一种钛带表面抛光方法与流程

本发明涉及金属表面抛光技术领域，尤其涉及一种钛带表面抛光方法。

背景技术：

钛及钛合金材料具有密度小、比强度高、耐腐蚀性强、耐高温及耐低温等特点，广泛应用于航空航天、舰船潜艇、石油化工、冶金、制药和医疗器械、海水淡化、体育用品、生活用品、环保等领域，素有“太空金属”、“未来金属”、“海洋金属”等美誉。

钛带是用高品质海绵钛作为原料，以带卷的方式生产的钛板材，带卷的幅宽通常超过1000mm。目前，生产出来的钛带会存在起皮、压入、氧化残留及划伤等表面缺陷，钛带的表面均匀、光洁是保证耐腐蚀性的重要条件。

因此，为了美观及装配配合的需要，同时提高钛带的表面的耐腐蚀性及钛带的机械性能，需要对其表面进行表面处理，目前现有技术中没有相对较好的方法能够保证钛带的表面质量。

技术实现要素：

本发明提供了一种钛带表面抛光方法，通过机械抛光及电化学抛光实现钛带表面均匀且光洁，从而提高钛带的表面质量。

实现发明目的的技术方案如下：一种钛带表面抛光方法，包括以下步骤：

步骤一、预处理：包括对钛带工件的上下表面清洁去污；

步骤二、一次抛光处理，将钛带工件置于酸性抛光液中，通过抛光磨头对钛带工件的上下表面进行一次抛光处理；

步骤三、一次抛光后的钛带工件用碱性溶液冲洗，直至冲洗液的ph与碱性溶液的ph相同；再用去离子水冲洗，直至冲洗液的ph=6.8~7.3；

步骤四、二次抛光处理，将一次抛光后得到的的钛带工件置于第一电解槽的第一电解液中进二次抛光；

步骤五、钛带工件表面氧化处理，用去离子水清洗步骤四中二次抛光后的钛带工件，并用第二电解液冲洗钛带工件表面；

步骤六、在第二电解槽中用第二电解液进行氧化处理，生成氧化物薄膜；

步骤七、去离子水清洗钛带工件，在30~50℃下真空干燥钛带工件，自然降温至室温。

本发明钛带抛光的原理是：首先，通过机械抛光去除钛带工件表面的氧化残留物、划痕、毛刺等，使钛带工件表面平整，并用酸性抛光液将钛带表面修磨的钛渣粉去除，此次抛光处理为粗抛光；其次，一次抛光磨修后即刻对钛带工件进行二次抛光处理，使得钛带工件表面均匀且光洁，此次抛光处理为细抛光；最后，在钛带工件的表面经电化学反应生成一层氧化物薄膜，对钛带工件的表面进行保护，以提高钛带的表面耐腐蚀及抗磨损性。

在本发明的优选是实施例中，步骤二中，酸性抛光液中至少包括超细固体离子、表面活性剂、分散剂、稳定剂、缓蚀剂，且酸性抛光溶液的ph=3~5。抛光磨头通过酸性抛光液中的超细固体离子将钛带工件表面上的氧化残留物、划痕、毛刺消除。分散剂使酸性抛光液具有良好的分散性，使酸性抛光液中的超细固体离子分布均匀，且在短时间内不会产生沉淀，其可选择三聚磷酸盐类或聚丙烯酸类分散剂。稳定剂用于是酸性抛光液中的表面表面活性剂及酸性物质的化学性质趋于稳定，降低酸性抛光液表面张力。

进一步的，步骤二中，一次抛光处理中，钛带工件水以5~20°角度倾斜放置在酸性抛光液中，且酸性抛光液以50~300ml/min的速度经抛光磨头喷出至钛带工件上。将钛带工件以5~20°角度倾斜放置在酸性抛光液中，能够避免酸性抛光液中超细固体离子的在钛带工件上停留或沉积，避免超细固体离子对钛带工件造成二次损伤。一次抛光过程中，将酸性抛光液以50~300ml/min的经抛光磨头喷出，能够使酸性抛光液将磨头磨出的物质冲洗出去，避免对钛带工件造成二次损伤。

