镁、铝或其合金固体电解抛光的固体颗粒物及其应用的制作方法

本发明涉及金属表面处理，特别涉及镁、铝或其合金固体电解抛光的固体颗粒物及其应用。

背景技术：

1、镁和铝是两种常见的轻金属，具有较强的韧性和延展性，以及有良好的导电性和导热性。铝合金或镁合金除具有铝或镁的一般特性外，由于添加合金化元素的种类和数量的不同又具有一些合金的具体特性。铝合金和镁合金均具有较低的密度和较高的强度，比强度接近高合金钢，比刚度超过钢，有良好的铸造性能和塑性加工性能，良好的导电、导热性能，良好的耐蚀性和可焊性，可作结构材料使用，在航天、航空、交通运输、建筑、机电、轻化和日用品中有着广泛的应用。但是铝合金和镁合金的抛光仍然离不开人工机械抛光，难以控制的标准、居高不下的不良率以及粉尘污染一直是难题。

2、现有技术中，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。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，该方法主要是通过导电液体的导电作用来实现电化学抛光，虽然形式上做出了巨大的改变，但是本质与液相电化学抛光无异。cn111032929a、cn113195799a、cn112534088a、cn115038822a等分别公开了硫酸、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，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。cn114908409a、cn114908410a、cn115029768a公开了一系列具有羧基、胺基、羟基的多孔固体颗粒物，提出了离子交换的作用机制(而非酸腐蚀)，利用水或盐溶液来作为电解质，实现了偏中性条件下的固体电解抛光。但是，如何针对镁、铝或其合金这类合金进行固体电解抛光，并实现良好的抛光效果，仍是本领域工作者亟需解决的技术难题。

技术实现思路

1、本发明旨在解决现有技术中存在的镁、铝或其合金固体电解抛光技术问题。为此，本发明的目的之一在于提供一种镁、铝或其合金固体电解抛光的固体颗粒物，本发明的目的之二在于提供这种固体颗粒物的制备方法，本发明的目的之三在于提供这种固体颗粒物在镁、铝或其合金固体电解抛光中的应用。

2、本发明旨在前期发明的基础上，针对镁、铝或其合金这类特殊金属/合金产品，进一步深入优化。为此，针对镁、铝或其合金这一类特殊金属/合金产品，提供快速、低碳、环保、高质量地实现高亮度、低粗糙度的抛光技术方案。

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一种镁、铝或其合金固体电解抛光的固体颗粒物，包括：

5、固体颗粒，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；

6、电解液，所述电解液至少位于所述固体颗粒的内部；

7、所述电解液包括无机盐和溶剂；

8、所述溶剂包括极性有机溶剂、水中的一种或其组合；

9、所述镁、铝或其合金是指镁金属、铝金属、镁合金或铝合金。

10、在本发明的固体颗粒物中，电解液起到导电、传输离子的作用，其可以调节固体颗粒的电导率和离子交换速率。

11、本发明的固体颗粒具有多孔结构，还具有亲水性和一定的硬度，在与镁、铝或其合金轻微碰撞的情况下不会轻易碎掉，可以吸附一定量的水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，促进金属样件表面的氧化过程。

12、优选地，所述无机盐在所述溶剂中的质量百分比为0.1％～15％；进一步优选地，无机盐在溶剂中的质量百分比为0.2％～12％；再进一步优选地，无机盐在溶剂中的质量百分比为3％～12％。

13、优选地，所述无机盐包括氯盐、氟盐、硫酸盐、硝酸盐中的至少一种；进一步优选地，所述无机盐为硫酸盐，如选用硫酸钠。

14、优选地，当所述溶剂包括极性有机溶剂和水时，所述极性有机溶剂在溶剂中的质量百分比为0.1％～60％；进一步优选地，极性有机溶剂在溶剂中的质量百分比为10％～50％。

15、优选地，所述极性有机溶剂的电阻率≤5×107ω/cm。

16、优选地，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。

17、优选地，所述小分子醇选自碳原子数1～4的醇；进一步优选地，所述小分子醇选自甲醇、乙醇、正丙醇、异丙醇、丁醇、丁二醇中的至少一种。

18、优选地，所述小分子酮选自碳原子数3～6的酮；进一步优选地，所述小分子酮选自丙酮、丁酮、环己酮中的至少一种。

19、优选地，所述电解液位于所述固体颗粒的内部，或者是内部和表面。

20、优选地，所述电解液在所述固体颗粒物中的质量百分比为40％～60％。当所述固体颗粒的孔道内部完全被电解液填充满时，为饱和吸附。

21、优选地，所述电解液还包括ph调节剂。所述ph调节剂包括可以调节ph的酸碱物质。其中，酸可以选自硫酸、盐酸、硝酸或有机酸；碱可以选自氢氧化钠、氢氧化钾或有机胺。酸碱物质可根据不同固体颗粒进行选择，继而调节最终固体颗粒中电解液的ph值。例如酸性固体颗粒可以选择碱性物质，碱性固体颗粒可以选择酸性物质。

22、优选地，所述电解液的ph值为5～9；进一步优选地，电解液的ph值为6～7。

23、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。

24、优选地，所述固体颗粒包括离子交换树脂、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。进一步优选地，所述固体颗粒为含有cooh/coo-基团的羧酸型丙烯酸离子交换树脂。

25、本发明的第二方面提供了本发明第一方面所述镁、铝或其合金固体电解抛光的固体颗粒物的制备方法，包括以下步骤：

26、将固体颗粒浸泡在电解液中，待ph稳定后，过滤，晾干，得到所述镁、铝或其合金固体电解抛光的固体颗粒物。

27、通过控制不同的晾干时间，可以控制固体颗粒物中的电解液质量含量。

28、优选地，所述晾干的方法为常温晾干。

29、本发明的第三方面提供了本发明第一方面所述镁、铝或其合金固体电解抛光的固体颗粒物在镁、铝或其合金固体电解抛光中的应用。

30、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。而固体电解抛光则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。

31、优选地，所述应用包括以下步骤：

32、s1：将待抛光的镁、铝或其合金和固体颗粒物置于电化学抛光装置中；

33、其中，所述待抛光的镁、铝或其合金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；

34、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镁、铝或其合金与所述固体颗粒物发生相对摩擦运动。

35、优选地，所述步骤s2中，施加的电压为20v～90v；进一步优选地，施加的电压为20v～30v。

36、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。

37、优选地，所述步骤s2中，抛光时间为5min～50min；进一步优选地，抛光时间为10min～30min。

38、本发明的有益效果是：

39、通过采用本发明提供的固体颗粒物对镁、铝或其合金进行固体电解抛光，具有快速、低碳、环保、高质量地实现高亮度、低粗糙度的抛光效果。

40、具体来说，与现有技术相比，本发明具有以下优点：

41、1、本发明提供的抛光方案，可以对镁、铝或其合金全方位进行充分的抛光，无死角，低能耗，一致性强，无需人工，大幅缩短流程，利于自动化操作，从而解决现有抛光技术高污染、高能耗、高不良率、长流程、难以自动化的问题。

42、2、本发明使用的抛光介质为固体颗粒物，利于运输和后处理。

43、3、本发明的固体颗粒物抛光材料可以在使用一段时间后进行再生，大大提高使用寿命，降低成本。

44、4、本发明使用的电解液为偏中性，与自来水ph接近，无腐蚀性，环境友好且安全性高。