一种可循环使用的钛合金镜面抛光液及其制备方法技术

本发明专利技术涉及金属材料抛光技术领域，具体涉及一种可循环使用的钛合金镜面抛光液及其制备方法，所述抛光液以磨料、反应促进剂和缓蚀剂为主要原料，通过磨料的微机械摩擦配合酸性条件下反应促进剂与钛合金发生化学反应，进而快速将钛合金表面的反应产物去除，实现钛合金表面的高质量镜面处理，采用该抛光液用于钛合金表面加工取得良好的抛光效果和加工效率，并且该抛光液的安全性较高、能够循环使用。所述抛光液的制备方法简单，条件温和可控，适合于工业化生产。工业化生产。

【技术实现步骤摘要】
一种可循环使用的钛合金镜面抛光液及其制备方法


[0001]本专利技术涉及金属材料抛光
，具体涉及一种可循环使用的钛合金镜面抛光液及其制备方法。

技术介绍

[0002]钛合金具有质量轻、比强度高、耐蚀性好、耐热性好和生物相容性好等特点，被广泛应用在航空、军工、造船、化工、冶金、机械、医疗等领域。例如，钛与铝、铬、钒、钼、锰等元素组成的合金，经过热处理，强度极限可达1176.8
‑
1471Mpa，比强度达27
‑
33，与它相同强度的合金钢，其比强度只有15.5
‑
19。钛合金不仅强度高，而且耐腐蚀，因此在船舶制造、化工机械和医疗器械方面都有广泛的应用。其中耐蚀性钛合金主要用于各种强腐蚀环境的反应器、塔器、高压釜、换热器、泵、阀、离心机、管道、管件、电解槽等。随着人们对3C电子产品向轻、薄、耐腐蚀等要求发展，钛合金作为一种理想的材料，应用于3C电子产品的中框。
[0003]目前，3C电子产品对产品外观要求较高，一般要求表面进行高光处理，目前钛合金的抛光一般有化学抛光、电化学抛光以及化学机械抛光等，由于钛合金本身的耐腐蚀性能，钛合金的化学抛光、电化学抛光等一般使用氢氟酸、高氯酸等强酸和强氧化剂，对环境和操作人员带来极大的危害。现有报道的钛合金的化学机械抛光液较少，其中使用双氧水和硅溶胶的抛光液配方体系最为常见。在目前的3C加工领域内，由于抛光液的使用量大，为了节省成本，抛光液在使用过程中需循环使用以降低成本，双氧水作为易分解化学品，在使用过程中需不断的添加，且不断向空气中分解释放氧气，氧气的不断释放，在生产过程中有潜在的环境危险性。因此开发一种可循环使用、对环境友好且具有安全性能的钛合金化学机械抛光液具有重要的应用意义。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是为了解决上述现有技术的不足而提供一种可循环使用的钛合金镜面抛光液及其制备方法，所述抛光液的成分简单、使用安全性高，用于钛合金的表面抛光加工时，抛光效果好且效率高，能够循环使用；所述抛光液的制备方法简单、条件温和可控，适合于工业化生产。
[0005]本专利技术的目的通过下述技术方案予以实现：一种可循环使用的钛合金镜面抛光液，包括如下重量百分比的原料：
[0006]磨料
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20
‑
50％；
[0007]反应促进剂
ꢀꢀꢀ
0.1
‑
2％；
[0008]缓蚀剂
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
0.2
‑
1％；
[0009]其余为去离子水。
[0010]优选的，所述抛光液的pH为2
‑
4。
[0011]优选的，所述抛光液还包括PH调节剂，所述PH调节剂为氢氧化钾或硝酸。通过PH调节剂的加入调节和维持抛光液体系的PH环境。
[0012]优选的，所述磨料的粒径为20
‑
140nm。
[0013]钛合金作为一种具有优异的耐腐蚀性能的合金，主要是因为在空气或含氧介质中，钛或钛合金的表面会快速形成一层致密且附着力强的氧化膜。本专利技术所述抛光液处于酸性条件下，通过采用反应促进剂中的氢离子被还原为氢原子，吸附在钛表面，并进入钛晶格间隙中生成TiH
1.5
，进而破坏钛表面致密氧化膜的形成，从而使反应促进剂与钛发生反应；通过磨料的微机械摩擦以及反应促进剂与钛的反应共同作用，能够快速将反应促进剂与钛表面反应产生的产物去除，提高钛合金表面的抛光质量，提高钛表面反应产物的去除速率；通过采用缓蚀剂控制该反应速率，协调该化学反应速率和物理机械去除之间的平衡，从而实现钛合金表面的高质量镜面处理，提升抛光效果及效率。
