用于对钛合金进行电抛光的新型电解液制造技术

本发明专利技术涉及用于对金属表面(特别是工件、特别是由钛或钛合金例如镍钛合金制成的工件)进行电抛光的电解液。本发明专利技术进一步涉及使用该电解液进行电抛光的方法。电解液进行电抛光的方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于对钛合金进行电抛光的新型电解液
[0001]本专利技术涉及用于对金属表面(特别是工件、特别是由钛或钛合金例如镍钛合金制成的工件)进行电抛光的电解液(electrolyte)。本专利技术进一步涉及使用该电解液进行电抛光的方法。
[0002]电化学抛光用于产生高度纯净的金属表面，并使金属表面光滑和去毛刺。在微观范围内的光滑还可实现经这样处理的表面的光亮(shining)。此外，电抛光能够移除在外部材料层中的潜在应力。
[0003]已知的电解液通常包含强无机酸(例如硫酸)、三氯乙酸、膦酸、或者氨基磺酸(amidosulfonic acid)。由于酸的侵蚀性，因此，基于这些酸的电解液在职业健康和安全性方面存在问题。该缺点不太明显的一个变体是甲磺酸与膦酸的混合物。然而，该变体是非常昂贵的。
[0004]EP1923490A2介绍了这样的电解液体系，其包含甲磺酸和醇类组分。该醇类组分是通式C
n
H
2n
(OH)2(其中n＝2
‑
6)的脂族二元醇和通式C
m
H
2m
‑1OH(其中m＝5
‑
8)的非环状醇。在示例性实施方式中，表明，甲磺酸的含量为至少20％。通常，条件是，甲磺酸的含量可高达95％。这样的量从职业健康和安全性的角度来看是非常成问题的，且需要特殊的处理和辨识。此外，高含量的甲磺酸导致高的成本。
[0005]由此出发，本申请的目的是提供在职业健康和安全性方面没有问题的成本有效的电解液。
[0006]因此，本专利技术涉及用于对金属工件(特别是由钛或钛合金制成的金属工件)进行电抛光的电解液，其具有低含量的酸，此外，其能够成本有效地制得。本专利技术进一步涉及用于电抛光的方法、且涉及本文所提出的电解液用于对金属工件进行电抛光的用途。
[0007]提出了电解液，其包含以下组分或者由以下组分构成：
[0008]‑
甲磺酸；和
[0009]‑
超过一种的多羟基醇。
[0010]根据本专利技术，条件是，甲磺酸的含量最高达或低于15体积％。此外，根据本专利技术，条件是，多羟基醇包含至少一种二元醇以及至少一种高级多元醇，其中，该至少一种二元醇占20至65体积％的含量，并且该至少一种多元醇占20至65体积％的含量。
[0011]所有的组分加起来为100体积％。
[0012]这样的电解液不是基于用作溶剂的甲磺酸的，而是仅包括小比例(部分，fraction)的该酸，而多羟基醇则是以大量过量的形式存在。以该方式，可由此避免身体部位或表面上的直接酸烧伤。
[0013]在本文所提出的电解液的优选实施方式中，甲磺酸占低于10体积％，且特别是1至7体积％。在进一步的实施方式中，本文所提出的电解液具有高于1体积％且低于5体积％的甲磺酸含量。在后一范围内，这样的电解液不再必须带有“腐蚀性”标志，而是仅带有感叹号。在特别优选的实施方式中，本文所提出的电解液具有高于2.5体积％且低于5体积％的甲磺酸含量。由于甲磺酸仅以非常低的比例(fraction)用作部分组分，因此，当谈到成本时，该电解液优于所有其它电解液，这是因为，采用低至1体积％的甲磺酸浓度，也能达到非
常良好的结果。最高达15％的较高含量的甲磺酸产生的优点是电解液的保留时间可保持为高的；然而，由于甲磺酸的高的价格，因此，这样的混合物涉及较高的成本。
[0014]此外，本文所提出的电解液以20至65体积％的含量包含二元醇。二元醇可为通式C
n
H
2n
(OH)2(其中n＝2
‑
