用于通过离子传输对金属进行平滑和抛光的固体的制作方法

用于通过离子传输对金属进行平滑和抛光的固体
1.本技术是申请号为201780025853.2，申请日为2017年4月24日，发明名称为“通过自由固体的离子传输平滑和抛光金属的方法及执行该方法的固体”的分案申请。
2.发明目的
3.本发明涉及用于通过离子传输来对金属进行平滑和抛光的固体。本发明涉及通过凭借自由固体的离子传输平滑和抛光金属的方法，并且还涉及导电固体，以便它们用于实施所述方法。该方法和固体提供了相对于其应用领域中当前已知的那些具有显著改进的优点和新颖性特征，以下将对这些优点和新颖性特征作详细公开。
4.本发明的目的具体涉及一种用于平滑和抛光金属部件(例如，假牙)的方法，该方法基于凭借小尺寸的自由固体的离子传输。这些固体指的是本质区别在于是导电的并且在气体环境中放置在一起的颗粒。所述金属部件被布置成使得它们连接到电源(例如，dc发电机，并且优选地具有运动)的正极，并且固体(颗粒)组与电源的负极电接触。所述固体是本发明的第二特征，其由能够在内部保留一定量的电解液的颗粒组成，使得它们具有将它们转化为导电的电导性。
技术领域
5.本发明的应用领域属于从事磨光和抛光金属部件(例如，不锈钢的假牙)的工业领域，特别地包括通过颗粒的电解抛光方法。


背景技术：

6.参考现有技术，应该指出，用于在具有自由固体(颗粒)的装置中平滑和抛光金属的不同系统是已知的。
7.因此，很久以前，有多种装置被使用，其中通过使用未固定在任何支撑件上的颗粒发生机械磨损，所述颗粒具有不同的几何形状和尺寸并且比待处理的材料硬。
8.由于待处理部件和颗粒之间产生的相对运动，所述装置在待处理部件上产生颗粒的摩擦。
9.这些装置包括例如旋转容器(鼓)、振动容器或颗粒喷射器。
10.然而，所有基于直接机械磨损的系统，如上所述，具有严重的缺陷，它们影响具有很小均匀度的部件，这意味着，由于在部件和被侵蚀材料的数量上，由研磨装置(颗粒)施加的压力之间存在给定的比例，部件的突出区域承受的磨损和修磨在许多情况下是过度的。
11.另外，在许多情况下，在所述系统中起作用的全局机械能是由于冲程和过度应力的变形而损坏部件的原因。
12.另一方面，基于机械磨损的系统在金属部件上产生具有塑性变形的表面，并且在进行时，它们不可避免地堵塞不可忽略量的异物，在许多情况下因为材料表面层的污染，异物决定了处理的非适合性。
13.同样，已知通过电镀处理的抛光系统，其中待处理的金属部件浸入电解液中并且没有作为阳极的固体颗粒，称为电解抛光。
14.所述方法的优点在于它们产生的表面没有上述公开的专有机械研磨方法的表面污染。
15.现在，在许多情况下，对大于几微米的粗糙度的平整效果是不充分的，因此所述处理主要用作现有机械磨蚀方法的精加工。
16.另外，存在电镀方法，其中待处理的金属部件浸没在含有在其内自由运动的固体(颗粒)的电解液中。
17.为所述方法开发的电解质产生比没有颗粒的电镀方法的情况下更厚的阳极层，所以当包含的颗粒与阳极层机械地相互作用时，在粗糙度上发生高达1毫米的有效平滑。
18.然而，在另一情况下也是如此，在许多情况下，迄今为止使用的电镀方法产生针孔形状或与待处理金属的结构和晶体组成相关的阶梯表面的缺陷，在许多情况下，使用剩余物限制在由于它们的组成(合金)和模塑处理和成形而得到的部件，经验证明它们可以在不以不可接受的方式示出所述缺陷的情况下进行处理。
19.因此，本发明的目的是开发一种改进的用于金属部件的平滑和抛光系统，该系统是有效的并且避免了上面公开的缺点和问题，并且应该说，至少申请人不知道存在这种类型的任何其他类似方法或具有与所要求保护的特性相同的特征的发明。


技术实现要素：

