[发明专利]一种电化学抛光方法与电化学抛光装置

说明书

本发明涉及金属表面处理领域，公开了一种电化学抛光方法与装置，电化学抛光方法包括：对金属工件进行初步的电化学抛光；设置一吻合金属工件表面形状的参考面，并使得参考面贴近金属工件的表面；使参考面沿靠近‑远离金属工件的方向振动，同时进行电化学抛光；判定金属工件的表面质量是否达到要求，如果达到要求，终止电化学抛光；如果未达到要求，调整参考面振动时距离金属工件表面的最小距离，并重复步骤S30与步骤S40，以此循环。本发明可以将粘性膜的厚度人为控制在合适的区间，加快金属选择性溶解速度或者延长金属选择性溶解时间，从而可以大大提高工件的表面质量，将工件表面的无论高频还是低频，宏观还是微观的所有波形全部进行整平。

技术领域

本发明涉及金属表面处理领域，尤其是涉及电化学抛光工艺与抛光装置。

背景技术

电化学抛光是近几十年发展起来的表面处理技术，目的是为了改善金属表面的微观几何形状，降低金属表面的显微粗糙程度。电化学抛光的原理是在一定电解液中以金属工件为阳极，同时进行两个互相矛盾的过程(即金属表面氧化膜的生成和溶解)，使金属工件表面的粗糙度下降，光亮度提高，并产生一定的金属光泽。

参照说明书附图1，示出了阳极电位-电流密度的曲线图，有图可知：

(1)阳极电位在U1-U2之间时，阳极电流密度随电压的增大而迅速增大，金属的溶解速率也相应的迅速增大，工件表面被腐蚀，此区称为活化区；

(2)阳极电位在U2-U3时，电流密度随电压升高而下降，这主要是阳极表面生成的粘性薄膜提高了阳极表面的电阻而引起，此区称为过渡区；

(3)阳极电位在U3-U4时，随着阳极电压的增大，电流基本上处于稳定，阳极表面溶解，金属离子不断进入附近的溶液中。

由于金属离子产生的速率大于向溶液扩散的速率，于是在金属表面和电解液之间形成一层粘稠金属盐液体膜，同时钝化膜也有效的形成，此时，系统反应速率受溶解产物扩散快慢的控制。此区域内阳极溶解产物向电解液中的扩散在宏观整平过程中起主导作用。由于金属表面凸起处其溶解产物浓度梯度比在凹处高，因此，溶解速度大。粘膜层的存在使得金属表面产生了选择性溶解，表面被整平。

(4)阳极电位在U4-U5时，工件表面产生的固体钝化膜使金属表面中结晶不完整的晶粒优先溶解，去除了金属表面微观的不平，使金属表面达到光亮如镜的效果。

当金属离子进入钝化膜的速度与从钝化膜中溶解到溶液中去的速度基本相同时，表面亮度可达到极值。

理论上而言，金属表面经过上述电化学抛光可以得到非常平整甚至光洁如镜的表面，无论宏观还是微观粗糙度钧可以大幅提升。但是在实际生产过程中，电化学抛光的工件质量受到诸多因素的影响，诸如电解液温度、浓度、种类以及电流电压大小等，并不能将宏观的几何外形完全均匀化，其原因在于：随着金属阳极的溶解，金属离子不断的向电解液中扩散，存在于金属表面和电解液之间的粘稠金属盐液体膜越来越厚，金属表面凸起处溶解产物浓度梯度降低，溶解速率变慢，选择性溶解越来越不明显，最终导致表面不能完全被整平。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供一种电化学抛光方法，用于解决现有技术无法完全整平技工件表面的问题。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种电化学抛光方法，包括以下步骤：

S10对金属工件进行初步的电化学抛光；

S20设置一吻合金属工件表面形状的参考面，并使得参考面贴近金属工件的表面；

S30使参考面沿靠近-远离金属工件的方向振动，同时进行电化学抛光；

S40判定金属工件的表面质量是否达到要求，

如果达到要求，终止电化学抛光；