高价可溶性金属盐在金属固体电解抛光中的应用的制作方法

本发明属于金属表面处理，特别涉及高价可溶性金属盐在金属固体电解抛光中的应用。

背景技术：

1、随着社会的发展，表面光亮的金属越来越受到重视，除了提升美观，还能降低摩擦力、提高机械精度、提高切削性能、延长使用寿命。特别是精密制造以及高端消费品行业，对于金属表面的光亮程度有着严苛的要求。钛合金、镍合金、钨合金等材料由于其优异的耐腐蚀以及高强度高韧性，通过多步人工抛光才能达到光洁的表面，一般的化学抛光和电化学抛光过程不起作用。而材料的高强度也导致人工抛光的难度大增，工期较长，难以获得统一的标准以及较低的不良率，且对角落、缝隙等部位难以达到较高的磨平效果。

2、cn113699579a公开了一种金属抛光方法，其首先采用温和的电解条件对被抛光工件进行水溶液电解抛光，使被抛光工件的表面达到初步光亮度，然后采用圆球状固体的电解质对表面达到初步光亮度的被抛光工件进行复合电解抛光，使被抛光工件的表面达到最终的镜面光亮度。尽管其能够实现镜面光亮度的表面，但是工艺相对复杂，同时其复合电解抛光是机械作用和电解作用在同一点同时起作用，由于颗粒和金属样件之间硬度上的巨大差异，当机械作用过于剧烈时必然导致圆球状固体被破坏，使得圆球状固体无法循环利用，复合电解抛光的成本增加。

3、cn109415839a公开了一种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，其通过包含导电液体的固体颗粒对金属部件进行平滑和抛光，其主要是通过导电液体的导电作用来实现电化学抛光，通过多孔材料对导电液体的吸附，将传统的液相电化学抛光转化为固相抛光。虽然形式上做出了巨大的改变，迈出了第一步，但是本质与液相电化学抛光无异。cn111032929a、cn113195799a、cn112534088a、cn115038822a系列专利介绍了硫酸、盐酸、磺酸等强酸性电解质溶液作为导电液体在固相抛光中的应用，提出了导电液体不仅可以起到导电，还可以起到腐蚀氧化金属物的作用，抛光性能得到了一定的提高，但是强酸性电解液对使用者具有较高的危险性，且运输和后处理也都是难题。

技术实现思路

1、本发明旨在至少解决现有技术中存在的上述技术问题之一。为此，本发明基于离子交换的作用机制，在偏中性条件下实现金属件固体电解抛光的基础上，针对钛合金、镍合金、钨合金等高强度耐腐蚀金属材料，提供过一种具有快速、低碳、环保、高质量实现平整、光滑特点的电解质产品。

2、为了实现上述目的，本发明所采取的技术方案是：

3、本发明提供了高价可溶性金属盐在金属固体电解抛光中的应用，所述高价可溶性金属盐在金属固体电解抛光中作为电解质；所述高价可溶性金属盐的金属元素化合价≥+2。

4、优选地，所述高价可溶性金属盐的金属元素化合价选自+2、+3、+4、+5、+6或+7，即所述高价可溶性金属盐选自二价可溶性金属盐、三价可溶性金属盐、四价可溶性金属盐、五价可溶性金属盐、六价可溶性金属盐、七价可溶性金属盐中的至少一种。

5、优选地，所述金属固体电解抛光的抛光介质包括含有电解质的固体颗粒物，所述电解质包括高价可溶性金属盐。进一步的，所述电解质位于固体颗粒物的内部，起到导电、传输离子的作用。所述电解质可以调节所述固体颗粒物的电导率和离子交换速率。

6、优选地，所述电解质中，高价可溶性金属盐的质量百分比为0.1％～15％；进一步优选地，所述电解质中，高价可溶性金属盐的质量百分比为1％～15％；再进一步优选地，所述电解质中，高价可溶性金属盐的质量百分比为3％～15％；更进一步优选地，所述电解质中，高价可溶性金属盐的质量百分比为3％～9％。

7、优选地，所述高价可溶性金属盐包括金属氯化物、金属氟化物、金属硫酸盐、金属硝酸盐中的至少一种。

8、优选地，所述高价可溶性金属盐的金属元素包括ⅱa、ⅱb、ⅲa、ⅲb、ⅳa、ⅳb、ⅴa、ⅴb、ⅵb、ⅶb、ⅷ族元素的至少一种；进一步优选地，所述高价可溶性金属盐的金属元素包括锌、锶中的至少一种。

