CN103132128B - 一种不锈钢电化学抛光溶液及使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于不锈钢表面加工领域，是一种不锈钢电化学抛光溶液及使用方法。本发明抛光溶液由混合酸和复合添加剂组成，混合酸为磷酸和植酸组成水溶液，各组分的质量组成为，水:植酸:磷酸=1:1:10~1:1:5；复合添加为甘油、糖精和磷酸组成的水溶液，各组分的体积浓度为：甘油200-300g/L、糖精50-60g/L、磷酸50-100g/L；在1000mL混合酸溶液中，添加30-50mL复合添加剂，搅拌均匀得到电化学抛光溶液。本发明电化学抛光溶液使用时，抛光工艺参数为：温度50-80℃，电压8-20V，电流密度0.5-80A/dm²，平均抛光时间0.5-30min/dm²。该抛光溶液具有电流密度范围大、适合不同材质不锈钢、工艺简单、操作方便、抛光效率高等优点，可以实现大型不锈钢设备内外壁的连续电化学抛光处理，抛光溶液用量少，电源设备负荷小。

Description

一种不锈钢电化学抛光溶液及使用方法

技术领域

本发明属于不锈钢表面加工领域，特别是涉及一种快速不锈钢电化学抛光溶液及其使用方法。

背景技术

不锈钢抛光分为机械抛光、化学抛光和电化学抛光，电化学抛光是在化学抛光基础上发展起来的，电化学抛光适合于不锈钢制品的精饰处理。与化学抛光溶液相比，电化学抛光溶液的组成简单、不含硝酸、氢氟酸和盐酸等，抛光温度低，不产生氮氧化物和挥发性酸，对环境污染低，缺点是一次性设备投资大和抛光成本高。现有电化学抛光溶液主要由硫酸、磷酸和铬酐组成，存在问题是六价铬污染环境，溶液稳定性差，废液处理和回收困难，废沉渣严重污染环境。为了降低电化学抛光成本，首先采用人工或机械抛方法进行进行预抛光，然后再进行电化学抛光处理。申请号为97106050.9的中国专利公开了一种不锈钢抛光液，此溶液仅适合于小电流密度慢速抛光处理，抛光效率低；申请号为200920231300.5的中国专利公开了一种高精度抛光装置，适合于小工件精饰抛光处理，不适用于大件快速抛光处理；申请号为201220128785.7的中国专利公开了一种电化学、机械复合抛光装置，虽然可以用于大电流密度进行快速抛光处理，但不足之处是所用抛光溶液稳定性差和溶液调整困难。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种工艺简单、抛光效率高、溶液稳定性好的不锈钢电化学抛光溶液及使用方法。

本发明是通过以下方式实现的：

一种不锈钢电化学抛光溶液，由混合酸和复合添加剂组成，其特征是混合酸为磷酸和植酸的水溶液，混合酸中各组分的质量百分比为，水：植酸：磷酸=1:1:10~1:1:5；复合添加剂为甘油、糖精和磷酸组成的水溶液，各组分的体积浓度为：甘油200-300g/L、糖精50-60g/L、磷酸50-150g/L；按在1000mL混合酸溶液中，添加30-50mL复合添加剂的比例，搅拌均匀得到电化学抛光溶液。

上述不锈钢电化学抛光溶液的使用方法，其特征是电化学抛光工艺参数为：温度50-80℃，电压8-20V，电流密度0.5-80A/dm2，平均抛光时间0.5-30min/dm2。抛光电流密度和平均抛光时间取决于基体表面粗糙度和对抛光质量的具体要求。电化学抛光工艺流程：工件→表面处理→除油→水洗→除氧化皮→水洗→抛光→水洗→中和→水洗→干燥→制品。表面处理包括倒角、去除焊渣、补焊孔和预抛光处理等，中和采用0.5-1.5%碳酸钠水溶液。

电化学抛光溶液维护：电化学抛光过程中，阳极发生不锈钢溶解而形成铁离子、镍离子和铬离子，并析出少量氧气，阴极发生氢离子还原而析出氢气；随着电化学抛光过程进行，抛光溶液中铁离子、镍离子和铬离子浓度不断提高，氢离子浓度降低导致游离植酸根离子浓度提高，继而形成植酸盐沉淀；随着植酸盐沉淀形成，植酸浓度降低，影响抛光效果，需及时补加植酸以维持电化学抛光继续进行。

植酸盐沉淀处理：电化学抛光溶液中沉淀过多也会影响抛光质量，应及时过滤植酸盐沉淀，植酸盐沉淀经过洗涤纯化后用于金属表面预处理剂，替代传统钢铁磷化和钝化处理，从而得到有效利用，避免对环境产生二次污染。