进一步的，为了避免一次抛光时间过长，造成钛带表面的过度修磨，同时避免一次抛光是修磨产生热量使酸性抛光液温度升高而与钛带中钛发生化学反应。在步骤二中，一次抛光的时间为10~30min，且酸性抛光液的温度为20~40℃。

在本发明的优选是实施例中，二次抛光处理是为了对钛带工件进行精抛光处理，使得钛带工件表面更加光洁平滑。在步骤四中，第一电解液由乙二醇、氢氟酸、高氯酸、乙酸、磷酸、去离子水组成，其中氢氟酸占第一电解溶液的2~5%，高氯酸占第一电解溶液的3~5%，乙酸占第一电解溶液的10~14%的、去离子水占第一电解溶液的10~30%，其余为乙二醇。

在本发明的优选是实施例中，步骤四中，二次抛光处理的电解电源为直流电源，且电压为40~60v，直流电源能够使得钛带表面持续性的进行抛光，确保钛带工件表面电解速度的均匀性。

步骤五中，钛带工件表面氧化处理的电解电源为矩形波脉冲电源，且矩形波脉冲电源的电压40~60v，且矩形波脉冲电源的接通及断开时间比为3:2。矩形波脉冲电源使得钛带表面生成的二氧化钛能够充分的进行反应生成一氧化钛，确保生成的氧化物薄膜的稳定性，即电解时，电源接通时，进行电化学反应，在钛材表面生成二氧化钛和一氧化钛形成的薄膜，同时钛材表面的少量的二氧化钛被电解液中的酸溶解；电源断开时，进行化学反应，使钛材表面的二氧化钛形成一氧化钛。

在本发明的优选是实施例中，步骤五中，第二电解液为磷酸、草酸、硫酸、氢氟酸中的一种或几种。

在本发明的优选是实施例中，为了使一次抛光处理、二次抛光处理、氧化处理过程中降低各种反应溶液与钛带工件的反应速率，提高抛光及氧化处理的效果，酸性抛光液、第一电解液、第二电解液中包括缓蚀剂，其中，优选缓蚀剂为草酸或者柠檬酸。

与现有技术相比，本发明型的有益效果是：本发明通过一次抛光处理、二次抛光处理两个步骤对钛带工件的表面进行处理，提高钛带工件表面的均匀度及光滑度。同时，对二次抛光处理的钛带工件进行氧化处理，在钛带工件的表面生产一层结构稳定的氧化物薄膜，从而进一步提高氧化物薄膜的耐腐蚀、抗磨等强度。

附图说明

图1为本发明钛带表面抛光流程图。

具体实施方式

下面结合附图所示的各实施方式对发明进行详细说明，但应当说明的是，这些实施方式并非对本发明的限制，本领域普通技术人员根据这些实施方式所作的功能、方法、或者结构上的等效变换或替代，均属于本发明的保护范围之内。

在本实施例的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明创造和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明创造的限制。

此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明创造的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明创造中的具体含义。

实施例1：

请参图1所示，图1为本发明钛带表面抛光流程图，在本实施方式中，钛带表面抛光方法，包括以下步骤：

步骤一、预处理：包括对钛带工件的上下表面清洁去污，即钛带工件的上下表面通过酒精进行清洁，通过酒精浸泡或者超声30min处理，再用去离子水冲洗钛带表面的酒精，真空下低温（20~30℃）干燥，即可。

步骤二、一次抛光处理，将钛带工件置于酸性抛光液中，通过抛光磨头对钛带工件的上下表面进行一次抛光处理。本实施例中，选用13μm（即1000目）的抛光磨头进行一次抛光处理。

一次抛光处理中，酸性抛光液中包括超细固体离子、表面活性剂、分散剂、稳定剂、缓蚀剂，且酸性抛光溶液的ph=3~5。抛光磨头通过酸性抛光液中的超细固体离子将钛带工件表面上的氧化残留物、划痕、毛刺消除。分散剂使酸性抛光液具有良好的分散性，使酸性抛光液中的超细固体离子分布均匀，且在短时间内不会产生沉淀，其可选择三聚磷酸盐类或聚丙烯酸类分散剂。稳定剂用于是酸性抛光液中的表面表面活性剂及酸性物质的化学性质趋于稳定，降低酸性抛光液表面张力。

