专利名称：：用于电化学抛光金属制品的电解质溶液的制作方法
技术领域：
：本发明涉及用于通过施加电流电化学抛光金属制品的电解质溶液，所述金属制品在抛光方法中构成阳极。本发明还涉及电化学抛光的新方法以及实施所述方法的装置。
背景技术：
：金属的电抛光处理基于以几何选择性的形式从所述金属表面提取离子。实际上，该几何选择性或几何选择性形式取决于对由电解质层(即称为阳极层的电解质层)决定的离子传输的限制，所述电解质层与要抛光的金属件的表面直接接触。所述的对离子传输的限制是由于极化。在传统的电抛光处理中，极化在阳极层中造成电导梯度，这基本上是由于要抛光的金属的离子浓度的差别和由离子浓度的增加而造成的粘度升咼。因此，在要抛光的金属件的突起面中，因为它们阻碍了前述的离子浓度差别而使钝性最小化，而且粘度小于常常发生钝性最小化处的空穴。因此，金属在突起面中以比空穴处更大的比例而被提取，实现了金属件表面的抛光。然而，这些传统电抛光过程中的施加电场受到强烈制约，这是因为由于某种原因仅仅可以到达阳极层或膜的几个微米的厚度，简而言之，仅仅可以抛光几个微米的突起。这个事实意味着为了抛光金属件，应首先借助严格的机械方式对突起进行抛光，然后通过应用传统的电抛光而进行休整或增亮，这使处理复杂化并得以延长。此外，应指出的是为了适当考虑要抛光件的大型结构，在机械抛光过程中必须使用具有特定硬度的工具(带子、旋转盘、旋转筒)而将腐蚀作用限制在预设定的领域。这极大地阻碍了处理的自动化，尤其在试图抛光彼此不同的复杂结构的金属件时。因此，本发明者们已开发了可抛光金属件或制品的新型电解质溶液而无需使用严格的机械方法，并且其用于也由本发明者们开发的装置中，能够以完全自动的方式抛光任何几何结构形式的金属件。实际上，本发明的电解质溶液的特征在于其包含至少一种式I的烷基苯磺酸族的化合物、其盐或衍生物，其中R,相应于10-14碳的垸基；R2选自氢原子和10-14碳的烷基。本发明的电解质溶液的特征还在于其包含式I的垸基苯磺酸化合物，其中Rl为10-14碳原子的烷基且R2为氢；和式I的烷基苯磺酸化合物，其中Rl和R2相应于10-14碳原子的烷基。优选，其中的Rl为10-14碳原子的烷基且R2为氢的式I的烷基苯磺酸化合物的重量比为2.0-4.0%。类似地，其中的R1和R2相应于10-14碳原子烷基的式I的烷基苯磺酸化合物的重量比为10.0-17.0%。根据本发明的另一个特征，所述电解质溶液包含相对于垸基苯磺酸化合物重量比为15-75%的烃。此外，根据本发明的电解质溶液的特征在于其包含化学惰性的颗粒。本发明的另一个目的是通过对电解质溶液施加电流而用于金属抛光方法，其中所述电解质溶液包含至少一种式I的垸基苯磺酸族的化合物、其盐或衍生物，其中R,相应于10-14碳的烷基且R2选自氢原子和10-14碳的烷基。优选本发明的溶液通过对电解质施加电流而用于金属抛光成形，其中所述溶液包含式I的垸基苯磺酸化合物，其中Rl为10-14碳原子的垸基且R2为氢；以及式I的烷基苯磺酸化合物，其中R1和R2相应于10-14碳原t明内容5子的烷基。更优选，所用电解质溶液包含悬浮的化学惰性颗粒以及相对于一种或多种式I的烷基苯磺酸化合物为15-75重量％的烃。本发明的另一个目的是通过在阳极和阴极间施加电流抛光金属制品的方法，其中所述阳极为要抛光的金属制品，其包括至少一个使所述阳极与尺寸大于IOO微米的惰性电介质颗粒相接触的步骤。本发明的方法的特征还在于其包括其中一个半周期为阳极与不含化学惰性颗粒的电解质溶液相接触并且一个半周期为阳极与含有悬浮化学惰性颗粒的电解质溶液相接触的循环。根据本发明的方法目的的另一个特征，其中的阳极与含有悬浮化学惰性颗粒的电解质溶液相接触的半周期依序包括使所述颗粒流化的阶段和使所述颗粒压实的阶段。