一种Ni-Ti合金电化学抛光液及抛光方法

摘要

本发明公开了一种Ni‑Ti合金抛光液及抛光方法，属于表面技术领域。将高氯酸、冰醋酸、一元醇、多元醇以1：17：（2.1~2.5）：（0.4~0.9）的浓度配比配置溶液Ⅰ；在溶液Ⅰ中添加4~10g/L的光亮剂配置成电化学抛光液。具体抛光流程为：砂纸打磨预处理—去离子水超声清洗—丙酮超声清洗—吹干—电化学抛光—去离子水超声清洗—丙酮超声清洗—烘干封闭保存。抛光方法为：电流密度i=0.8~1.2A/cm2、电极间距d=10~15mm、抛光时间t=100~160s、抛光温度T=5~15℃，搅拌速度120~240r/min。电化学抛光后Ni‑Ti合金表面光亮度显著提升，达镜面效果；表面粗糙度值介于30~35nm之间；表面平整光亮、呈疏水性。该抛光方法工艺简单、加工效率高、抛光液重复性良好，且废液易处理无污染，具有良好的应用前景和应用价值。

权利要求

1.一种适用于Ni-Ti合金的电化学抛光液的使用方法，其特征在于，抛光工艺包括如下步骤：（1）400#—2000#砂纸逐级打磨预处理；

（2）去离子水超声清洗5min—10min；

（3）丙酮超声清洗5min—10min；

（4）吹干；

（5）电化学抛光；

（6）去离子水超声清洗5min—10min；

（7）丙酮超声清洗5min—10min；

（8）封闭保存；

所述电化学抛光工艺的参数如下：将高氯酸、冰醋酸、一元醇、多元醇按照体积比1：17：（2.1 2.5）：（0.4 0.9）的配比配置溶液Ⅰ；在溶液Ⅰ中添加4g/L 10g/L的光亮剂配置成电化~ ~ ~学抛光液；

电流密度i=0.8 1.2A/cm2、电极间距d=10 15mm、抛光时间t=100 160s、抛光液温度T=5~ ~ ~ ~

15℃，抛光液搅拌速度120 240r/min。

~

2.根据权利要求1所述的电化学抛光液的使用方法，其特征在于：阴阳极面积比为(1~

3):1。

说明书

一种Ni-Ti合金电化学抛光液及抛光方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种用于Ni-Ti合金的电化学抛光液及其抛光方法，属于表面技术领域。

背景技术

[0002] Ni-Ti形状记忆合金是在某一设定温度下，能够克服自身形变恢复原始形状的一种合金材料。因其特有的形状记忆特性、良好的超弹性和生物相容性以及低密度、无磁性、抗蚀性等优势，广泛的应用于机械电子、航空航天、能源交通、石油化工等领域。此外，Ni-Ti合金因其卓越的形状记忆效应和抗蚀性在生物医学领域应用颇广。作为医用金属材料，必须对其表面进行抛光处理，以获得良好的抗蚀性和生物相容性。

[0003] 目前针对于Ni-Ti形状记忆合金常用的抛光方法有机械抛光和电化学抛光。与机械抛光相比，电化学抛光具有加工时间短、生产效率高、重复性良好、操作简单、劳动强度小等优点，且电化学抛光可以加工机械抛光难以加工的硬脆材料、软质材料、薄壁材料、复杂型面工件和细小零件等，经电化学抛光的工件表面不存在擦痕、变形、冷作硬化层、金属废屑和磨料磨粒嵌入金属表面等问题。

[0004] 在已公布的Ni-Ti合金的电化学抛光技术中，电化学抛光水平很难将Ni-Ti合金表面粗糙度降低至80nm以内。此外，电化学抛光工艺参数通用性差、部分抛光液中含有铬离子，污染环境。因此需要一种工艺简单、清洁高效的电化学抛光液。

发明内容

[0005] 针对上述问题，本发明旨在提供一种操作简单、清洁高效、抛光质量优良的电化学抛光液及其抛光方法。

[0006] 为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：在高氯酸—冰醋酸基液中加入多种醇类及光亮剂；将高氯酸、冰醋酸、一元醇、多元醇按照1：17：（2.1 2.5）：（0.4 0.9）的浓度~ ~配比配置溶液Ⅰ；在溶液Ⅰ中添加4g/L 10g/L的光亮剂配置成电化学抛光液；所述的一元醇~
为甲醇、乙醇、丁醇、等含有单羟基醇类，多元醇为乙二醇、丙二醇、三羟甲基丙烷等多羟基醇类；光亮剂为葡萄糖、淀粉、蔗糖、糖精等糖类物质。各添加剂在所述的浓度范围内均可实现有效的电化学抛光。