20.因此，本发明提出的通过凭借自由固体的离子传输平滑和抛光金属的方法以及用于实施所述方法的导电固体在其应用领域中配置为是新颖的，因为当其实施时，令人满意地实现上述目的。使得本发明实现其目的并且区别于现有技术的特征细节方便地包含在本说明书所附的最终权利要求中。
21.具体地，如上所述，一方面，本发明提出了使用在气体环境中导电的自由固体(颗粒)，以创新的方式基于离子迁移对金属部件(例如，用于假牙的金属部件，但是这并不意味着限制)进行平滑和抛光的方法，另一方面，提出了固体，所述固体由具有多种形状的颗粒组成，这些颗粒具有多孔性和亲和力以保留一定量的电解质液体使它们具有导电性。
22.更具体地，本发明的方法提供以下步骤：
23.将待处理的部件连接到电流发生器的正极(阳极)；
24.在它们被固定之后，待处理的部件与一组颗粒摩擦，所述颗粒由在气体环境(例如，空气)中带负电荷的导电自由固体构成。
25.部件与颗粒的摩擦可以例如通过由气体推动或从离心机构排出的颗粒流或通过具有刷子、卷绕器或能够移动和挤压部件表面的颗粒的任何其他合适的推动元件的系统来实现。
26.在优选实施例中，将部件引入容器内，该容器具有彼此接触并与电流发生器的负极(阴极)接触的一组颗粒。在这种情况下，部件相对于该组颗粒运动，例如在圆周运动之后。
27.至于构成这种导电自由固体的颗粒，它们具有适合于平滑待处理部件的粗糙的可变的形状和尺寸，但无论如何要大于要去除的粗糙度。
28.此外，颗粒具有多孔性和亲和力以保留一定量的电解质液体，使得它们具有使其导电的导电性。
29.应该指出的是，由颗粒保留的电解质液体的量总是低于饱和水平，使得明确地避免在颗粒表面上留下自由液体。
30.优选地，用于抛光例如不锈钢的电解液的组成为h2o：90
‑
99％和hf：10
‑
1％。
31.这样，当颗粒摩擦待抛光的部件时，这些颗粒非常精确地确定以离子形式发生金属去除的压纹区域。
32.主要优点在于，与含有具有自由固体的电解液的方法不同，本发明提出的方法能够实际上平滑和抛光任何金属合金，而不会由于表面的不均匀侵蚀而产生影响。
33.如前面段落所述，通常，当使用具有自由固体的电解质时，在已经处理的部件的表面上出现针孔和台阶，这是其晶体结构的不同区域之间的组成和特性的固有差异的反映。
34.在本发明的方法中，带有电解液的颗粒摩擦待处理部件的大部分。在该方法的稳定状态下，始终存在颗粒的多种电气情况。
35.因此，在极端情况下，存在通过与部件和阴极之间的其他颗粒的直接接触作为电“桥”的颗粒的情况。
36.在这种情况下，与部件接触的颗粒排出给定量的电解液，从而润湿部件表面的区域并发挥电腐蚀作用。
37.这种电腐蚀(盐)的产物局部存在于所述区域中。
38.在另一种极端情况下，存在以隔离方式与部件表面接触并且在最大时间之后不接触其他颗粒的颗粒。
39.在这种情况下，与部件接触的颗粒吸收由其他颗粒产生的先前电腐蚀作用的剩余部分(盐)。
40.并且，进一步在另一种极端情况下，该方法将是，当使用足够高的部件
‑
颗粒相对行进速度，并且同时施加足够的电压进行工作时，大量颗粒以隔离的方式撞击在这些部件的表面并且同时具有足够的电荷以引起有效的电腐蚀的可能性被最大化。
41.此外，在这三种极端情况之间，也存在无限多样的中间情况。
42.因此，该方法的高效率和准确性可以通过在稳定状态下颗粒与部件的接触的快速连续来解释。
43.确保该方法的稳定行为所必需的阳极
‑
阴极离子迁移通过所述颗粒的扩散而发生。
44.另外，在给定程度上，阳极
‑
阴极传输也可以发生在有助于离子传输的一组颗粒中。
45.明确地，该方法还示出了在不同尺度范围内均匀的平滑化和抛光的相关能力。
