一种金属抛光液、以及金属抛光方法

1.本发明涉及金属加工技术领域，特别涉及一种金属抛光液、以及金属抛光方法。


背景技术：

2.常见金属零件的制造过程通常包括：精炼、铸造、锻造、挤压、机械加工等步骤。加工后的金属零件表面通常会存在一些缺陷(划痕、裂纹、杂质)或内应力，在应用前还需要进行表面抛光来提高表面质量，进而提高零件的使用性能和延长使用寿命。
3.目前，化学抛光凭借独特的优势已经成为一种常用的表面抛光方法。在化学抛光方法中，由于金属表面材料的去除过程一般是在化学溶液中进行，抛光过程中一般不产生粉尘；金属表面与溶液的接触面积可以非常大，化学抛光可以适用于大表面积的工件，并且可以对金属表面的不同位置同时进行抛光处理。
4.但是，化学抛光过程会不停地消耗化学试剂，为了保持抛光性能，需要向抛光液中持续大量地添加化学试剂，而这些化学试剂的生产过程和排放都会污染环境，例如：硝酸
‑
盐酸体系的化学抛光工艺会产生“黄烟(no2等)”等有毒气体。因此，化学抛光方法对环境污染较大。


技术实现要素：

5.本发明的主要目的是提出一种金属抛光液、以及金属抛光方法，旨在提供一种绿色环保的金属抛光液。
6.为实现上述目的，本发明提出一种金属抛光液，用以对金属进行抛光处理，所述金属抛光液包括以下组分：
7.微生物、微生物培养液和缓蚀剂，其中，所述微生物的代谢产物能与金属进行氧化还原反应，从而对金属进行抛光处理。
8.可选地，所述微生物包括氧化亚铁硫杆菌、氧化硫硫杆菌、嗜酸喜温硫杆菌和氧化亚铁钩端螺旋菌中的至少一种。
9.可选地，所述微生物的浓度不低于1
×
106个/ml，且所述微生物的代谢产物浓度为1～15g/l。
10.可选地，所述缓蚀剂包括铬酸盐、硅酸盐、聚磷酸盐、硝酸盐、亚硝酸盐、硼酸盐、苯骈三氮唑、烷基苯磺酸钠、硫脲、油酸二乙醇胺、硫代水杨酸、十二烷基硫酸铵、水杨羟肟酸、三氯乙酸、乌洛托品、巯基苯并噻唑、紫薇叶提取物、松脂、薰衣草油和可溶液性蛋白质中的至少一种。
11.可选地，所述缓蚀剂的含量为5～20mg/l。
12.可选地，所述金属抛光液的温度为20～40℃；和/或，
13.所述微生物培养液的ph值为1～3。
14.进一步地，本发明还提出一种金属抛光方法，所述金属抛光方法包括以下步骤：
15.s10、将待处理金属浸泡于金属抛光液中，以对所述待处理的金属进行抛光处理；
16.s20、对浸泡完成后的所述金属进行水洗、干燥，即完成对金属的抛光处理；
17.其中，所述金属抛光液的组分为微生物、微生物培养液和缓蚀剂，所述微生物的代谢产物能与金属进行氧化还原反应，从而对金属进行抛光处理。
18.可选地，在步骤s10之前，还包括以下步骤：
19.对所述待处理金属的表面进行初步清理。
20.可选地，步骤s10包括：
21.将待处理的金属浸泡于金属抛光液中进行微生物抛光，同时使用柔性抛光垫进行辅助抛光处理。
22.可选地，所述柔性抛光垫的材质包括绒毛、纤维、皮革中的任意一种。
23.本发明提供的技术方案中，所述金属抛光液包括微生物、微生物培养液以及缓蚀剂，将该金属抛光液用以对金属进行抛光处理时，微生物能将新鲜微生物培养液中的代谢原料(即营养物质)转化成具有氧化性的代谢产物，代谢产物与金属进行氧化还原反应，使金属被氧化成离子而溶解于金属抛光液中，同时代谢产物被还原成代谢原料，而代谢原料又重新被微生物转化成代谢产物参与金属氧化，如此，通过微生物持续循环地将无氧化性的代谢原料氧化成对金属具有氧化作用的代谢产物，即可实现金属表面的持续抛光，避免了持续大量地添加化学试剂，从而降低了对环境的污染。此外，通过缓蚀剂的添加，能在金属表面形成缓蚀膜以适当降低腐蚀效率，使金属表面能均匀地被腐蚀去除，增加了抛光后的金属的表面平整度，从而提高了抛光处理后的金属表面质量。
附图说明
24.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅为本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
