[发明专利]在电化学抛光应用中用于再生电解液的方法

说明书

发明领域

[0001]本发明涉及电化学抛光，并且更具体地说，涉及一种用于 再生电解液的方法，以便在金属工件电化学抛光处理的过程中重新使 用。

相关技术的说明

[0002]电化学加工(ECM)是通过一种阳极性极化工件的电化学溶 解来去除金属的一种方法，该工件是一个电解池的一部分。ECM是基 于在一个电解过程中在电解池中使用一种工具(阴极)进行的一个工 件(阳极)的受控制阳极性电化学溶解过程。

[0003]电解是一个化学过程，其中电流在浸入一种液体溶液中的 两根导线之间通过。这种溶液被称为电解液。这些导线被称为电极， 具有正极性的电极是阳极，而具有负极性的电极是阴极。电解作用的 典型应用是电镀和电成型处理，其中将金属涂层沉积在一个阴极工件 的表面上。

[0004]阳极溶解操作的实例是电化学抛光(ECP)、电化学去毛刺 (ECD)以及电化学加工(ECM)，它是电镀的逆转。例如，在ECP中， 有待抛光的工件在一个电解池中被作为阳极。代替在该工件的表面上 沉积另一种金属，电化学抛光的作用是去除一个表面层，由此产生一 个平滑并且抛光的表面。生产电化学抛光的表面通常是与从阳极工件 (其表面已覆盖有一层氧化膜)随机去除原子有关。

[0005]在电化学抛光中使用的电解液的类型是在一个工件的表面 上获得高质量抛光最终处理的一个重要因素。例如，氯化钠电解液对 钢以及镍合金趋向于产生一种侵蚀的、无光的最终处理。此外，电解 液的浓度可以改变电流密度以及电解速度，它影响从阳极工件去除原 子的速度。例如，在水溶液中具有大于50％的浓度的氯化钠电解液可 以引起该电解液的电流密度特征的下降，由此影响该工件的表面最终 处理。尽管如此，对于某些金属，仍然没有完全了解在电化学抛光应 用中获得一个平滑并且抛光的表面的机理。例如，对于基于镍的合金， 在金属表面上形成一种氧化镍薄膜被认为是获得一个平滑并且抛光的 表面的一个先决条件。其他情况中，在一个金属表面上形成一种氧化 膜会留下一种不良的表面最终处理。例如，对于在一种硝酸钠电解液 中的钛，在金属表面上形成了一个氧化膜，由此形成一种暗淡的表面 最终处理。

[0006]已经发现，在铝和基于铝的合金的电化学抛光中，在水溶 液中具有高于50％的高钠离子(优选氯化钠)浓度的电解液造成一种 平滑的、高反射的、并且抛光的铝表面最终处理。

[0007]从一种电化学抛光过程中产生的废物经常被称做金属的水 解产物。这些水解产物典型地是从电解液中过滤出以重新使用该电解 液。典型的过滤技术包括离心、过滤以及沉淀。在铝工件的电化学抛 光中，水解产物通常是处于精细分散的铝水解产物的形式。然而，因 为铝水解产物与氯化钠电解液的比重相似，所以使用这些已知的技术 难以实现电解液从水解产物中有效的分离。美国专利号4,737,250描 述了一种通过将硝酸铁(III)加入电解液中来再生含硝酸钠的电解液 的方法，这样使该水解产物主要以粗絮状形式沉淀。即使在该分离处 理之后，少量的金属水解产物仍有存在于电解液中。这一量值在ECM 应用中可能不影响工件的形状。然而，在电化学抛光应用中，即使少 量的水解产物留在电解液中也可对表面最终处理有实质性影响。例如， 含有按重量计大约1.0％的水解产物的氯化钠电解液导致一个铝工件 云状的、无光的表面最终处理。因为在获得一个平滑、高反射性并且 抛光的表面最终处理中电解液是一个关键因素，在苛刻的电解抛光的 应用中(例如铝)一般不发生电解液的重新使用。因此，本发明的一 个目的是从氯化钠电解液中分离精细分散的铝水解产物，由此使分离 或再生的电解液基本上无污染物，以便在一种电化学抛光处理中重新 使用。

发明概述

[0008]本发明提供了在电化学抛光的铝表面的生产中使用包含高 浓度氯化钠的再生电解液的方法。该方法包括将硝酸铁(III)加入含 有精细分散的金属水解产物的一种电解液混合物中，由此引起粗絮凝 剂颗粒的形成，这些颗粒通过吸附和包裹结合这些精细分散的部分。 在高盐(即，氯化钠)浓度水平的存在下，这些沉淀物可容易地过滤、 可沉淀并且能够进行离心，由此形成一个基本上无污染物的再生电解 液。

发明详细说明