钛及钛合金抛光液

本品钛及钛合金抛光液选择在机械抛光后增加一步电解抛光，补充了机械抛光的缺陷，使素材表面更加均匀，光亮度更高，甚至产生镜面光的效果。下面专家来科普钛及钛合金抛光液的专业配方知识。

制备方法
      将各组分混合均匀即为抛光液。

原料配伍
      本品各组分g/L配比范围为:乳酸200~450(体积)、甲醇 300~500(体积)、丙三醇 30~50(体积)、氟的无机盐3~6、光亮剂1~12、水加至 1L。

在本品中，抛光液选用了相对黏性低的乳酸，使电流密度较低，阳极溶解缓慢，以达到缓慢抛光的目的。同时，所述乳酸是一种弱电解质，在溶液中可以电离出氢离子。在抛光过程中，随着反应的进行，氢离子会消耗，浓度会降低，乳酸则可以电离出氢离子补充反应中消耗的氢离子。当乳酸的含量小于 200mL/L，抛光速率太慢，需要的时间太长；当乳酸的量大于450mL/L时，抛光得到的镜面光效果差。

所述甲醇的主要作用是作为溶剂，使用甲醇作为溶剂可以最大限度减少溶液中水分的含量，因为水分的存在会增加钛合金表面钝化膜的稳定性，不利于抛光的进行。但是当甲醇的浓度小于300ml/L，抛光液中水分所占的比例相对较大，钛合金表面的钝化膜相对会比较稳定，因此如上所说，不利于抛光的进行，当甲醇的浓度大于500mL/L时，甲醇作为溶剂，会使抛光液中其余的有效成分的浓度降低，不利于抛光的进行。

所述丙三醇是缓蚀剂，从丙三醇的分子结构式看，极性机体上的氧元素为共用的电子对与酸液中的氢离子成键形成阳离子并吸附在钛或钛合金的表面腐蚀微电池的阴极区域，改变了钛合金表面的双层电子结构，提高了钛合金离子化过程的活化能，而非极性基团远离金属表面作定向排布，形成一层疏水的薄膜，产生了覆盖效应。成为氢离子扩散的屏障，因而增加了氢离子的还原电位，即产生了阴极极化而降低腐蚀，这样就使腐蚀反应在一定程度上受到抑制，起到缓蚀剂的作用。经过大量试验发现，丙三醇浓度在30~50mL/L范围内，钛及钛合金表面不产生抛光纹路，镜面光的效果最好。

所述氟的无机盐为氟化钡、氟化钠、氟化钾中的一种或多种。所述抛光液中的氟离子能与钛表面形成的氧化膜发生反应，使其迅速活化。且氟离子与钛离子的络合物稳定性很强，能够紧密吸附在钛及钛合金的表面，使钛及钛合金与空气隔绝，抑制氧化膜的产生。当氟的无机盐的浓度小于3g/L，氟离子在抛光液中的浓度相对较低，不能快速有效地去除钛和钛合金表面的氧化膜，不利于抛光的进行;当氟的无机盐的浓度大于6gL，氟离子过量，对实验效果变化不明显。

所述光亮剂为糖精、明胶、硬脂酸钠、苯并三氮唑等中的一种或多种。所述光亮剂的作用是使钛及钛合金的表面更光亮，能够得到光亮的镜面效果。当光亮剂的浓度小于3g/L，不利于钛及钛合金表面的出光;当光亮剂的浓度大于12g/L，对产品的出光效果没有明显的提升。
产品应用，
本品主要应用于钛及各种型号的钛合金，如TC4、TA15、TA10、TB6的抛光。

本品还提供了一种钛及钛合金的抛光方法。其中，先将钛或钛合金进行机械抛光，然后进行电解抛光，所述电解抛光的抛光液为本品所述的抛光液。

本品提供的抛光方法是利用机械抛光和电解抛光的有效结合，同时电解抛光的抛光液是本品所述的抛光液，使钛合金基体表面无抛光纹路并且达到镜面光的效果。

根据本品提供的抛光方法，在优选情况下，所述电解抛光是将待抛光的钛或钛合金作为阳极，钛板作为阴极进行电解抛光，所述电解抛光的温度为20~30℃，电流度为10~30A/dm，抛光时间为10~20min。

电解抛光的温度对抛光过程有很大的影响，当温度低于20℃时，抛光液的黏度较高，金属溶解慢，溶液的导电性不好，达不到好的抛光效果;电解抛光的温度升高，抛光液的黏度低，金属溶解速度加快，效率高。但若温度高于30℃时，易使金属表面产生腐蚀麻点而降低抛光质量。电流密度对抛光件表面的粗糙度的影响也非常敏感，随着电流密度的增加，腐蚀速度增大，抛光质量提高，电流密度低于10A/dm，抛光质量下降。但是若电流密度高于30A/dm'，将导致阳极析出大量的氧气，同时产生的热量不能及时扩散，电极表面的温度很快升高，导致金属表面产生麻点，影响表面的光亮度。

根据本品提供的抛光方法，在优选情况下，所述阴极与阳极表面积之比为(1~4):1。阴极表面积大于阳极表面积，有利于提高电流利用率，有助于提高抛光的效果，但是如阴极面积过大，即大于阳极表面积的4倍，导致电流效率过高，致使素材表面发生过腐蚀，则起不到抛光的效果。

所述机械抛光是将钛或钛合金先用粗布轮进行粗抛，然后用风轮进行半精抛，最后用白布轮进行精抛，进行抛光可以去除钛或钛合金本身在铸过程产生的毛刺、氧化皮等，减小表面的粗糙度，提高表面光亮效果，并增强后续电镀的结合力。

根据本品提供的抛光方法，在优选情况下，将经电解抛光处理后的钛或钛合金用无水乙醇清洗2~5min后取出，即可得到表面平整光亮的镜商抛光效果，可以直接进行后续的电镀处理工序。

产品特性
       本品的抛光液中不含有氢氟酸，不会产生对人体不利的挥发物质及强烈刺激性气味，是一种环保安全的抛光液，使用本品的抛光液对钛及钛合金进行抛光，可以使钛及钛合金表面不产生纹路可以得到镜面光的效果。本品中机械抛光部分选用了特定的抛光轮行初步处理，去除素材表面的毛刺、氧化膜等。传统的机械抛光很容易使素材表面产生抛光纹，严重影响素材表面的外观效果。本品选用机械抛光虽然可以在一定程度上减少抛光纹的产生，但是仍不能完消除抛光纹。故本品选择在机械抛光后增加一步电解抛光，补充了机械抛光的缺陷，使素材表面更加均匀，光亮度更高，甚至产生镜面光的效果。采用本品抛光方法处理后的钛及钛合金基体表面平整光亮进行后续的电镀工艺，得到的电镀层覆盖均匀，结合力好，金属光泽度高，表面呈镜面光效果。

本文转载自《抛光剂——配方与生产》编著    李东光

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