25.图1为本发明提供的金属抛光方法实施例1的原理示意图。
26.附图标号说明：
27.标号名称标号名称1微生物3柔性抛光垫2铜4缓蚀膜
28.本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
29.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
30.另外，全文中出现的“和/或”的含义，包括三个并列的方案，以“a和/或b”为例，包括a方案、或b方案、或a和b同时满足的方案。此外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾
或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
31.目前，化学抛光凭借独特的优势已经成为一种常用的表面抛光方法，然而，化学抛光过程会不停地消耗化学试剂，为了保持抛光性能，需要向抛光液中持续大量地添加化学试剂，而这些化学试剂的生产过程和排放都会污染环境，例如：硝酸
‑
盐酸体系的化学抛光工艺会产生“黄烟(no2等)”等有毒气体。因此，化学抛光方法对环境污染较大。
32.鉴于此，本发明提出一种金属抛光液，用以对金属进行抛光处理，旨在提供一种绿色环保的金属抛光方法。该金属抛光液包括微生物、微生物培养液和缓蚀剂，其中，微生物的代谢产物能与金属进行氧化还原反应，从而对金属进行抛光处理。
33.本发明提供的技术方案中，将该金属抛光液用以对金属进行抛光处理时，微生物能将新鲜微生物培养液中的代谢原料(即营养物质)转化成具有氧化性的代谢产物，代谢产物与金属进行氧化还原反应，使金属被氧化成离子而溶解于金属抛光液中，同时代谢产物被还原成代谢原料，而代谢原料又重新被微生物转化成代谢产物参与金属氧化，如此，通过微生物持续循环地将无氧化性的代谢原料氧化成对金属具有氧化作用的代谢产物，即可实现金属表面的持续抛光，避免了持续大量地添加化学试剂，从而降低了对环境的污染。此外，通过缓蚀剂的添加，能在金属表面形成缓蚀膜以适当降低腐蚀效率，使金属表面能均匀地被腐蚀去除，增加了抛光后的金属的表面平整度，从而提高了抛光处理后的金属表面质量。
34.在一实施例中，微生物包括氧化亚铁硫杆菌、氧化硫硫杆菌、嗜酸喜温硫杆菌和氧化亚铁钩端螺旋菌中的至少一种，也即，微生物可以仅为氧化亚铁硫杆菌、氧化硫硫杆菌、嗜酸喜温硫杆菌或氧化亚铁钩端螺旋菌，也可以为它们几者之间的组合。较优地，微生物为氧化亚铁硫杆菌。需要说明的是，本发明不限制上述微生物的具体来源，可以为通过常规途径购买得到。
35.其中，氧化亚铁硫杆菌或氧化亚铁钩端螺旋菌能将微生物培养液中的代谢原料(即营养物质)fe
2+
转化成fe
3+
，fe
3+
与金属发生氧化还原反应，使金属被氧化成金属离子而溶解出来，同时fe
3+
被还原成了fe
2+
，然后fe
2+
又重新被微生物转化成fe
3+
参与金属氧化，从而实现金属表面的持续抛光处理。具体地，当金属抛光液含有氧化亚铁硫杆菌和氧化亚铁钩端螺旋菌中的至少一种时，该金属抛光液能对包括但不仅限于铁、钴、镍、锡、铅、铝、锌、锰、铬和铜中的一种或它们的合金进行抛光处理，请结合参阅图1，当金属为铜时，其原理如下：
[0036][0037]
氧化硫硫杆菌或嗜酸喜温硫杆菌均能将微生物培养液中的营养物质单质硫氧化成二价硫，而二价硫能与金属进行氧化还原反应，使金属被氧化成离子而溶解于金属抛光液中，同时二价硫被还原成单质硫，而单质硫又重新被微生物转化成二价硫参与金属氧化，从而持续不断的进行金属抛光。具体地，当金属抛光液含有氧化硫硫杆菌和嗜酸喜温硫杆菌中的至少一种时，该金属抛光液能对包括但不仅限于铁、锡、铅、钴和锌中的一种或它们
的合金进行抛光处理。
[0038]