46.因此，例如，对于直径为0.3至0.8mm范围的球形颗粒和该组颗粒相对于待抛光部件的平均切向速度为1至3m/sec的量级，以mm2级获得，这意味着，在待处理部件的暴露表面的每个平方毫米上，镜面光洁度几乎没有几纳米的粗糙度。所述球形颗粒优选为磺化苯乙烯
‑
二乙烯基苯共聚物并具有微孔结构。
47.反过来，评估在相隔厘米的区域之间移除的金属量，可以感知到很大的均匀性。
48.这意味着本发明的方法具有使(每个颗粒的)大量接触的作用在给定程度上同等或均衡的能力，尽管它们在很大范围的环境之间发生(接触)。
49.同样重要的是要记住，本发明的方法允许调节干预的所有元素的参数，即电压、切
向速度的平均值、电解液的含量、电导率和所述电解质的化学组成、颗粒与周围气体之间的百分比。
50.当适当且明确地进行这样的调节时，以厘米尺度的标度实现了限制相对于更隐藏的部件相对更暴露和突出的部件的电腐蚀效果。
51.颗粒在突出部件上的局部平均切向速度高于在隐藏部件上的局部平均切向速度。
52.并且，由于所提到的参数被适当调整，因此发生的是，突出区域上(每个颗粒的)个体接触的平均时间低于隐藏区域上的个体接触的平均接触时间，从而相比于隐藏区域上所获得的，产生较低的电腐蚀产量。
53.这是因为，为了使部件的金属离子传输，首先必须将每个接触区域极化到给定的阈值，这要求时间和方法，因为它可以适当地调整，允许在厘米尺度的标度的均衡结果意义上进行极化工作所需的时间。
54.对于突出部件上的各个触点的低产量通过以时间为单位和以表面为单位的更高数量来平衡。
55.因此，所公开的通过凭借自由固体的离子传输使金属平滑和抛光的方法和用于实施所述方法的导电固体包括具有迄今为止未知的特性的创新，用于它们的设计目的、原因与其实际效用相结合，为它们提供足够的基础，以获得申请独占权的特权。
附图说明
56.为了补充已经做出的描述并且为了帮助最好地理解本发明的特征，本说明书附上说明书附图，这些说明书附图构成本说明书的组成部分，如下说明书附图是为了说明而非限制的目的：
57.图1示出了作为本发明的对象的通过凭借自由固体的离子传输平滑和抛光金属的方法中的主要元件的示意图；
58.图2示出了根据本发明的方法呈现的形成固体的颗粒的示意图，可以看到颗粒使其导电的多孔构造和保持电解液的能力；
59.图3示出了待处理部件的粗糙表面的一部分的示意图，以及在该方法中使用的颗粒可能具有的形状的几个示例，并且可以象征性地看到它们之间的尺寸差异和粗糙度的尺寸；最后
60.图4和图5分别示出了类似于图1中所示的示意图，其绘制了方法的相应时刻，图4是一组颗粒形成阳极和阴极之间的直接接触的电桥所处的一种情况，而图5是颗粒分别刷洗部件的表面所处的另一种情况。
具体实施方式
61.参见上述附图并根据其中采用的编号，可以看出，在本发明的方法的优选实施例中，待处理的金属部件如何通过固定元件2(也可以是金属的，包括钩子、夹子、卡爪或其他)固定在装置的运动臂(未图示)上，该运动臂可以在平面上围绕轴进行轨道运动，同时，该运动臂可以在垂直于轨道的平面上执行直线往复位移运动，如图1中的箭头线所示。
62.如此固定的并且禁用所述的轨道运动和直线往复位移运动的部件1通过顶部引入装置的容器3中，该容器包含一组导电颗粒4和占据存在于导电颗粒之间的间隙环境的空间
5的空气或者任何其他气体，使得部件1完全被这组颗粒4覆盖。
63.优选地，容器3的形状是具有封闭的下端或底部和敞开的顶端的圆筒形状。
64.在任何情况下，固定元件2连接到设置在装置中的电流发生器(未图示)的阳极或正极，而容器(3)要么直接连接到用作阴极的发生器的负极(因为容器是金属的)，要么通过设置为到达这种效果的环连接到用作阴极的发生器的负极。
65.逻辑上，该装置牢固地固定形成容器3的圆筒，使得其在激活部件1的固定元件2的轨道运动和的线性往复位移时避免其移位。
