离子液体在金属固体电解抛光中的应用的制作方法

本发明涉及金属表面处理，特别涉及离子液体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。表面光亮的金属除了可以提升美观外，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。在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、铜合金、铝合金、镁合金、钢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。材料的高强度也会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、如何寻找一种适用于金属抛光，尤其是金属固体电解抛光的抛光介质，成为了目前亟需解决的技术难题。

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，本发明的目的之一在于提供离子液体在金属固体电解抛光中的应用，本发明的目的之二在于提供一种含有离子液体的金属固体电解抛光的抛光介质，本发明的目的之三在于提供一种应用离子液体进行金属固体电解抛光的方法。

2、本发明人经试验研究，发现将离子液体应用在金属固体电解抛光中，具有良好的抛光效果，具有低碳、环保、快速、高效的优点。

3、为了实现上述目的，本发明所采取的技术方案是：

4、本发明的第一方面提供了离子液体在金属固体电解抛光中的应用。

5、优选地，所述离子液体作为金属固体电解抛光中的电解质和/或溶剂；进一步优选地，所述离子液体作为金属固体电解抛光中的电解质，溶剂，或者是同时作为电解质和溶剂。

6、优选地，所述离子液体的电阻率≤5×105ω/cm；进一步优选地，所述离子液体的电阻率≤1×105ω/cm。

7、优选地，所述离子液体包括咪唑类离子液体、季铵盐类离子液体、季鏻盐类离子液体、吡咯类离子液体、哌啶类离子液体中的至少一种。

8、优选地，所述离子液体为卤化离子液体，即含有卤素的离子液体；进一步优选地，所述离子液体为氯化离子液体、溴化离子液体中的至少一种。

9、优选地，所述离子液体包括1-乙基-3-甲基咪唑硫酸乙酯、1-乙基-3-甲基咪唑磷酸二甲酯、1-乙基-3-甲基咪唑磷酸二乙酯、1-丁基-3-甲基咪唑磷酸二丁酯、1-乙基-3-甲基咪唑醋酸盐、1-丁基-3-甲基咪唑醋酸盐、1-丁基-3-甲基溴化咪唑、1-乙基-3-甲基溴化咪唑、1-乙基-3-甲基氯化咪唑、1-丁基-3-甲基氯化咪唑中的至少一种。

10、优选地，所述金属包括钛合金、镍合金、钨合金、铜合金、铝合金、镁合金、钢中的至少一种。

11、本发明的第二方面提供了一种金属固体电解抛光的抛光介质，包括含有离子液体的固体颗粒物；所述离子液体为本发明第一方面所述应用中的离子液体。

12、优选地，所述离子液体位于所述固体颗粒物的内部，或者是内部和表面。离子液体能够调节固体颗粒物的电导率和离子交换速率，可以起到导电、传输离子的作用。

13、优选地，所述抛光介质中，所述固体颗粒物与离子液体的质量比为100：(0.1～100)；进一步优选地，所述固体颗粒物与离子液体的质量比为100：(1～100)；再进一步优选地，所述固体颗粒物与离子液体的质量比为100：(1～50)；更进一步优选地，所述固体颗粒物与离子液体的质量比为100：(10～50)。

14、优选地，所述抛光介质中，所述固体颗粒具有多孔结构，以及吸附、络合金属离子的基团。

15、进一步的，所述抛光介质中，所述固体颗粒物具有多孔结构，还具有亲水性和一定的硬度，在与金属轻微碰撞的情况下不会轻易碎掉，可以吸附一定量的溶液而具备导电性和离子交换性能，自身可以不具备导电性。固体颗粒物中具有可以吸附、络合金属离子的基团，从而起到固定金属离子的作用，降低电解质中的金属离子的浓度，减少过电势，促进金属表面的氧化过程。

16、优选地，所述固体颗粒中吸附、络合金属离子的基团包括羧基、胺基、羟基中的至少一种。

17、优选地，所述抛光介质中，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。

18、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。

19、优选地，所述固体颗粒物为含有cooh/coo-基团的羧酸型丙烯酸离子交换树脂。

20、优选地，所述固体颗粒物为5≤ph值<7的羧酸型丙烯酸离子交换树脂。

21、优选地，所述抛光介质还含有盐、光亮剂、溶剂中的至少一种。

22、优选地，所述盐包括硫酸盐、氯盐、锌盐、钠盐、钾盐、铵盐中的至少一种；进一步优选地，所述盐包括硫酸钠、硫酸钾、硫酸锌、硫酸铵、氯化钠、氯化钾、氯化锌、氯化铵、氟化钠、硝酸钠、磷酸钠、乙二胺四乙酸二钠中的至少一种。