5)的脂族二元醇。在一个实施方式中，二元醇占30至60体积％的体积百分比。在进一步的实施方式中，二元醇占35至45体积％的体积百分比。在进一步的实施方式中，二元醇占高于50至62.5体积％的体积百分比。二元醇可选自包含以下的组或由以下构成的组：1,2
‑
丙二醇、1,3
‑
丙二醇、乙二醇、1,2
‑
丁二醇、1,3
‑
丁二醇、1,4
‑
丁二醇、2,3
‑
丁二醇、1,2
‑
戊二醇、1,3
‑
戊二醇、1,4
‑
戊二醇、1,5
‑
戊二醇、2,3
‑
戊二醇、2,4
‑
戊二醇。二元醇优选地选自乙二醇、1,4
‑
丁二醇、和1,2
‑
丙二醇。特别地，后两种二元醇的优点是这些二元醇可作为溶剂廉价地获得且没有传送困难。此外，还可使用主要为液体的二元醇的聚合物作为“二元醇”。特别地，可使用主要为液体的较低级的聚乙二醇(PEG)，特别地直至PEG 600，例如PEG 200、PEG 300或PEG 400。
[0015]此外，本文所提出的电解液以20至65体积％的体积百分比包含多元醇。本文中的多元醇是包含超过两个OH基团的醇，即，比二元醇更高级的多元醇。在一个实施方式中，多元醇占30至60体积％的体积百分比。在进一步的实施方式中，多元醇占35至45体积％的体积百分比。在进一步的实施方式中，多元醇占高于50至62.5体积％的体积百分比。最低级的多元醇是丙三醇，但也可使用包括线型C4至C8碳链的高级多元醇。此外，多元醇可选自以下三元醇之一：1,2,3
‑
丁三醇、1,2,4
‑
丁三醇、1,2,5
‑
戊三醇、1,3,4
‑
戊三醇、1,3,5
‑
戊三醇。在一个实施方式中，多元醇选自包括线型C3至C5碳链的三元醇。
[0016]多元醇(且特别是丙三醇)的优点是电解液呈现更高的粘度。该增大的粘度导致在工件表面上形成稳定的电化学界面。这导致该过程变成扩散控制的过程，该过程原本是通过局部电流密度进行控制的(局部电流密度尤其取决于相对于阴极的距离)。因此，在待处理的工件的任何位置处，所述过程不能变得比金属离子通过电化学界面的扩散速率更快。因此，获得了无缺陷的界面。这意味着可实现最高品质的电抛光。此外，在本文所提出的组分界限中，可通过改变各种多羟基醇的含量来有针对性地设定电解液的粘度，而不改变抛光结果。粘度原本仅可通过添加其它辅助物质来设定。这通过本文所提出的电解液而得以免除(eliminate)。本文所提出的电解液的另一个优点是电解液具有高的耐热性。这也能够用于在升高的温度下实施电抛光过程，从而可显著地降低电抛光过程的持续时间。
[0017]另一个优点可为本文所使用的材料以液体形式存在且容易地彼此混溶。这使得无需使用额外的溶剂。
[0018]在优选的实施方式中，多元醇是丙三醇。与仅基于乙二醇的电解液相比，丙三醇的添加允许待抛光的组件的表面相当地更均匀地被移除，很大程度上与相对于阴极的距离无关。当对大量具有丝状结构(filigree structure)的工件进行电抛光时，这是尤其有利的，这是因为，即便是丝状结构的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.电解液，包含以下组分或者由以下组分构成：
‑
甲磺酸；和
‑
超过一种的多羟基醇，甲磺酸的含量低于15体积％，且此外，多羟基醇包含至少一种二元醇和至少一种多元醇，特征在于，该至少一种二元醇占20至65体积％，和该至少一种多元醇占20至65体积％。2.根据权利要求1的电解液，其中，甲磺酸的含量在高于1体积％且低于5体积％的范围内。3.根据前述权利要求的任一项的电解液，其中，二元醇选自包含以下的组或由以下构成的组：1,2
‑
丙二醇、1,3
‑
丙二醇、乙二醇、1,2
‑
丁二醇、1,3
‑
丁二醇、1,4
‑
丁二醇、2,3
‑
丁二醇、1,2
‑
戊二醇、1,3
‑
戊二醇、1,4
‑
戊二醇、1,5
‑
戊二醇、2,3<...

【专利技术属性】
技术研发人员：R利奇科，
申请(专利权)人：百多力股份公司，
类型：发明
国别省市：