[0014]优选的，所述反应促进剂为具有还原性质的酸。更优选的，所述反应促进剂为亚磷酸、亚硝酸、次磷酸、草酸、甲酸或乳酸中的至少一种。通过上述反应促进剂的加入，使抛光液处于酸性条件下使反应促进剂中的氢离子被还原为氢原子，吸附到钛表面并进入钛晶格间隙中生成TiH1.5，破坏钛表面的氧化膜形成，使反应促进剂与钛表面发生反应。
[0015]优选的，所述缓蚀剂为硝酸钠、硅酸钠、钼酸铵、钨酸钠、聚磷酸钠、巯基苯并噻唑、苯并三氮唑或油酸三乙醇胺中的至少一种。
[0016]优选的，所述磨料为纳米硅溶胶或纳米氧化钛中的至少一种。作为本专利技术更优选的，所述磨料为纳米硅溶胶与纳米氧化钛以质量比为1:3
‑
4混合组成的混合物。
[0017]当抛光液应用于钛合金的抛光处理时，磨料作为抛光液最主要的成分对抛光效果及抛光速率的影响较大。在本专利技术中，所述磨料为纳米硅溶胶与纳米氧化钛以质量比为1:3
‑
4混合组成的混合物，其中，纳米硅溶胶的硬度较小、分散性好、并且能达到较高的平整度。而纳米氧化钛的加入能够提高磨料的硬度，使磨料与钛合金表面的微机械摩擦作用相当，既不会造成钛合金表面损伤，又能提高抛光的加工效率，有效缩短抛光的加工时间。纳米硅溶胶和纳米氧化钛均为纳米级别水平，颗粒细且均匀，分散性好，有效增强钛合金的镜面处理效果。
[0018]具体地，在本专利技术中，所述纳米硅溶胶的制备包括如下步骤：
[0019]A1、将正硅酸乙酯加入到无水乙醇中，超声处理3
‑
5min，再加入去离子水和分散剂，继续超声处理3
‑
5min得到预混液；
[0020]A2、向步骤A1所得的预混液中滴加稀硝酸，调节溶液PH为2
‑
4，加热至80
‑
100℃，并在80
‑
100℃下保持反应2
‑
4h，反应结束后降低温度至室温。
[0021]A3、向步骤A2所得的产物中加入等体积的无水乙醇和去离子水，搅拌均匀，加热至60
‑
65℃，再缓慢滴加硅烷偶联剂，继续搅拌3
‑
5h，冷却后即得到所述纳米硅溶胶。
[0022]优选的，在上述步骤A1中，所述正硅酸丁酯、无水乙醇、去离子水与分散剂的摩尔比为1:5
‑
6.5:7
‑
8:0.03
‑
0.06，所述分散剂为聚乙烯比咯烷酮。
[0023]通过上述制备步骤得到的纳米硅溶胶粒径分布均匀，致密性和稳定性高，并且能够在钛合金表面铺展，平整度高。通过溶液pH调节使所述纳米硅溶胶呈酸性，进而使纳米硅溶胶作为磨料与反应促进剂配合时，有助于提高抛光效果和效率。本专利技术所述纳米硅溶胶的致密度较高，抛光过程中不容易碎裂，稳定性较好，能够循环使用，提高了抛光液的寿命。
[0024]在本专利技术中，所述纳米氧化钛的制备包括如下步骤：
[0025]S1、将无水乙醇缓慢加入至酞酸丁酯中，再加入冰醋酸，搅拌均匀配制成溶液A，备
用；
[0026]S2、将去离子水加入到无水乙醇中搅拌均匀配置成溶液B，备用；
[0027]S3、将步骤S1所得的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种可循环使用的钛合金镜面抛光液，其特征在于：包括如下重量百分比的原料：磨料
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20
‑
50％；反应促进剂
ꢀꢀꢀꢀ
0.1
‑
2％；缓蚀剂
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
0.2
‑
1％；其余为去离子水。2.根据权利要求1所述的一种可循环使用的钛合金镜面抛光液，其特征在于：所述抛光液的pH为2
‑
4。3.根据权利要求1所述的一种可循环使用的钛合金镜面抛光液，其特征在于：所述抛光液还包括PH调节剂，所述PH调节剂为氢氧化钾或硝酸。4.根据权利要求1所述的一种可循环使用的钛合金镜面抛光液，其特征在于：所述磨料的粒径为20
‑
140nm。5.根据权利要求1所述的一种可循环使用的钛合金镜面抛光液，其特征在于：所述反应促进剂为具有还原性质的酸。6.根据权利要求5所述的一种可循环使用的钛合金镜面抛光液，...

【专利技术属性】
技术研发人员：唐传梅，易利金，孙天翔，
申请(专利权)人：深圳市拍档科技有限公司，
类型：发明
国别省市：