[0007] 在所述的电化学抛光液中，电化学抛光工艺为电流密度i=0.8 1.2A/cm2、电极间~距d=10 15mm、抛光时间t=100 160s、抛光液温度T=5 15℃，抛光液搅拌速度120 240r/min，~ ~ ~ ~
阴阳极面积比为（1 3）：1，可实现Ni-Ti有效的电化学抛光。
~

[0008] 所述抛光方法包括如下步骤：

[0009] （1）400#—2000#砂纸逐级打磨预处理；

[0010] （2）去离子水超声清洗5min—10min；

[0011] （3）丙酮超声清洗5min—10min；

[0012] （4）吹干；

[0013] （5）电化学抛光；

[0014] （6）去离子水超声清洗5min—10min；

[0015] （7）丙酮超声清洗5min—10min；

[0016] （8）封闭保存。

[0017] 本发明具有以下优点。

[0018] 1.本发明具有工艺简单、抛光效率高、抛光质量好等优点，电化学抛光后Ni-Ti合金表面粗糙度大幅降低，表面粗糙度值在30 35nm之间，表面平整均匀、光亮如镜，且电化学~抛光的Ni-Ti合金抗蚀性提高，表面呈疏水特性。

[0019] 2.高氯酸作为强氧化剂用于溶解金属基材生成可溶性盐类，是抛光液的主要成分；高氯酸作为强电解质，可提高电流密度，加快金属基材溶解，提高加工效率。

[0020] 3.冰醋酸作为溶剂用于溶解电化学抛光过程中生成的可溶性盐类，起稳定剂和光亮剂的双重作用，亦可调节电化学抛光液粘度，羧基-COOH起缓蚀作用。

[0021] 4.冰醋酸凝固点为16.6℃，抛光温度过低时，会导致溶液凝固。添加一定组分的一元醇可降低抛光液的凝固点，使电化学抛光能够在较低的温度下顺利进行；其所含的羟基-OH也能起到调节PH和缓蚀的作用。

[0022] 5. 在电化学抛光过程中，多元醇可调节抛光液的粘度，且在阳极处产生吸附效应，形成吸附膜，辅助电化学抛光进行，改善抛光质量。

附图说明

[0023] 图1为电化学抛光后的Ni-Ti合金表面形貌图像，其中(a)电化学抛光前50倍微观形貌，(b)电化学抛光后2000倍微观形貌。

[0024] 图2为电化学抛光后的Ni-Ti合金三维形貌图及表面粗糙度分析。

[0025] 图3为电化学抛光后的Ni-Ti合金表面接触角示意图。

具体实施方式

[0026] 下面结合具体实施例对本发明做进一步描述说明。

[0027] 对尺寸为10mm×10mm×3mm的Ni-Ti合金板材进行电化学抛光处理；

[0028] （1）将高氯酸、冰醋酸、一元醇、多元醇按照1：17：（2.1 2.5）：（0.4 0.9）的浓度配~ ~比配置成溶液Ⅰ；在溶液Ⅰ中添加4g/L 10g/L的光亮剂配置成电化学抛光液配置电化学抛光~
液，经超声辅助搅拌均匀后方可使用；

[0029] （2）Ni-Ti合金试件采用400#至2000#砂纸逐级打磨，打磨后的试件依次在去离子水、丙酮中各超声清洗10min后吹干备用。

[0030] 将清洗好的Ni-Ti合金试件同直流电源正极相连，相同材料做阴极同直流电源负极相连，阴阳极面积为2:1，两极同时完全浸入盛有上述抛光液的电解池中进行电化学抛光加工，电解抛光池以恒温水浴槽控温，电流密度i=0.8 1.2A/cm2、电极间距d=10 15mm、抛光~ ~时间t=100 160s、抛光温度T=5 15℃，搅拌速度120 240r/min。电化学抛光后的Ni-Ti合金~ ~ ~
试件依次在去离子水、丙酮中各超声清洗10min，并吹干封存，可达到平整光亮的电化学抛光效果。

[0031] 本发明的所述的实例仅是为了清楚说明本发明所作的举例，而并非是对本发明实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，还可在上述说明的基础上做出其他不同形式的变化或变动，这里无需也无法对所有实施方式予以穷举，而这些属于本发明的精神所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之内。