进一步地，本发明不限制微生物培养液的具体成分，可根据培养的微生物而对应设置。在一实施例中，微生物培养液包括9k培养基、leathen培养基、510培养基或317培养基中的任意一种。具体地，氧化亚铁硫杆菌或氧化亚铁钩端螺旋菌主要用9k培养基、leathen培养基和510培养基中的任意一种进行培养。其中，9k培养基包括以下浓度的组分：(nh4)2so
4 3g/l、mgso4·
h2o 0.5g/l、kcl 0.1g/l、k2hpo
4 0.5g/l、ca(no3)
2 0.01g/l以及根据用户需要而定浓度的feso4·
7h2o。leathen培养基包括以下浓度的组分：(nh4)2so
4 0.15g/l、mgso4·
h2o 0.5g/l、kcl 0.05g/l、k2hpo
4 0.05g/l、ca(no3)
2 0.01g/l以及根据用户需要而定浓度的feso4·
7h2o。510培养基包括以下浓度的组分：(nh4)2so
4 0.8g/l、mgso4·
h2o 2g/l、k2hpo
4 0.4g/l、ca(no3)
2 0.01g/l、根据用户需要而定浓度的feso4·
7h2o以及微量元素(氨三乙酸7.5g/l、mgso4·
7h2o 15g/l、mnso4·
h2o 2.5g/l、nacl 5g/l、feso4·
7h2o 0.5g/l、cocl2·
6h2o 0.5g/l、cacl
2 0.5g/l、znso4
·
7h2o 0.5g/l、cuso4·
5h2o 0.05g/l、alk(so4)2·
12h2o 0.05g/l、h3bo
3 0.05g/l、na2moo4·
2h2o 0.05g/l)。氧化硫硫杆菌或嗜酸喜温硫杆菌用317培养基或9k培养基进行培养，其中，317培养基包括以下浓度的组分：(nh4)2so
4 0.3g/l、mgso4·
7h2o 0.5g/l、k2hpo
4 3.5g/l、cacl
2 0.25g/l以及根据用户需要而定浓度的硫磺。此处的9k培养基为将上述培养氧化亚铁硫杆菌或氧化亚铁钩端螺旋菌的9k培养基中的营养物质feso4·
7h2o改为硫磺。
[0039]
进一步地，为了使微生物培养液更适宜微生物的生长增值，在本实施例中，将微生物培养液配制完成后，调节微生物培养液的ph值为1～3。
[0040]
为了使金属抛光液对待处理金属的抛光处理速率适宜，在本实施例中，微生物的浓度不低于1
×
106个/ml，且微生物的代谢产物浓度为1～15g/l。可以理解的是，微生物的浓度以及微生物的代谢产物浓度的具体值根据待处理金属的尺寸以及金属表面的粗糙程度而定。此外，本发明不限制所述微生物的初始接种浓度，只要将其用做金属抛光液时，微生物的浓度不低于1
×
106个/ml，且微生物的代谢产物浓度为1～15g/l即可。在一实施例中，微生物及微生物培养液的配制为：将微生物以1
×
105个/ml的浓度接种于培养基中，培养1天左右，直至微生物的浓度为1
×
106个/ml以上，微生物培养液中的代谢产物fe
3+
为1～15g/l。可以理解的是，当微生物的初始接种浓度较低(如低于1
×
105个/ml)时，多培养一段时间即可。
[0041]
进一步地，在本实施例中，缓蚀剂包括铬酸盐、硅酸盐、聚磷酸盐、硝酸盐、亚硝酸盐、硼酸盐、苯骈三氮唑、烷基苯磺酸钠、硫脲、油酸二乙醇胺、硫代水杨酸、十二烷基硫酸铵、水杨羟肟酸、三氯乙酸、乌洛托品、巯基苯并噻唑、紫薇叶提取物、松脂、薰衣草油和可溶液性蛋白质中的至少一种。如此，缓蚀剂可在待处理金属表面形成缓蚀膜以适当降低腐蚀效率，防止晶界和瑕疵等局部区域过快腐蚀，从而使金属表面能更均匀地腐蚀去除，进而增加抛光后的表面平整度。
[0042]
其中，缓蚀剂的含量为5～20mg/l，使待处理金属表面的缓蚀膜的生成速率适宜。进一步地，为了使微生物的生长增值及活性较好，能充分的发挥其将代谢原料氧化为代谢产物的特性，在本实施例中，所述金属抛光液的温度为20～40℃，用以提供适宜微生物生长的环境。需要说明的是，也可以通过将抛光处理在20～40℃的环境下进行，以使微生物能更好的发挥其特性。
