电化学抛光装置和方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种电化学抛光装置，包括：槽体；横向穿设于所述槽体的至少一电解槽，该电解槽于所述槽体的两端分别形成入口和出口，待抛光工件横向运动于所述电解槽内；位于所述电解槽两侧的电极，该电极形成的电场屏蔽于所述电解槽内；电解液供应管路，连通于所述电解槽，并导引电解液沿所述待抛光工件的表面流动。本发明专利技术还公开了一种电化学抛光方法。本发明专利技术的装置结构简单，可以解决基带表面出现的柱状条纹，本发明专利技术的抛光方法抛光效果好，且抛光处理速度快。

【技术实现步骤摘要】
电化学抛光装置和方法
本专利技术关于一种电化学抛光装置和方法。
技术介绍
以第二代ReBCO（Re=Y,或稀土元素）为代表的高温超导线材是由多种金属氧化物薄膜生长在金属基带上组成。高温超导线材的工作性能完全取决于金属基带的表面状况和各种金属氧化物薄膜的生长特性。要取得高质量的高温超导线材，对金属基带的表面，和各金属氧化物薄膜的生长，都具有非常高的要求。首先，众所周知，要使ReBCO金属氧化物表现出超导性能，其ReBCO薄膜必须是金属氧化物的晶体结构，并且这种晶体结构必须是双轴定向的。也就是说，形成薄膜的每个晶体的空间，必须在水平方向和垂直方向上都保持一致。由于ReBCO高温超导金属氧化物薄膜的这一严格要求，使得组成高温超导线材的每一个单元，都必须满足严格制定的技术要求。金属基带也不例外。在选择金属基带方面，主要考虑到的是金属基带的高温性能和一定要求的机械性能，以满足高温超导线材的工业化应用的需要。目前最常用的哈氏冶金C-276。哈氏冶金不仅在高温下表现出优异的机械性能，而且还具有很好的稳定性，和抗各种化学腐蚀的性能。对于金属基带的技术要求，最为主要的是表面粗糙度。为了最终的ReBCO超导层能够形成双轴定向生长，金属基带的表面必须是极其地平整。所有在市场上提供的基带，都必须经过表面平整处理，才可以应用于高温线材的制备。金属基带的表面平整度处理，有两种方法。一种是传统的机械抛光方法。由于机械抛光方法的速度较慢，目前最高只能达到20米/小时，远远不能满足高温超导线材工业化的需要，所以不适采用。其次就是电化学抛光方法。电化学抛光也称电解抛光，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，通以直流电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。以制备高温超导为目的的金属基带电化学抛光工艺，从2003年开始，就引起了世界范围内超导界的注意。美国专利US7,169,286提出了采用电化学工艺进行金属基带的抛光，主要解决两个问题。第一个问题是抛光后基带表面的残余颗粒。第二个问题是基带表面出现的柱状条纹结构。解决第一个问题的方法是在电化学抛光槽前增设一个低电流电解工艺，用于去除基带表面的附着物，保证进入抛光电解槽时，基带表面没有任何附着物，如颗粒或油污。从而也就保证了抛光后的基带表面不带有任何残余颗粒。解决第二个问题的方法是采用特殊的电解槽设计，使电解液的流动方向为横向流动，以消除基带表面出现的柱状条纹结构。其特殊设计包括两个部分。第一是采用横向多喷嘴装置，强制抛光液以横向流动的方式接触基带表面；第二是采用安装搅拌装置，加强抛光液的横向流动。上述技术的缺点在于：1.解决第一个问题的方法不合理。抛光后的基带表面出现残余颗粒，主要不是抛光前的清洗问题，而是抛光后的基带清洗。电化学的抛光过程是将基带表面电解过程。在此过程中，基带表面如果有颗粒或油污，都将在电解过程中溶入电解液中。如果在高电流作用下的电解过程不能去除基带表面的颗粒或油污，那么专利中所设置的在电抛光前端进行低电流电解工艺并不能起多大作用。2.解决基带表面出现柱状条纹的方法过于复杂。美国专利US2010/0016169提出了采用机械方法进行金属基带的抛光。主要解决的问题是机械抛光设备的结构设计和抛光工艺过程，并且采用通过机械抛光的基带，成功地制备了高温超导线材。其缺点在于：基带抛光处理速度太慢（20米/小时），不能满足产业化生产的需要（需要至少60米/小时）。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术目的在于提供一种电化学抛光装置和方法，该装置结构简单，可以解决基带表面出现的柱状条纹，该方法抛光效果好，且抛光处理速度快。为了实现上述目的，本专利技术的技术方案如下：一种电化学抛光装置，包括：槽体；横向穿设于所述槽体的至少一电解槽，该电解槽于所述槽体的两端分别形成入口和出口，待抛光工件横向运动于所述电解槽内；位于所述电解槽两侧的电极，该电极形成的电场屏蔽于所述电解槽内；电解液供应管路，连通于所述电解槽，并导引电解液沿所述待抛光工件的表面流动。