本发明的另一个目的是用于通过在阳极和阴极间施加电流而抛光金属制品的装置，将其设计为进行如以上段落所述的方法，其中所述阳极为要抛光的金属制品。根据本发明的装置的特征在于其包含至少一个贮槽，其由垂直的分隔壁而分开，其中所述分隔壁限定了两个在下部相连的容器，其中第一个容器设计为含有电化学反应的阳极且具有位于其下部的可渗透液体溶液的分离工具；并且第二个容器具有使其内部所含液体震荡的工具。根据本发明的装置的另一个特征，可渗透液体溶液的分离工具由具有多个孔的带组成。根据本发明的装置的另一个特征，可渗透液体溶液的分离工具由网筛组成。所附附图通过非限制性实施例说明了本发明装置的实施方案，其中所用方法步骤还可以进行改变。还给出了说明围绕要抛光的金属件的电解质溶液在整个抛光方法中行为的图。在所述附图中图1为本发明装置的正面示意图，其显示出两个通过可渗透的分离工具而相互连接的两个容器；图2为与图1相同的视图，但是是抛光方法中的更进一步阶段，具体而言在要抛光的金属件与化学惰性颗粒相接触时；图3显示了与图1和图2相同的装置，但是在金属件与化学惰性颗粒接触的半周期的另一个阶段，具体而言为压实颗粒的阶段。图4为要抛光的金属件的粗糙表面图，其中显示出化学惰性颗粒与所述金属件相接触；以及图5为说明本发明的电解质溶液在电解质抛光方法的最后阶段中行为的图。具体实施例方式下面，将以非限制性实施例的方式具体说明可用于对金属制品2进行电化学抛光的本发明的电解质溶液1的组成和重量百分比，其中所述制品2构成抛光方法中的阳极。实施例1:用于对铜及其合金制品进行电抛光的电解质溶液。<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>最终溶液应具有7.5-9的pH，优选具有8的pH。此时用于该溶液的操作条件为电压-14V温度=20-30。0t循环=1.2st总时间二70mint总,是至最大几十个微米级的平滑粗糙度11所用的时间。将2mm直径的玻璃球用作化学惰性颗粒3.还提供存在其他材料的化学惰性颗粒3，例如不同类型的聚烯烃或木材的颗粒，只要它们具有大于100微米的尺寸。在实施例1中所述的溶液1中，癸基苯磺酸的钠盐用作式I的垸基苯磺酸族的化合物，其对应于&等于10-14碳原子的垸基且R2等于氢原子的情况。在本发明的电解质溶液l的优选配方中，包括了作为辅佐剂的化合物，即优化阳极层流变性的的化合物如脂肪酸分子。为了对本发明的金属制品2的电化学抛光方法进行具体描述，参见附图l-3。基于这些附图，还说明了用于抛光本发明的金属制品2的装置4的实施方案。因此，图1给出了包含本发明的电解质溶液1的贮槽5，其中贮槽5被分为两个在下部相互连接的槽或容器7和8且由垂直的隔离壁6分开。第一个容器7设计为含有上述的由要抛光的金属件2组成的电化学反应的阳极。所述金属件或制品2通过确保与之具有电接触且位于第一个容器7中的紧固工具或金属框(如钩)固定，并且所述紧固工具或金属框还与电流源的阳极终端(正极)接触(虽然并没有示出)。此外，在贮槽5的第一个容器7的下部包含可渗透液体溶液的分离工具9，含有电解质溶液1的第二个容器8因此由垂直的隔断6限定且与之合作，其中所述电解质溶液1经由所述可渗透的分离工具9与第一个容器7相连。这些分离工具9由具有多个孔的带组成。优选分离工具由网筛或网组成。可渗透的分离工具9还作为化学惰性颗粒3的支撑物，其中所述化学惰性颗粒3通过腐蚀存在于要抛光的金属件2的表面12上的阳极层12而起作用。贮槽5的第二个容器或槽8包含使液体或电解质溶液1震荡的工具10。此时，由图1-3所示，所述震荡工具10由在所述第二个容器8内垂直滑动的活塞构成，使得贮槽5中的电解质溶液1第一个容器7中的水平在所述溶液1通过可渗透的分离工具9时有所增加。随着电解质溶液1由一个容器通向另一个容器，可以在第一个容器7中形成化学惰性颗粒3的流化床，由图2和图3中可以看出其在悬浮液中。