一次抛光处理中，使钛带工件水以5~20°角度（本实施例中，钛带工件的倾斜角度为10°）倾斜放置在酸性抛光液中，且酸性抛光液以50~300ml/min的速度（本实施例中，酸性抛光液的流速为200±10ml/min）经抛光磨头喷出至钛带工件上。

一次抛光处理中，为了避免一次抛光时间过长，造成钛带表面的过度修磨，同时避免一次抛光是修磨产生热量使酸性抛光液温度升高而与钛带中钛发生化学反应。一次抛光的时间为10~30min，且酸性抛光液的温度为20~40℃。

步骤三、一次抛光后的钛带工件用碱性溶液冲洗，直至冲洗液的ph与碱性溶液的ph相同；再用去离子水冲洗，直至冲洗液的ph=6.8~7.3。碱性溶液用中和钛带工件上酸性抛光液中的酸，避免酸性抛光液中的酸对钛带工件的表面进一步腐蚀损伤。

步骤四、二次抛光处理，将步骤三中一次抛光后得到的钛带工件置于第一电解槽的第一电解液中进二次抛光。

二次抛光处理过程中，第一电解液由乙二醇、氢氟酸、高氯酸、乙酸、磷酸、去离子水组成，其中氢氟酸占第一电解溶液的2~5%，高氯酸占第一电解溶液的3~5%，乙酸占第一电解溶液的10~14%的、去离子水占第一电解溶液的10~30%，其余为乙二醇。优选的，氢氟酸占第一电解溶液的3%，高氯酸占第一电解溶液的4%，乙酸占第一电解溶液的12%的、去离子水占第一电解溶液的20%，乙二醇61%。

二次抛光处理的电解电源为直流电源，且电压为40~60v，直流电源能够使得钛带表面持续性的进行抛光，确保钛带工件表面电解速度的均匀性。

步骤五、钛带工件表面氧化处理，用去离子水清洗步骤四中二次抛光后的钛带工件，并用第二电解液冲洗钛带工件表面。其中，第二电解液为磷酸、草酸、硫酸、氢氟酸中的一种或几种，优选的，在本实施例中，第二电解液为磷酸、氢氟酸、硫酸的混合物。

步骤六、在第二电解槽中用第二电解液进行氧化处理，生成氧化物薄膜。氧化处理过程中，钛带工件表面氧化处理的电解电源为矩形波脉冲电源，且矩形波脉冲电源的电压40~60v，且矩形波脉冲电源的接通及断开时间比为3:2。矩形波脉冲电源使得钛带表面生成的二氧化钛能够充分的进行反应生成一氧化钛，确保生成的氧化物薄膜的稳定性，即电解时，电源接通时，进行电化学反应，在钛材表面生成二氧化钛和一氧化钛形成的薄膜，同时钛材表面的少量的二氧化钛被电解液中的酸溶解；电源断开时，进行化学反应，使钛材表面的二氧化钛形成一氧化钛。

步骤七、去离子水清洗钛带工件，在30~50℃下真空干燥钛带工件，自然降温至室温。

实施例2：

请参图1所示，图1为本发明钛带表面抛光流程图，在本实施方式中，钛带表面抛光方法，包括以下步骤：

步骤一、预处理：包括对钛带工件的上下表面清洁去污，即钛带工件的上下表面通过酒精进行清洁，通过酒精浸泡或者超声30min处理，再用去离子水冲洗钛带表面的酒精，真空下低温（20~30℃）干燥，即可。

步骤二、一次抛光处理，将钛带工件置于酸性抛光液中，通过抛光磨头对钛带工件的上下表面进行一次抛光处理。本实施例中，选用18μm（即800目）的抛光磨头进行一次抛光处理。

一次抛光处理中，酸性抛光液中包括超细固体离子、表面活性剂、分散剂、稳定剂、缓蚀剂，且酸性抛光溶液的ph=3~5。抛光磨头通过酸性抛光液中的超细固体离子将钛带工件表面上的氧化残留物、划痕、毛刺消除。分散剂使酸性抛光液具有良好的分散性，使酸性抛光液中的超细固体离子分布均匀，且在短时间内不会产生沉淀，其可选择三聚磷酸盐类或聚丙烯酸类分散剂。稳定剂用于是酸性抛光液中的表面表面活性剂及酸性物质的化学性质趋于稳定，降低酸性抛光液表面张力。