[0043]
基于上述金属抛光液，本发明还提出一种金属抛光方法，在一实施例中，金属抛光方法包括以下步骤：
[0044]
步骤s10、将待处理金属浸泡于金属抛光液中，以对待处理的金属进行抛光处理。
[0045]
其中，金属抛光液为如上的金属抛光液。具体实施时，先将金属抛光液中的微生物浓度和代谢产物浓度培养到预定值后备用。在一实施例中，步骤s10包括以下步骤：将微生物以1
×
105个/ml的浓度接种于微生物培养液中，且微生物培养液的ph值为1～3，培养至微生物的浓度不低于1
×
106个/ml，且微生物的代谢产物浓度为1～15g/l时备用；然后将待处理金属部分或全部浸泡于温度为20～40℃的金属抛光液中进行抛光处理。
[0046]
为了使抛光处理的效果较好，在步骤s10之前，还包括以下步骤：对待处理金属的表面进行初步清理。具体地，初步清理包括除油、去除毛刺、去金属屑等。
[0047]
进一步地，在本实施例中，步骤s10包括：将待处理的金属浸泡于金属抛光液中进行微生物抛光，同时使用柔性抛光垫进行辅助抛光处理。如此，在金属浸泡于金属抛光液中的同时，抛光垫能对金属表面高点处的缓蚀膜进行去除，加速高点材料的生物氧化去除速度，从而实现金属表面的平整抛光。在一实施例中，所述柔性抛光垫的材质包括绒毛、纤维、皮革中的任意一种。
[0048]
步骤s20、对浸泡完成后的金属进行水洗、干燥，即完成对金属的抛光处理。
[0049]
本发明不限制待处理金属于金属抛光液中的浸泡时间，其浸泡时间根据金属种类、金属表面的粗糙度以及微生物培养液中的代谢产物对金属的去除率而定。可以理解的是，若将相同金属置于同一金属抛光液中进行抛光处理，则划痕较深的金属的浸泡时间更长。
[0050]
以下结合具体实施例和附图对本发明的技术方案作进一步详细说明，应当理解，以下实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
[0051]
实施例1
‑
6中各金属抛光液的组分按下表1所示。
[0052][0053]
实施例1
[0054]
(1)将微生物1(氧化亚铁硫杆菌)以8.5
×
105个/ml的浓度接种于510培养基(培养基的ph值为2)中，在25℃下培养20h后，培养液颜色变为黄棕(由于培养基内浅绿色的fe
2+
离子不断被氧化亚铁硫杆菌转化为黄色的fe
3+
离子)，经检测，此时氧化亚铁硫杆菌的浓度为7.5
×
106个/ml，且fe
3+
离子浓度达到5g/l，停止培养；将铬酸盐以10mg/l的浓度添加于上述
微生物1及微生物培养液中，混匀，得到金属抛光液，备用。
[0055]
(2)将铜2进行除油、去除毛刺、去金属屑，然后铜2浸泡于上述金属抛光液中进行抛光处理，且抛光处理的温度为25℃，此时，金属抛光液中的微生物1(氧化亚铁硫杆菌)通过自身的一系列生化反应，持续不断的将fe
2+
离子转化为fe
3+
离子，而fe
3+
离子具有氧化性，可以和铜2发生氧化还原反应，零价的铜单质被氧化生成fe
2+
溶解于金属抛光液中，fe
3+
离子同时也被还原成fe
2+
离子，fe
3+
离子不断的被消耗掉又重新被氧化亚铁硫杆菌利用并转化为fe
3+
离子，且铜2的表面不停形成缓蚀膜4以降低腐蚀效率；同时使用绒毛制成的柔性抛光垫3进行辅助抛光处理，以对铜2表面高点处的缓蚀膜4进行去除。
[0056]
(3)约10分钟后，将铜2从金属抛光液中取出，再将浸泡完成后的铜2进行水洗、干燥，即可完成对金属的抛光处理。
[0057]
实施例2
[0058]
(1)将氧化硫硫杆菌以1.2
×
104个/ml的浓度接种于317培养基(培养基的ph值为1)中，在20℃下培养48h后，经检测，此时氧化硫硫杆菌的浓度为8.5
×
106个/ml，且代谢产物so
42
‑
