608129

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW105104214A TWI568895B (zh) 2016-02-05 2016-02-05 Environmentally friendly biocompatible electrolytic polishing solution

Country Status (2)

Country Link
US (1) US10704159B2 (zh)
TW (1) TWI568895B (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI616559B (zh) * 2017-06-16 2018-03-01 Metal surface patterned anode treatment method and anode treatment device thereof and metal object produced

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113622015B (zh) * 2021-10-12 2021-12-24 深圳市景星天成科技有限公司 在线式电解抛光监测系统

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101935863A (zh) * 2009-06-30 2011-01-05 比亚迪股份有限公司 一种铝合金电解抛光液及制备方法和铝合金电解抛光方法
CN102747411A (zh) * 2012-07-02 2012-10-24 重庆大学 用于铝或铝合金的电解抛光液及电解抛光方法

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4130493A (en) * 1976-07-20 1978-12-19 Inoue-Japax Research Incorporated Machining fluid
CN203782266U (zh) * 2014-03-27 2014-08-20 艺高国际光电有限公司 金属物件表面抛光处理设备

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101935863A (zh) * 2009-06-30 2011-01-05 比亚迪股份有限公司 一种铝合金电解抛光液及制备方法和铝合金电解抛光方法
CN102747411A (zh) * 2012-07-02 2012-10-24 重庆大学 用于铝或铝合金的电解抛光液及电解抛光方法

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI616559B (zh) * 2017-06-16 2018-03-01 Metal surface patterned anode treatment method and anode treatment device thereof and metal object produced

Also Published As

Publication number Publication date
US10704159B2 (en) 2020-07-07
TW201809372A (zh) 2018-03-16
US20190382912A1 (en) 2019-12-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11105015B2 (en) Method for smoothing and polishing metals via ion transport via free solid bodies and solid bodies for performing the method
EP3640373B1 (en) Use of h2so4 as electrolyte in processes for smoothing and polishing metals by ion transport via free solids
TWI568895B (zh) Environmentally friendly biocompatible electrolytic polishing solution
Jang et al. An electrochemomechanical polishing process using magnetorheological fluid
CN106868578B (zh) 一种用于ebsd测试的铍材电解抛光和腐蚀的一体化方法
CN107530146A (zh) 具有微纳米复合结构的表面的种植体及种植体的表面处理方法
CN111048317B (zh) 一种低压软态腐蚀铝箔的方法
Sevidova et al. Features of the corrosion-electrochemical behavior of titanium with a nano-and submicrocrystalline structure
JP2009097060A (ja) チタン材ならびにチタン材製造方法
CN116423384B (zh) 一种电化学机械抛光头及抛光装置
TW201829853A (zh) 金屬拋光與氧化膜製程方法及其系統
JP2018154908A (ja) 電解用電極，これを用いた電解ユニット及び電解水生成装置
KR102410038B1 (ko) 집전체 제조 방법
TWI616559B (zh) Metal surface patterned anode treatment method and anode treatment device thereof and metal object produced
CN111855782A (zh) 一种蓝宝石研磨液的pH值的实时测定系统及其制备方法
TWI755999B (zh) 不銹鋼工件之電解拋光處理方法
CN103540987B (zh) Al或Al合金
CN113611539B (zh) 一种低压软态腐蚀阳极铝箔及其制备方法和应用
JP7313664B2 (ja) 電解研磨方法
KR102127959B1 (ko) 알루미늄계 금속의 표면처리 방법
KR102562889B1 (ko) 프리패터닝 공정을 생략한 알루미늄 5000계열 합금에 균일한 pop 나노구조물 생성을 위한 최적의 양극산화 피막 제조 방법
KR102562890B1 (ko) 프리패터닝 공정을 생략한 알루미늄 3000계열 합금에 균일한 pop 나노구조물 생성을 위한 최적의 양극산화 피막 제조 방법
KR101908813B1 (ko) 항균성을 갖는 오스테나이트계 스테인레스강의 표면개질 방법
Kumar et al. Parametric Investigation of EP To Enhance Surface Characteristics of Maraging Steel With Organic Electrolyte
Ichii et al. Electrochemical etching using surface carboxylated graphite electrodes in ultrapure water

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A Annulment or lapse of patent due to non-payment of fees
MM4A Annulment or lapse of patent due to non-payment of fees