9、进一步优选地，所述高价可溶性金属盐包括氯化锌、氟化锌、硫酸锌、硝酸锌、氯化锶、氟化锶、硫酸锶、硝酸锶中的至少一种。

10、优选地，所述电解质还包括水、极性有机溶剂中的一种或其组合；所述极性有机溶剂包括小分子醇、小分子酮、二甲基亚砜、二甲基甲酰胺、四氢呋喃、二氧六环、离子液体中的至少一种。进一步优选地，所述小分子醇包括甲醇、乙醇、正丙醇、异丙醇、丁醇、丁二醇中的至少一种；所述小分子酮包括丙酮、丁酮、环己酮中的至少一种。

11、优选地，所述电解质还包括ph调节剂。所述ph调节剂为酸或者碱，通过酸性或碱性物质调节电解质的ph值。其中，酸优选为硫酸、盐酸、硝酸、有机酸中的至少一种；碱优选为氢氧化钠、氢氧化钾、有机胺中的至少一种。酸或碱可以根据固体颗粒物的不同自行选择，例如酸性固体颗粒物可以选择碱性物质，碱性固体颗粒物可以选择酸性物质。

12、优选地，所述电解质的ph值为5～8；进一步优选地，所述电解质的ph值为5～7；再进一步优选地，所述电解质的ph值为6～7。

13、优选地，所述固体颗粒物中，电解质的质量百分比为30％～70％；进一步优选地，电解质的质量百分比为40％～60％。

14、优选地，所述固体颗粒物为多孔固体颗粒物。

15、优选地，所述固体颗粒物包括离子交换树脂、硅胶、分子筛中的一种或多种；进一步优选地，所述固体颗粒物包括含有羧基、羟基、胺基中至少一种的离子交换树脂、硅胶、分子筛中的一种或多种；再进一步优选地，所述固体颗粒物包括含有羧基、羟基、胺基中至少一种的丙烯酸型离子交换树脂。含有羧基、羟基、胺基中至少一种的丙烯酸型离子交换树脂可以采用含有羧基、羟基或胺基的单体与丙烯酸(酯)类单体等聚合制成，属于本领域的常规方法，如可以参见cn114908409a、cn114908410a、cn115029768a所公开的内容，也可以直接购买市售产品。更进一步优选地，所述固体颗粒物包括羧酸型丙烯酸离子交换树脂，该树脂含有cooh/coo-基团。

16、优选地，所述金属选自钛合金、镍合金、钨合金、铜合金、钢中的一种或多种。

17、需要说明的是，电解抛光是将金属浸渍在各种成分组成的特殊化学溶液中，依靠高的电化学势能氧化金属，获得平滑光亮的表面，常规电解抛光使用的化学溶液是强酸性或是强挥发性液体，不便于运输和储存，且对工人产生危害，废液处理也是大问题。而固体电解抛光是采用具有离子吸附/交换/络合能力的固体颗粒物以及内部的导电溶液来取代电解液，通过固体颗粒物与待抛光的金属件相接触，从而实现对金属件表面的抛光处理。虽然固体颗粒物与待抛光的金属件有接触，但是这种接触的相对运动速率较低，且固体颗粒物的硬度比金属件低，故物理的机械抛光过程可以忽略。

18、优选地，所述金属固体电解抛光的方法，包括以下步骤：

19、s1：将含有电解质的固体颗粒物和待抛光的金属件置于电化学抛光装置中；

20、其中，所述待抛光的金属件与所述电化学抛光装置的电源正极连接，所述固体颗粒物与所述电化学抛光装置的电源负极连接；

21、s2：将电化学抛光装置通电进行电解抛光，电解抛光时所述待抛光的金属件与所述固体颗粒物发生相对摩擦运动。

22、优选地，所述步骤s2中，施加的电压为20v～120v；进一步优选地，施加的电压为50v～100v。

23、优选地，所述步骤s2中，相对摩擦运动的速率为20r/min～120r/min；进一步优选地，相对摩擦运动的速率为80r/min～100r/min。

24、优选地，所述步骤s2中，抛光时间为10min～120min；进一步优选地，抛光时间为20min～80min；再进一步优选地，抛光时间为30min～60min。

25、本发明的有益效果是：

26、本发明采用高价可溶性金属盐作为电解质，应用于钛合金、镍合金、钨合金、铜合金或钢等高强度耐腐蚀金属材料的固体电解抛光，能实现快速、良好的抛光效果，具有低碳、环保、高效的特点，应用前景广阔。