66.最后，应该指出的是，由装置的所述臂(未图示)提供的固定元件2的运动幅度，以及包含颗粒4的容器3的尺寸是这样的：在任何情况下，待处理的部件1或所述固定元件2的任何导电部件都不可能直接接触容器的壁(或者在适当的情况下，充当阴极的环)。
67.考虑图2，可以看出构成根据本发明的所述方法的自由导电固体的颗粒4如何是具有多孔性和亲和性的固体，以保留一定量的电解质液体以使它们具有导电性，由颗粒4保留的所述电解质液体的量总是低于饱和水平，从而明确地避免了颗粒表面上存在游离液体。
68.优选地，用于抛光例如不锈钢的电解液的组成是：h2o：90
‑
99％；hf：10
‑
1％。
69.另一方面，如图3的示例所示，颗粒4是具有可变形状和尺寸的主体，该主体适合于平滑待处理部件1的粗糙度并且优选地大于从所述表面移除的粗糙度。
70.最后，在图4和5中，描述了所述方法的极端情况的两个示例，通过导电颗粒4和待处理部件1表面之间的接触，实现了部件1的平滑和抛光。图4示出了一组颗粒4在阳极(通过与金属部件1接触的固定元件2和阴极(通过容器3)之间构成直接接触的电桥的情况，图5示出了颗粒4分别刷洗部件1的表面的情况，如前面段落中所述。
71.已充分公开了本发明的性质以及实施本发明的方式，不再需要延长其解释，以使本领域技术人员理解其范围和由此产生的优点，并且应当指出，在其实质上，其可以在其他实施例中实现，所述实施例在示例性目的中指示的细节不同并且所寻求的保护应当延伸，只要其基本原理不被更改、改变或修改。
72.下面的每个非限制性示例可以独立存在，或者可以与一个或多个其他示例以各种排布或组合方式进行组合。
73.示例1是一种通过凭借自由固体的离子传输平滑和抛光金属的方法，包括将待处理的部件1连接到电流发生器的正极(阳极)，其中，该方法包括步骤：
74.将部件1与一组颗粒4摩擦，所述颗粒4由在气体环境中带负电荷的导电自由固体构成。
75.在示例2中，示例1的主题包括步骤：
76.将所述部件1引入容器3内，并与一组颗粒4摩擦，所述颗粒4包含在所述容器3内并与所述电流发生器的负极(阴极)电接触。
77.在示例3中，示例2的主题包括：所述颗粒4与所述电流发生器的所述负极的所述电接触通过用作阴极的所述容器3执行，因为所述容器3直接连接到所述电流发生器的所述负极。
78.在示例4中，示例1至2中任一项的主题包括：所述颗粒4与所述电流发生器的所述负极的所述电接触是通过设置在所述容器3中的作为阴极的环执行。
79.在示例5中，示例1至4中任一项的主题包括：所述待处理的部件1与所述颗粒4之间
的摩擦是通过所述部件1的运动来执行，所述部件1的运动由所述装置产生的与固定元件2相关联的动作决定，其中，所述部件1通过所述固定元件2固定在所述容器3内。
80.在示例6中，示例5的主题包括：由所述装置执行的运动是在平面上围绕轴的轨道运动，同时，在垂直于所述轨道的平面上的直线往复运动。
81.在示例7中，示例1至6中任一项的主题包括：占据存在于所述容器3内的所述颗粒4之间的间隙空间5的所述气体环境优选为空气。
82.示例8涉及一种固体，其用于执行示例1至7所述的通过凭借自由固体的离子传输来执行用于平滑和抛光金属的方法，其中，所述固体通过由颗粒4构成的导电固体组成，所述颗粒4具有多孔性和亲和力以保留一定量的电解质液体以使它们具有导电性。
83.在示例9中，示例8的主题包括：由所述颗粒4保留的电解液量总是低于饱和水平，从而避免在其表面上存在游离电解质液体。
84.在示例10中，示例8至9中任一项的主题包括：所述颗粒4的尺寸大于要从所述待处理部件1的表面除去的粗糙度。
85.在示例11中，示例8至9中任一项的主题包括：用于抛光的电解液的组成为h2o：90
‑
99％以及hf：10
‑
1％。