一次抛光处理中，使钛带工件水以5~20°角度（本实施例中，钛带工件的倾斜角度为13°）倾斜放置在酸性抛光液中，且酸性抛光液以50~300ml/min的速度（本实施例中，酸性抛光液的流速为80±10ml/min）经抛光磨头喷出至钛带工件上。

一次抛光处理中，为了避免一次抛光时间过长，造成钛带表面的过度修磨，同时避免一次抛光是修磨产生热量使酸性抛光液温度升高而与钛带中钛发生化学反应。一次抛光的时间为10~30min，且酸性抛光液的温度为20~40℃。

步骤三、一次抛光后的钛带工件用碱性溶液冲洗，直至冲洗液的ph与碱性溶液的ph相同；再用去离子水冲洗，直至冲洗液的ph=6.8~7.3。碱性溶液用中和钛带工件上酸性抛光液中的酸，避免酸性抛光液中的酸对钛带工件的表面进一步腐蚀损伤。

步骤四、二次抛光处理，将步骤三中一次抛光后得到的钛带工件置于第一电解槽的第一电解液中进二次抛光。

二次抛光处理过程中，第一电解液由乙二醇、氢氟酸、高氯酸、乙酸、磷酸、去离子水、缓蚀剂（草酸或者柠檬酸）组成，其中氢氟酸占第一电解溶液的2~5%，高氯酸占第一电解溶液的3~5%，乙酸占第一电解溶液的10~14%的、去离子水占第一电解溶液的10~30%、缓蚀剂（草酸或者柠檬酸）占第一电解溶液的1~3%，其余为乙二醇。优选的，氢氟酸占第一电解溶液的4%，高氯酸占第一电解溶液的5%，乙酸占第一电解溶液的15%的、去离子水占第一电解溶液的15%、缓蚀剂（草酸或者柠檬酸）占第一电解溶液的2%，乙二醇59%。

二次抛光处理的电解电源为直流电源，且电压为40~60v，直流电源能够使得钛带表面持续性的进行抛光，确保钛带工件表面电解速度的均匀性。

步骤五、钛带工件表面氧化处理，用去离子水清洗步骤四中二次抛光后的钛带工件，并用第二电解液冲洗钛带工件表面。其中，第二电解液为磷酸、草酸、硫酸、氢氟酸中的一种或几种，优选的，在本实施例中，第二电解液为磷酸、草酸、硫酸的混合物。

步骤六、在第二电解槽中用第二电解液进行氧化处理，生成氧化物薄膜。氧化处理过程中，钛带工件表面氧化处理的电解电源为矩形波脉冲电源，且矩形波脉冲电源的电压40~60v，且矩形波脉冲电源的接通及断开时间比为3:2。矩形波脉冲电源使得钛带表面生成的二氧化钛能够充分的进行反应生成一氧化钛，确保生成的氧化物薄膜的稳定性，即电解时，电源接通时，进行电化学反应，在钛材表面生成二氧化钛和一氧化钛形成的薄膜，同时钛材表面的少量的二氧化钛被电解液中的酸溶解；电源断开时，进行化学反应，使钛材表面的二氧化钛形成一氧化钛。

氧化处理过程中，优选的，为了对钛带工件表面进行进行上色，是钛带工件表面具有不同的颜色，在第二电解液中还加入有色素。

步骤七、去离子水清洗钛带工件，在30~50℃下真空干燥钛带工件，自然降温至室温。

本实施例及实施例1的钛带抛光的原理是：首先，通过机械抛光去除钛带工件表面的氧化残留物、划痕、毛刺等，使钛带工件表面平整，并用酸性抛光液将钛带表面修磨的钛渣粉去除，此次抛光处理为粗抛光；其次，一次抛光磨修后即刻对钛带工件进行二次抛光处理，使得钛带工件表面均匀且光洁，此次抛光处理为细抛光；最后，在钛带工件的表面经电化学反应生成一层氧化物薄膜，对钛带工件的表面进行保护，以提高钛带工件表面耐腐蚀及抗磨损性。

上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施方式的具体说明，它们并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施方式或变更均应包含在本发明的保护范围之内。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。