23、优选地，所述光亮剂包括葡萄糖、糖精、淀粉、蔗糖、苯骈三氮唑中的至少一种。

24、优选地，所述溶剂包括水、小分子醇、小分子酮、二甲基亚砜(dmso)、二甲基甲酰胺(dmf)、四氢呋喃(thf)、二氧六环中的至少一种。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。

25、优选地，所述抛光介质中，所述固体颗粒物与盐的质量比为100：(0.1～30)；进一步优选地，所述固体颗粒物与盐的质量比为100：(0.1～15)；再进一步优选地，所述固体颗粒物与盐的质量比为100：(0.5～10)；更进一步优选地，所述固体颗粒物与盐的质量比为100：(0.8～5)。

26、优选地，所述抛光介质中，所述固体颗粒物与光亮剂的质量比为100：(0.01～20)；进一步优选地，所述固体颗粒物与光亮剂的质量比为100：(0.1～15)；再进一步优选地，所述固体颗粒物与光亮剂的质量比为100：(0.5～10)；更进一步优选地，所述固体颗粒物与光亮剂的质量比为100：(0.8～5)。

27、优选地，所述抛光介质中，所述固体颗粒物与溶剂的质量比为100：(0.001～100)；进一步优选地，所述固体颗粒物与溶剂的质量比为100：(0.01～50)；再进一步优选地，所述固体颗粒物与溶剂的质量比为100：(0.1～30)；更进一步优选地，所述固体颗粒物与溶剂的质量比为100：(1～20)。

28、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。

29、本发明的第三方面提供了一种金属固体电解抛光的方法，是采用本发明第二方面所述的抛光介质，对金属进行固体电解抛光。

30、优选地，所述金属固体电解抛光的方法，包括以下步骤：

31、1)将待抛光的金属与本发明第二方面所述金属固体电解抛光的抛光介质置于电化学抛光装置中；所述待抛光的金属与所述电化学抛光装置的电源正极连接，所述金属固体电解抛光的抛光介质与所述电化学抛光装置的电源负极连接；

32、2)将电化学抛光装置通电进行电解抛光，电解抛光时待抛光的金属与金属固体电解抛光的抛光介质发生相对摩擦运动。

33、优选地，所述电解抛光的电压为10v～110v；进一步优选地，所述电解抛光的电压为30v～100v；再进一步优选地，所述电解抛光的电压为45v～90v；更进一步优选地，所述电解抛光的电压为50v～70v。

34、优选地，所述电解抛光的时间为5min～90min；进一步优选地，所述电解抛光的时间为10min～80min；再进一步优选地，所述电解抛光的时间为30min～60min。

35、优选地，所述电解抛光中，相对摩擦运动速率为30r/min～120r/min；进一步优选地，相对摩擦运动速率为50r/min～100r/min；再进一步优选地，相对摩擦运动速率为60r/min～90r/min。

36、本发明的有益效果是：

37、本发明采用离子液体应用于金属固体电解抛光，具有低碳、环保、高效的特点，能实现快速、良好的抛光效果。尤其是对于钛合金、镍合金、钨合金、铜合金、铝合金、镁合金或钢等高强度耐腐蚀金属材料，采用离子液体进行金属电解抛光处理，均取得优异的抛光效果，适用面广，应用价值大。

38、具体来说，离子液体由于是全由阴阳离子组成，因此具有较高的电导率，可以同时起到导电、传输离子的作用。此外，离子液体为液体状态，具有较低的粘度，可以起到溶剂的作用。因此，离子体液可以同时起到溶剂和电解质的作用，可以单独使用，也可以与其他溶剂、电解质混合使用。同时，离子液体中不含水，所以不会使金属电解后形成氧化物或氢氧化物，从而保护光洁的表面，对于会氧化及水解的金属，比如镁、铝、铜、钛等，采用离子液体会有比水体系更好的抛光效果。另外，离子液体具有较低的蒸气压，难以挥发，不会造成溶剂挥发污染，也不用在长时间抛光过程中添加新的溶剂，具有良好的环保和减少工序的作用。因此，将离子液体应用于金属固体电解抛光，具有广阔的市场前景。