一种铝或铝合金电化学抛光方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种铝或铝合金电化学抛光方法。
【背景技术】
[0002]铝及其合金因具有质量轻、延展性好、价格低廉及无低温脆性等优点，在航空、航天、汽车、机械制造、船舶等领域有着广泛的应用。但铝及其合金却有耐磨性低，装饰性不佳等缺点。因此，在实际的生产应用中，必须对铝及其合金进行表面处理。表面抛光就是其中的一种处理方式。铝及其合金的表面抛光工艺主要包括机械抛光、化学抛光和电化学抛光。机械抛光是靠切削去掉表面凸起的部位从而得到平滑的表面，经加工后零件的整平性较好，但是机械抛光劳动强度较大，污染严重而且对形状复杂的材料难以抛光，光泽度保持时间较短。化学抛光包括酸性抛光和碱性抛光，抛光速率较快但不易控制，并且有气体溢出严重污染环境。电化学抛光(电解抛光)是以被抛工件为阳极，不溶性金属为阴极，两极同时浸入到电解槽中，通以电流而产生有选择性的阳极溶解，从而达到工件表面光亮度增大的效果。对于难以用机械抛光、化学抛光的铝件或光泽度要求高、形状复杂的铝工件可以用电化学抛光，而且电化学抛光的样品光泽度保持时间较长，防腐蚀性能较好。
[0003]传统的电化学抛光液为磷酸一硫酸一铬酸型，这种抛光液虽然抛光效果较好，但含六价铬等致癌物质，环境污染严重。近年来，为了解决含铬抛光液带来的环保问题，人们进行了大量的探究和试验，用草酸、酒石酸、柠檬酸等来代替铬酸。发明专利CN 102312274A公布了一种无络电化学抛光液(主要成分:磷酸40-60 g/L，硫酸10-15 g/L，甘油1_5 g/L，柠檬酸1-10 g/L，甲醚化羟甲基脲1-5 g/L)具有较好的抛光效果。但是这类抛光液的酸含量普遍较高，酸性强，易造成铝工件的腐蚀，同时在这类抛光液中抛光，一般需要在70-100°C下进行，操作温度较高，易产生酸雾，对生产环境有一定的影响。因此，寻找一种酸含量少、操作温度低、环境污染小的铝及其合金电化学抛光液具有重要的现实意义和广阔的应用前景。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于提供一种铝或铝合金电化学抛光方法。
[0005]—种铝或铝合金电化学抛光方法，其特征在于该方法包括以下步骤:
O抛光液的配制:将无水三氯化铝和盐酸三甲胺在20_40°C搅拌2_6h即得三氯化铝-盐酸三甲胺离子液体抛光液；
2)样品前处理:将纯铝或铝合金及铜片置于丙酮溶液中超声清洗5-10min，然后用蒸馏水冲洗，最后用冷风吹干；
3)电化学抛光:用脉冲电源对纯铝或铝合金进行电化学抛光，纯铝或铝合金作为阳极，铜片作为阴极，脉冲频率1000-2000 Hz,占空比1/4-3/4，电流密度1.5-3 A/dm2，操作温度为 40-60°C，抛光时间 10-30 min ；
4)样品清洗:将纯铝或铝合金取出立即放于无水乙醇中清洗，然后水洗，干燥。
[0006]所述无水三氯化铝与盐酸三甲胺的摩尔比为1.5:1-2:1。
[0007]所述三氯化铝-盐酸三甲胺离子液体抛光液呈现棕黄色，密度为1.3683-1.4947
g/L。
[0008]所述铝合金为2024铝合金、7075铝合金、A319铝合金或铸造铝硅合金。
[0009]本发明与现有技术相比具有以下优点:
I)本发明所述抛光液为三氯化铝-盐酸三甲胺离子液体，组分简单，不含磷酸、硫酸、铬酸等物质，绿色环保，而且来源广泛，价格低廉。
[0010]2)本发明所述抛光液在使用时操作温度低，在室温或稍高于室温的条件下即可进行，能量消耗低，抛光液损耗小。
[0011]3 )本发明所述抛光液适用范围广泛，不仅可以对纯铝和常规铝合金进行电化学抛光，而且还可以对铸造铝硅合金进行抛光。
[0012]4)通过本发明所述抛光液抛光所得到的样品抛光效果好，光泽度较高且保持时间较长。
【附图说明】
[0013]图1为铝及铝合金电化学抛光前后对比照片，其中(a)为纯铝，(b)为2024铝合金，(c)为7075铝合金，(d)为A319铝合金，黑线下方是电化学抛光后的效果，黑线上方没经过抛光。
【具体实施方式】
[0014]实施例1
离子液体中电化学抛光纯铝的方法，具体条件和实施步骤如下:
1)抛光液的配制:称取209.25 g无水三氯化铝，75.0 g盐酸三甲胺，在20°C搅拌2h后即得到所需的离子液体抛光液；
2)样品前处理:将纯铝(20_X14mmX8mm)及铜片(33 _X8_X lmm)置于丙酮溶液中超声清洗5~10 min，然后用蒸馏水冲洗，最后用冷风吹干；
