一種基于化學鍍拋光復合工藝的高光潔金屬表面制備方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種基于化學鍍拋光復合工藝的高光潔金屬表面制備方法，屬于金屬表面處理技術領域。
【背景技術】
[0002]現有的金屬表面拋光技術包括機械拋光、流體拋光、磁研磨拋光、超聲波拋光、化學拋光和電解拋光等。其中，機械拋光、流體拋光、磁研磨拋光和超聲波拋光通過摩擦切削作用去除金屬表面微凸體來降低金屬表面粗糙度；上述拋光方式中，機械拋光中超精研拋光技術的拋光精度最高，金屬表面粗糙度Ra為0.008 μ m，但其缺點為材料去除率低、拋光效率低。化學拋光和電解拋光通過化學拋光液與金屬表面發生腐蝕反應，生成的粘性物質附著在金屬表面，阻礙化學反應，但凸處厚度薄，凹處厚度厚，因此，先腐蝕凸處，凹處得到保護，提高拋光效率，但化學拋光金屬表面一般所達到的粗糙度為10 μ m，電化學拋光金屬表面所達到的粗糙度為I ym，粗糙度等級低。在某些對金屬表面要求極高的工程應用領域中，例如，利用光干涉法測量金屬試樣與玻璃盤間油膜厚度時，油膜厚度為十幾納米至幾十納米，金屬試樣表面粗糙度、光潔度、整平性、反射率等都對測量結果有影響，而現有拋光工藝無法填補微凹處，需要利用機械、化學方法去除微凹處周圍材料，達到無缺陷表面的超鏡面狀態，不僅付出大量時間，還要防止過度拋光而暴露金屬晶體缺陷，因此現有拋光工藝無法完成高精密、高光潔金屬表面的高效制備。
【發明內容】
[0003]本發明通過利用化學鍍和機械拋光的協同作用，一邊沉積金屬單質填補微凹處，一邊機械拋光去除微凸處不必要沉積的金屬單質，解決了上述問題。
[0004]本發明提供了一種基于化學鍍拋光復合工藝的高光潔金屬表面制備方法，所述制備方法為將化學鍍及拋光復合液加在機械拋光后的金屬表面上進行拋光。
[0005]本發明所述化學鍍及拋光復合液優選為化學鍍溶液與納米拋光顆粒的混合液。
[0006]本發明所述納米拋光顆粒優選為粒度< 1nm的金剛石或三氧化二鋁。
[0007]本發明所述化學鍍溶液與納米拋光顆粒的重量比優選為1:0.02?0.05。
[0008]本發明所述化學鍍溶液優選為主鹽硝酸銀溶液與還原劑葡萄糖溶液、主鹽氯化亞錫溶液與還原劑三氯化鈦溶液或主鹽硫酸鎳溶液與還原劑次亞磷酸鈉溶液。
[0009]本發明利用化學鍍原理，協同機械拋光，對機械拋光后的金屬表面微凹處缺陷進行填補修飾。化學鍍是一個無外加電場的電化學過程，此過程中還原主鹽金屬陽離子所需要的電子由還原劑提供，化學鍍及拋光復合液不與拋光金屬表面發生反應，由于化學鍍及拋光復合液加在機械拋光后的金屬表面上，金屬回轉運動攪動化學鍍及拋光復合液，防止納米拋光顆粒的沉淀，同時金屬回轉運動也促使化學鍍及拋光復合液包裹在拋光金屬表面，因拋光金屬表面活性原子的催化作用，化學鍍及拋光復合液發生氧化還原反應，生成單質金屬；同時金屬與拋光布發生摩擦，化學鍍及拋光復合液作為偶電層會出現電子轉移，促進化學反應進行，加快析出的金屬單質不斷的向金屬表面沉積；在納米拋光顆粒的機械拋光作用下，微凸處沉積的金屬因摩擦切削作用被拋除，微凹處因機械拋光作用小，而不斷的被沉積金屬所填補。
[0010]本發明拋光布與金屬拋光面的接觸壓力優選為40?200g/cm2。
[0011]本發明拋光布回轉速度優選為30?90r/min。
[0012]本發明所述拋光金屬轉速優選為600?1500r/min。
[0013]本發明拋光溫度優選為20?80°C。
[0014]本發明所述制備方法優選為包括如下步驟:
[0015]粗拋光:米用磨輪將金屬表面拋光；
[0016]精拋光:將拋光液加在粗拋光后的金屬表面上進行拋光；
[0017]化學鍍復合拋光:將化學鍍及拋光復合液加在精拋光后的金屬表面上進行拋光。
[0018]本發明所述粗拋光步驟進一步優選為采用粒度< 300nm的金剛石塑膠磨輪將金屬表面20?50°C拋光3?5min，拋光時向接觸面持續滴加蒸餾水，所述金剛石塑膠磨輪與金屬拋光面的接觸壓力100?300g/cm2，金屬轉速為600?1500r/min。
[0019]本發明所述精拋光步驟進一步優選為將pH值8?14、濃度10?50wt%、粒度10?300nm的膠體金剛石拋光液加在粗拋光后的金屬表面上采用拋光布進行由大粒度膠體金剛石拋光液至小粒度膠體金剛石拋光液分段拋光，各段20?50°C拋光5?15min，所述拋光布與金屬拋光面的接觸壓力50?200g/cm2，所述拋光布回轉速度為30?90r/min，清洗。
[0020]本發明所述拋光布優選為真絲絨拋光布、合成革拋光布或聚氨酯拋光布。
[0021]本發明有益效果為可以快速得到高光潔的金屬表面。
【具體實施方式】
[0022]下述非限制性實施例可以使本領域的普通技術人員更全面地理解本發明，但不以任何方式限制本發明。
[0023]實施例1
[0024]—種基于化學鍍拋光復合工藝的高光潔金屬表面制備方法，所述制備方法包括如下步驟:
[0025]粗拋光:采用粒度為300nm的金剛石塑膠磨輪將金屬表面30°C拋光4min，拋光時向接觸面持續滴加蒸餾水，所述金剛石塑膠磨輪與金屬拋光面的接觸壓力300g/cm2，金屬轉速為 1500r/min ；
[0026]精拋光:先將pH值8、濃度30wt%、粒度250nm的膠體金剛石拋光液加在粗拋光后的金屬表面上，采用真絲絨拋光布進行30°C拋光lOmin，所述真絲絨拋光布與金屬拋光面的接觸壓力為200g/cm2，所述真絲絨拋光布回轉速度為1500r/min ;再將pH值8、濃度30wt%、粒度10nm的膠體金剛石拋光液加在粗拋光后的金屬表面上采用真絲絨拋光布進行30°C拋光lOmin，所述真絲絨拋光布與金屬拋光面的接觸壓力為150g/cm2，所述真絲絨拋光布回轉速度為1000r/min ;然后將pH值8、濃度30wt%、粒度50nm的膠體金剛石拋光液加在粗拋光后的金屬表面上采用真絲絨拋光布進行30°C拋光lOmin，所述真絲絨拋光布與金屬拋光面的接觸壓力為100g/cm2，所述真絲絨拋光布回轉速度