离子浓度达到10g/l，ph值在达到1以下，停止培养；将苯骈三氮唑以5mg/l的浓度添加于上述微生物及微生物培养液中，混匀，得到金属抛光液，备用。
[0059]
(2)将铁进行除油、去除毛刺、去金属屑，然后铁浸泡于上述金属抛光液中进行抛光处理，且抛光处理的温度为20℃，同时使用纤维制成的柔性抛光垫进行辅助抛光处理。
[0060]
(3)约12分钟后，将铁从金属抛光液中取出，再将浸泡完成后的铁进行水洗、干燥，即可完成对金属的抛光处理。
[0061]
实施例3
[0062]
(1)将嗜酸喜温硫杆菌以2.3
×
106个/ml的浓度接种于9k培养基(培养基的ph值为3)中，在40℃下培养28h后，经检测，此时嗜酸喜温硫杆菌的浓度为9.3
×
108个/ml，且代谢产物so
42
‑
离子浓度达到15g/l，ph值在达到1以下，停止培养；将紫薇叶提取物以20mg/l的浓度添加于上述微生物及微生物培养液中，混匀，得到金属抛光液，备用。
[0063]
(2)将铅进行除油、去除毛刺、去金属屑，然后铅浸泡于上述金属抛光液中进行抛光处理，且抛光处理的温度为40℃，同时使用皮革制成的柔性抛光垫进行辅助抛光处理。
[0064]
(3)约10分钟后，将铅从金属抛光液中取出，再将浸泡完成后的铅进行水洗、干燥，即可完成对金属的抛光处理。
[0065]
实施例4
[0066]
(1)将氧化亚铁钩端螺旋菌以1.7
×
106个/ml的浓度接种于leathen培养基(培养基的ph值为2)中，在30℃下培养24h后，经检测，此时氧化亚铁钩端螺旋菌的浓度为8.5
×
107个/ml，且fe
3+
离子浓度达到6g/l，停止培养；将缓蚀剂(亚硝酸盐和松脂的混合物)以12mg/l的浓度添加于上述微生物及微生物培养液中，混匀，得到金属抛光液，备用。
[0067]
(2)将锌进行除油、去除毛刺、去金属屑，然后锌浸泡于上述金属抛光液中进行抛光处理，且抛光处理的温度为30℃，同时使用绒毛制成的柔性抛光垫进行辅助抛光处理。
[0068]
(3)约15分钟后，将锌从金属抛光液中取出，再将浸泡完成后的锌进行水洗、干燥，即可完成对金属的抛光处理。
[0069]
实施例5
[0070]
(1)将微生物(氧化亚铁硫杆菌和氧化硫硫杆菌的混合菌)以5.7
×
105个/ml的浓
度接种于9k培养基(培养基的ph值为2)中，在35℃下培养22h后，经检测，此时微生物的浓度为2.6
×
107个/ml，且代谢产物的离子浓度达到9g/l，停止培养；将缓蚀剂(硫代水杨酸和乌洛托品的混合物)以10mg/l的浓度添加于上述微生物及微生物培养液中，混匀，得到金属抛光液，备用。
[0071]
(2)将铜进行除油、去除毛刺、去金属屑，然后铜浸泡于上述金属抛光液中进行抛光处理，且抛光处理的温度为35℃，同时使用皮革制成的柔性抛光垫进行辅助抛光处理。
[0072]
(3)约10分钟后，将铜从金属抛光液中取出，再将浸泡完成后的铜进行水洗、干燥，即可完成对金属的抛光处理。
[0073]
实施例6
[0074]
(1)将微生物(氧化硫硫杆菌和嗜酸喜温硫杆菌的混合菌)以9
×
106个/ml的浓度接种于317培养基(培养基的ph值为3)中，在25℃下培养30h后，经检测，此时微生物的浓度为6.8
×
108个/ml，且代谢产物离子浓度达到12g/l，停止培养；将缓蚀剂(硝酸盐、硫脲和薰衣草油的混合物)以15mg/l的浓度添加于上述微生物及微生物培养液中，混匀，得到金属抛光液，备用。
[0075]
(2)将钴镍合金进行除油、去除毛刺、去金属屑，然后钴镍合金浸泡于上述金属抛光液中进行抛光处理，且抛光处理的温度为25℃，同时使用纤维制成的柔性抛光垫进行辅助抛光处理。
[0076]
(3)约7分钟后，将铜从金属抛光液中取出，再将浸泡完成后的钴镍合金进行水洗、干燥，即可完成对金属的抛光处理。
[0077]
以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包括在本发明的专利保护范围内。