图2用垂直箭头表示活塞10和要抛光的金属件2的前进方向，而水平箭头指向电解质溶液1于活塞IO在第二个容器8中下降时的方向。相同的箭头示意图用于图3之中，其中活塞10的前进方向相反，其现在向后移动，阳极或要抛光的金属件2的前进方向也为向上。活塞10的移动方向的改变实现了部分电解质溶液1的回到第二个容器8中。这压实了化学惰性颗粒3。以此方式，在金属件2周围达到最大的颗粒3密度，并且由此达到与要抛光的金属表面13的最大摩擦。使用诸如所述的用于抛光金属制品2的装置4可允许多种改变而无需为此偏离本发明的目的，可以通过在阴极和阳极间施加电流而应用抛光方法，其包括至少一个使所述阳极与尺寸大于100微米的化学惰性颗粒3相接触的阶段，其中所述阳极为要抛光的金属件2。还可以由图1-3集合的方法包括以下循环其中一个半周期为阳极与不含惰性颗粒3的电解质溶液1相互作用或浸没(参见图1);并且一个半周期为要抛光的金属制品2或阳极与在悬浮液中含有惰性颗粒3的电解质溶液1相接触(参见图2和图3)。在其中阳极与悬浮有化学惰性颗粒3的电解质溶液1相接触的半周期可以分为两个阶段或步骤在第一个阶段，在流化床14中颗粒进行流化且阳极浸没；在第二个阶段，使要抛光的金属制品周围的化学惰性颗粒3压实以与其以最紧密的方式(如图3所示)相接触。最后，虽然没有示意出，但在使要抛光的金属件或制品2周围的化学惰性颗粒3压实之后，进行其中使所述制品2与不含化学惰性颗粒3的电解质溶液1相接触的半周期，这类似于图1的情况。诸如所述的电解质溶液1和应用该抛光方法的结合可以抛光几何结构较为复杂且在用机械方法或方法处理时具有问题的制品2;在这些问题中我们可以强调突出角落的过度变圆、在凹穴15中的平滑不足、过度的处理或抛光时间、变型、形成凹穴等。然而，使用本发明的电解质溶液1及方法，可实现完美的抛光而没有凸凹不平或至多为几十微米的粗糙度11，这是因为存在至少一种式I的垸基苯磺酸族的化合物，并且更优选存在至少一种具有10-14碳原子垸基的二烷基苯磺酸化合物和至少一种具有10-14碳原子垸基的烷基苯磺酸化合物，可以在要抛光的金属制品2周围形成具有超分子结构的阳极层12。图4中可以看到构成电化学反应的阳极具有凸起或粗糙11的金属制品2，其由虚线表示的膜或阳极层12围绕，其沿着金属2的轮廓并表示所述电解质溶液1的超分子级。还给出了与金属2相互作用的化学惰性颗粒3。所述具有超分子结构的阳极层12可以具有几十个微米级的固定厚度。此外，其具有比电解质1的其余部分更大的电阻和更好的机械感受性(mechanicalsusceptibility),因而在其中要抛光的制品2与含有悬浮化学惰性颗粒3的电解质溶液1相接触的半周期中，后者趋于通过机械腐蚀，优选通过机械腐蚀要抛光的凸出部分11而除去阳极层12，易于向低于它们的相邻空间或空穴15有效取代存在于所述凸起或粗糙11上的阳极层。本发明电解质溶液1的配制品易于在垂直于阳极层12的厚度上形成具有没有连续性限制的物理-电学性质梯度的阳极层。在生产该类厚度与凸凹不平度11在相同级别的阳极层12时，实现了对程度极其不同的凸凹不平度或粗糙度11进行有效拉平。因此，如使用箭头显示的图4可以看出，在化学惰性颗粒3与超分子结构的阳极层12相互作用时，接近金属制品2的凸起点11的材料或溶液1向相邻的凹进面或凹入面15移动。随着抛光方法的进行，阻碍惰性颗粒3与金属面13直接接触的现象越来越多并占据优势。换句话说，因为接近阳极的最粘层在统计上作为极限层而没有湍流，所以其几乎没有更新。以此方式，如图5所示，对金属面13的最终磨光受所述极限层干扰，因此完成几十微米数量级的磨光。使用本发明的电解质溶液1，在铜或其合金的金属件中实现了令人惊讶的优异抛光。该新型电解质溶液1容许抛光金属件2而无需使用严格的机械方法，其还可以在一个阶段中磨光几十个毫米厚度级的凸起，实现仅有几十个微米级的最终粗糙度ll。