在上述电化学抛光工艺中，将电化学抛光溶液加热至所需温度即可进行抛光处理，抛光过程为放热过程，抛光过程中需要冷却；对于大型设备的电化学抛光，可以采用抛光液浸没部分抛光面、被抛光工件阳极与辅助阴极做相对运动实现局部大电流密度连续抛光；辅助阴极采用铅，提高辅助阴极的强度采用不锈钢材料包覆铅，采用与被抛光面结构对称的辅助阴极使电流分布均匀达到均匀抛光，用耐酸滤布包覆辅助阴极可以减小与工件阳极的距离、降低溶液电阻和降低能耗，在抛光液中添加耐酸磨料通过辅助阳极与抛光面压力产生的摩擦进一步提高抛光速度和抛光效果。

与现有电化学抛光溶液相比，该发明抛光溶液的优点在于：1）植酸与不锈钢基体表面形成稳定的吸附络合物，与难溶性磷酸盐膜形成协同效应，有效阻止不锈钢的化学溶解和腐蚀；2）植酸为强酸，导电能力强，可以提高电流密度，实现快速电化学抛光处理；3）抛光过程形成难溶性植酸盐沉淀，容易过滤和调整溶液，抛光溶液稳定性高；4）溶液不含六价铬和植酸盐沉淀可以有效利用，避免抛光溶液对环境的二次污染；5）电流密度范围大，可以适合不同材质不锈钢的表面抛光处理；6）工艺简单、操作方便和抛光效率高；7）对大型不锈钢设备连续抛光，可以减少抛光溶液的用量和降低电源设备负荷。

具体实施方式

下面给出本发明的三个最佳实施例：

实施例1

一种不锈钢电化学抛光溶液及使用方法。电化学抛光溶液由混合酸和复合添加剂组成，混合酸为磷酸和植酸的水溶液，混合酸中各组分的质量百分比为，水：植酸：磷酸（质量）=1:1:10；复合添加剂为甘油、糖精和磷酸组成的水溶液，各组分的体积浓度为：甘油300g/L、糖精60g/L、磷酸50g/L；在1000mL混合酸溶液中，添加50mL复合添加剂，搅拌均匀得到电化学抛光溶液。电化学抛光工艺参数为：温度80℃，电压20V，电流密度80A/dm²，平均抛光时间0.5min/dm²。电化学抛光工艺流程：工件→表面处理→除油→水洗→除氧化皮→水洗→抛光→水洗→中和→水洗→干燥→制品。在上述电化学抛光过程中，配置溶液冷却、加热、过滤和循环***，及时补加植酸和过滤植酸盐沉淀，以维持电化学抛光继续进行。采用铅辅助阴极并用耐酸滤布包覆，在抛光液中添加耐酸磨料。

实施例2

电化学抛光溶液由混合酸和复合添加剂组成，混合酸为磷酸和植酸的水溶液，混合酸中各组分的质量百分比为，水：植酸：磷酸（质量）=1:1:5；复合添加剂为甘油、糖精和磷酸组成的水溶液，各组分的体积浓度为：甘油200g/L、糖精50g/L、磷酸150g/L；在1000mL混合酸溶液中，添加30mL复合添加剂，搅拌均匀得到电化学抛光溶液。电化学抛光工艺参数为：温度70℃，电压8V，电流密度0.5A/dm²，平均抛光时间30min/dm²。采用不锈钢材料，依次包覆铅和耐酸滤布，在抛光液中添加耐酸磨料，阴极加压。抛光工艺流程和溶液维护同实施例1。

实施例3

电化学抛光溶液由混合酸和复合添加剂组成，混合酸为磷酸和植酸的水溶液，混合酸中各组分的质量百分比为，水：植酸：磷酸（质量）=1:1:8；复合添加剂为甘油、糖精和磷酸组成的水溶液，各组分的体积浓度为：甘油250g/L、糖精55g/L、磷酸100g/L；在1000mL混合酸溶液中，添加40mL复合添加剂，搅拌均匀得到电化学抛光溶液。电化学抛光工艺参数为：温度60℃，电压12V，电流密度20A/dm²，平均抛光时间5min/dm²。采用不锈钢材料，依次包覆铅和耐酸滤布，在抛光液中添加耐酸磨料，阴极加压。抛光工艺流程和溶液维护同实施例1。

Claims (2)

1.一种不锈钢电化学抛光溶液，由混合酸和复合添加剂组成；其特征是混合酸为磷酸和植酸的水溶液，各组分的质量组成为，水：植酸：磷酸＝1:1:10～1:1:5；复合添加剂为甘油、糖精和磷酸组成的水溶液，各组分的体积浓度为：甘油200-300g/L、糖精50-60g/L、磷酸50-100g/L；按在1000mL混合酸溶液中，添加30-50mL复合添加剂的比例，搅拌均匀得到电化学抛光溶液。

2.根据权利要求1所述一种不锈钢电化学抛光溶液的使用方法，其特征是电化学抛光工艺参数为：温度50-80℃，电压8-20V，电流密度0.5-80A/dm²，平均抛光时间0.5-30min/dm²。