3)电化学抛光:用脉冲电源对纯铝进行电化学抛光，纯铝作为阳极，铜片作为阴极，脉冲频率1000 Hz,占空比1/2，电流密度为2 A/dm2，操作温度为40°C，抛光时间20 min ;
4)样品清洗:将纯铝取出立即放于无水乙醇中清洗，然后水洗，干燥。
[0015]抛光效果见图1 (a)，从图1 (a)中可以看出经电化学抛光后得到的纯铝表面光亮呈现镜面。
[0016]实施例2
离子液体中电化学抛光2024铝合金的方法，具体条件和实施步骤如下:
1)离子液体的配制:称取139.5 g无水三氯化铝，50.0 g盐酸三甲胺放入250 ml烧瓶中，在20°C左右搅拌2h后即得到所需的离子液体抛光液；
2)样品前处理:将2024招合金(24mmX 12mmX 5mm)及铜片(33 mmX8mmX 1mm)詈于丙酮溶液中超声清洗5~10 min，然后用蒸馏水冲洗，最后用冷风吹干；
3)电化学抛光:用脉冲电源进行电化学抛光，2024铝合金作为阳极，铜片作为阴极，脉冲频率1000 Hz,占空比1/2，电流密度为2 A/dm2，操作温度为40°C，抛光时间为20 min ; 4)样品清洗:将2024铝合金取出立即放于无水乙醇中清洗，然后水洗，干燥。
[0017]抛光效果见图1 (b)，从图1 (b)中可以看出经电化学抛光后得到的2024合金表面光亮。
[0018]实施例3
离子液体中电化学抛光7075铝合金的方法，具体条件和实施步骤如下:
O离子液体的配制:同实施例1 ;
2)样品前处理:7075铝合金和铜片的处理方式同实施例1;
3)电化学抛光:同实施例1;
4)样品清洗:同实施例1。
[0019]抛光效果见图1 (C)，从图1 (C)中可以看出经电化学抛光后得到的7075合金表面光亮度大大提升。
[0020]实施例4
离子液体中电化学抛光A319铝合金的方法，具体条件和实施步骤如下:
O离子液体的配制:同实施例1 ;
2)样品前处理:A319铝合金和铜片的处理方式同实施例1;
3)电化学抛光:同实施例1;
4)样品清洗:同实施例1。
[0021]抛光效果见图1 (d)，从图1 (d)中可以看出经电化学抛光后得到的A319合金表面的亮度有很大的提升。
【主权项】
1.一种铝或铝合金电化学抛光方法，其特征在于该方法包括以下步骤: 1)抛光液的配制:将无水三氯化铝和盐酸三甲胺在20-40°C搅拌2-6h即得三氯化铝-盐酸三甲胺离子液体抛光液； 2)样品前处理:将纯铝或铝合金及铜片置于丙酮溶液中超声清洗5-10min，然后用蒸馏水冲洗，最后用冷风吹干； 3)电化学抛光:用脉冲电源对纯铝或铝合金进行电化学抛光，纯铝或铝合金作为阳极，铜片作为阴极，脉冲频率1000-2000 Hz,占空比1/4-3/4，电流密度1.5-3 A/dm2，操作温度为 40-60°C，抛光时间 10-30 min ； 4)样品清洗:将纯铝或铝合金取出立即放于无水乙醇中清洗，然后水洗，干燥。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于所述无水三氯化铝与盐酸三甲胺的摩尔比为1.5:1-2:103.如权利要求1所述的方法，其特征在于所述三氯化铝-盐酸三甲胺离子液体抛光液的密度为 1.3683-1.4947 g/L。4.如权利要求1所述的方法，其特征在于所述铝合金为2024铝合金、7075铝合金、A319铝合金或铸造铝硅合金。
【专利摘要】本发明公开了一种铝或铝合金电化学抛光方法，该方法的具体步骤如下：将无水三氯化铝和盐酸三甲胺在20-40℃搅拌2-6h即得三氯化铝-盐酸三甲胺离子液体抛光液；将纯铝或铝合金及铜片置于丙酮溶液中超声清洗5-10？min，然后用蒸馏水冲洗，最后用冷风吹干；用脉冲电源对纯铝或铝合金进行电化学抛光，纯铝或铝合金作为阳极，铜片作为阴极，脉冲频率1000-2000？Hz，占空比1/4-3/4，电流密度1.5-3？A/dm2，操作温度为40-60℃，抛光时间10-30？min；将纯铝或铝合金取出立即放于无水乙醇中清洗，然后水洗，干燥。本发明所用抛光液为三氯化铝-盐酸三甲胺离子液体，组分简单，不含磷酸、硫酸、铬酸等物质，绿色环保，而且来源广泛，价格低廉。
【IPC分类】C25F3/20
【公开号】CN105220216
【申请号】CN201510624921
【发明人】梁军, 侯媛媛
【申请人】中国科学院兰州化学物理研究所
【公开日】2016年1月6日
【申请日】2015年9月28日