虽然图l-3表示用于抛光金属制品的装置4，其包含了其中至少分为两个容器7和8的储槽5，但具有大于两个彼此相连的容器7和8的装置4同样适用于金属件的抛光，其中所述容器中的至少一个含有化学惰性颗粒3且呈可以被流化的形式。装置4还提供本发明电解质溶液1用于抛光金属制品2，其中震荡工具1由诸如浆式搅拌器或气体喷射体系的其他装置构成。明显地，其中的具有可渗透基料(其含有化学惰性颗粒)的内槽或容器7或8相对于外部储槽5进行相对移动，以便在半周期(使阳极与颗粒相互作用的阶段的半周期)中使颗粒3床流化的装置也可用于进行本发明的抛光方法。权利要求1.一种电解质溶液(1)，其通过施加电流而在抛光方法中用于电化学抛光构成阳极的金属制品(2)，其特征在于其包含至少一种式I的烷基苯磺酸族的化合物、其盐或衍生物，式I其中R1相应于10-14碳的烷基；R2选自氢原子和10-14碳的烷基。2.根据权利要求1的电解质溶液(l)，其特征在于其包含式I的烷基苯磺酸化合物，其中Rl为10-14碳原子的烷基且R2为氢；以及式I的垸基苯磺酸化合物，其中Rl和R2相应于10-14碳原子的烷基。3.根据权利要求1或2之一的电解质溶液(l)，其特征在于其中Rl为10-14碳原子的烷基且R2为氢的式I的烷基苯磺酸化合物的重量比为2.0-4.0%。4.根据权利要求1或2之一的电解质溶液(l)，其特征在于其中Rl和R2相应于10-14碳原子的烷基的式I的烷基苯磺酸化合物的重量百分比为10.017.00/0。5.根据前述权利要求之一的电解质溶液(l)，其特征在于其还包含相对于一种或多种式I的烷基苯磺酸化合物重量比为15-75%的烃。6.根据前述权利要求之一的电解质溶液(l)，其特征在于其还包含化学惰性颗粒(3)。7.根据前述权利要求l-6之一的电解质溶液(l)在通过施加电流而对金属进行抛光的方法中的用途。8.—种通过在阳极和阴极之间施加电流而抛光金属制品(2)的方法，所述阳极为要抛光的金属制品，该方法的特征在于其包含至少一个使所述阳极与尺寸大于100微米的化学惰性颗粒(3)相互作用的步骤。9.根据权利要求8的方法，其特征在于其包含以下循环其中一个半周期为使阳极与不含化学惰性颗粒(3)的电解质溶液(1)相接触，且另一个半周期为使阳极与含有悬浮化学惰性颗粒的电解质溶液相接触。10.根据权利要求9的方法，其特征在于其中使阳极与含有悬浮化学惰性颗粒(3)的电解质溶液(1)相接触的半周期依序包括使所述颗粒流化的阶段和将所述颗粒压实的阶段。11.一种通过在阳极和阴极之间施加电流而用于抛光金属制品(2)的装置(4)，所述阳极设计为进行根据前述权利要求8-10之一的方法。12.根据权利要求11的装置(4)，其特征在于其包含至少一个储槽(5)，其通过垂直隔断(6)分为两个在底部相互连接的容器(7,8)，将其中第一个设计为含有电化学反应的阳极且在其底部具有可渗透液体溶液的分离工具(9);并且第二个容器在其内部具有使所含液体震荡的工具(IO)。13.根据权利要求12的装置(4)，其特征在于所述可渗透液体溶液的分离工具(9)由具有多个孔的带组成。14.根据权利要求12的装置，其特征在于所述可渗透液体溶液的分离工具(9)由网筛构成。全文摘要本发明涉及通过在阳极和阴极之间施加电流而在抛光方法中用于电化学抛光金属制品的电解质溶液，其中所述金属制品构成阳极。该溶液包含至少一种式(I)的苯磺酸族的化合物、其盐或衍生物，其中R<sub>1</sub>相应于10-14碳的烷基；并且R<sub>2</sub>选自氢原子和10-14碳的烷基。文档编号B23H5/00GK101583743SQ200780014796公开日2009年11月18日申请日期2007年4月25日优先权日2006年4月26日发明者M·萨尔萨内达斯吉姆佩拉申请人:超分子系统有限公司