环保型铜和铝表面的电化学抛光

摘要

电化学抛光具有抛光效果好、效率高等特点,尤其对于形状复杂的工件来讲,是一种很好很有效的表面处理方法,已在工业上得到了广泛的应用。然而现有铝、铜的电化学抛光液存在抛光效果差、成本高、污染环境等状况。针对这一实际,本文采用电化学极化的方法,通过正交试验对铝、铜的电化学抛光液及工艺进行研究。成功研制出了抛光效果好、速度快、无污染、低成本的电化学抛光液配方及抛光工艺参数。利用SEM、EDS等手段分析了试样抛光后的表面形貌及元素组成,通过显微硬度计、恒电位仪等设备分析抛光前后显微硬度和耐蚀性的变化,同时研究了铝、铜电化学抛光液各成分以及抛光工艺参数对抛光效果的影响。通过试验获得铝的电化学抛光最佳配方为：氢氧化钠16g/L、碳酸钠100g/L、磷酸三钠65g/L、草酸铵4g/L、酒石酸钠2g/L、EDTA-2Na6g/L,抛光的工艺参数为：电流密度44A/dm2、抛光温度80℃、抛光时间30min、搅拌250r/min。采用该配方和工艺参数进行电化学抛光后的铝试样表面粗糙度可达到0.05μm,表面光泽度达到88.5％,表面显微硬度由抛光前的64.5HV降低至36.5HV,抛光后试样耐蚀性增强,自腐蚀电位由-0.8V升高到-0.7V；铜的电化学抛光最佳配方为：磷酸850ml/L、乙醇90ml/L、苯并三氮唑6g/L、乳酸60ml/L、乙酸铵3g/L；抛光的工艺参数为：电流密度22A/dm2、抛光温度40℃、抛光时间20min、搅拌250r/min。采用该配方和工艺参数进行电化学抛光后的铜试样表面粗糙度达到0.04μm,表面光泽度达到85.1%,显微硬度由抛光前的167.5HV降低至109.7HV,抛光后试样耐蚀性增强,自腐蚀电位由-0.05V升高至0.05V。

目录

摘要

Abstract

1 绪论

1.1 引言

1.2 表面抛光技术

1.2.1 机械抛光

1.2.2 化学抛光

1.2.3 电化学抛光

1.3 电化学抛光的发展及影响因素

1.3.1 电化学抛光的起源与发展

1.3.2 电化学抛光的原理

1.3.3 影响电化学抛光的主要因素

1.4 铝、铜电化学抛光的常用方法

1.4.1 铝电化学抛光的常用方法

1.4.2 铜电化学抛光的常用方法

1.5 研究的目的意义和主要研究内容

2 实验过程及研究方法

2.1 试验材料及设备

2.1.1 试验主要试剂

2.1.2 试验设备

2.2 电化学抛光实验步骤

2.3 试验设计与试验方案

2.3.1 基础抛光液的选择

2.3.2 添加剂初选试验

2.3.3 正交试验设计

2.4 电化学抛光质量的测试

2.4.1 抛光后的损失与消耗测试

2.4.2 成分及表面形貌分析

2.4.3 显微硬度测试

2.4.4 耐腐蚀性测试

2.4.5 表面粗糙度检测

2.4.6 表面光泽度检测

2.5 试验技术路线图

3 铝、铜电化学抛光液成分研究

3.1 基础抛光液的成分确定

3.1.1 铝的基础抛光液的确定

3.1.2 铜的基础抛光液的确定

3.2 抛光液添加剂初选

3.2.1 铝的抛光液添加剂初选

3.2.2 铜的抛光液添加剂初选

3.3 复合添加剂正交试验

3.3.1 铝抛光液复合添加剂正交试验

3.3.2 铜的抛光液复合添加剂正交试验

3.4 本章小结

4 电化学抛光工艺的影响因素讨论

4.1 添加剂成分的影响

4.1.1 添加剂成分对铝电化学抛光的影响

4.1.2 添加剂成分对铜电化学抛光的影响

4.2 电流密度的影响

4.2.1 电流密度对铝电化学抛光的影响

4.2.2 电流密度对铜电化学抛光的影响

4.3 抛光温度的影响

4.3.1 抛光温度对铝电化学抛光的影响

4.3.2 抛光温度对铜电化学抛光的影响

4.4 抛光时间的影响

4.4.1 抛光时间对铝抛光效果的影响

4.4.2 抛光时间对铜抛光效果的影响

4.5 搅拌的影响

4.6 本章小结

5 电化学抛光后试样的性能分析

5.1 SEM表面形貌分析

5.1.1 铝抛光表面形貌分析

5.1.2 铜抛光表面形貌分析

5.2 EDS能谱分析

5.3 显微硬度分析

5.4 耐腐蚀性测试

5.5 本章小结

6 结论

致谢

参考文献

附录:作者在硕士论文期间发表的论文