在上述的电化学抛光装置中，所述电解液供应管路导引电解液沿与所述待抛光工件相反的运动方向流动。优选的，所述电解液供应管路连通于所述电解槽的底部，且连通位置靠近所述出口设置。在上述的电化学抛光装置中，所述电解液供应管路导引电解液纵向流动。优选的，所述电解液供应管路连通于所述电解槽的顶部，并导引电解液沿竖直方向流动于所述待抛光工件的表面。进一步的，所述电解液供应管路包括第一管路和第二管路，所述第一管路和第二管路连通于所述电解槽的顶部且分别形成于所述电解槽的两侧。本专利技术还公开了一种电化学抛光方法，包括：s1、待抛光工件抛光前的预清洗；s2、采用权1至6任一所述的抛光装置对抛光工件进行抛光；s3、待抛光工件抛光后的清洗。在上述的电化学抛光方法中，所述步骤s1具体为：先清洗油污，然后采用去离子水清洗待抛光工件，之后采用去离子水再次清洗待抛光工件，最后去除待抛光工件表面的水分。在上述的电化学抛光方法中，所述步骤s3具体为：采用去离子水清洗、碱液清洗、去离子水清洗、超声波清洗、去离子水清洗和干燥。本专利技术提出一种电化学抛光装置，该装置通过简单的电解槽及电解液供应管路设计，使得电解液沿待抛光工件的表面流动，足以消除待抛光工件表面的柱状条纹结构；本专利技术提出的一种电化学抛光方法，该方法中，在电抛光前的清洗，只需采用特制的溶液，以去除表面油污为主进行清洗；而主要的清洗应当是在电抛光后进行，去除所有的可能的表面颗粒，不仅包括原始基带表面存在的，而且包括在电抛光过程中所形成的，抛光效果好，且抛光速度快。附图说明为了更清楚地说明本专利技术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是本专利技术的一些实施例，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的附图。图1所示为本专利技术具体实施例中电化学抛光方法的方框图；图2a和图2b所示分别为本专利技术第一实施例中电化学抛光装置（单个电解槽）的立体示意图和剖视图；图3a和图3b所示分别为本专利技术第一实施例中电化学抛光装置（两个电解槽）的立体示意图和剖视图；图4a和图4b所示分别为本专利技术第一实施例中电化学抛光装置（四个电解槽）的立体示意图和剖视图；图5所示为本专利技术第二实施例中电化学抛光装置（单个电解槽）的剖视图；图6所示为本专利技术第二实施例中电化学抛光装置（两个电解槽）的剖视图；图7所示为本专利技术第二实施例中电化学抛光装置（四个电解槽）的剖视图；图8所示为待抛光工件采用第一实施例中的抛光装置抛光后的照片。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行详细的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。参图1所示，本实施例中，整个工艺可以分为三个主要部分：a.待抛光工件抛光前预清洗；b.待抛光工件电化学抛光；c.待抛光工件抛光后清洗。待抛光工件抛光前预清洗：目的在于去除市场购买的金属基带（待抛光工件）的表面杂质，包括灰尘颗粒和油污。其本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电化学抛光装置，其特征在于，包括：槽体；横向穿设于所述槽体的至少一电解槽，该电解槽于所述槽体的两端分别形成入口和出口，待抛光工件横向运动于所述电解槽内；位于所述电解槽两侧的电极，该电极形成的电场屏蔽于所述电解槽内；电解液供应管路，连通于所述电解槽，并导引电解液沿所述待抛光工件的表面流动。

【技术特征摘要】
1.一种电化学抛光装置，其特征在于，包括：槽体；横向穿设于所述槽体的至少一电解槽，该电解槽于所述槽体的两端分别形成入口和出口，待抛光工件横向运动于所述电解槽内；位于所述电解槽两侧的电极，该电极形成的电场屏蔽于所述电解槽内；电解液供应管路，连通于所述电解槽，并导引电解液沿所述待抛光工件的表面流动；所述电解液供应管路导引电解液沿与所述待抛光工件相反的运动方向流动，所述电解液供应管路连通于所述电解槽的底部，且连通位置靠近所述出口设置；或者，所述电解液供应管路导引电解液纵向流动，所述电解液供应管路连通于所述电解槽的顶部，并导引电解液沿竖直方向流动于所述待抛光工件的表面，所述电解液供应管路包括第一管路和第二管路，所述第一管路和第二管路连通于所述电解槽的顶部且分别形成于所述电解槽的两侧；所述电解液温度为40-80℃；...

【专利技术属性】
技术研发人员：庄维伟，高永超，程好，杨淑平，蔡渊，贺昱旻，
申请(专利权)人：苏州新材料研究所有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32