一种用于侧复式银铜复合带电解抛光的抛光液、电解抛光方法与流程

1.本发明涉及一种用于侧复式银铜复合带电解抛光的抛光液、电解抛光方法，属于电解抛光技术领域。


背景技术：

2.作为纯银带的替代材料，侧复式银铜复合带是目前应用于低压熔断器中熔体材料制造中的新型复合材料，通过以铜代银可以很好的节约银材降低成本，同时兼具良好的电气性能。随着电力、冶金、化工、石化等行业的发展，侧复式银铜复合带得到了快速发展。
3.但是银铜复合带中用以复合的铜材部分在生产流转及中间仓储过程中极易氧化而导致表面质量下降，对于后续的冷轧及退火工序产生不良影响，同时影响最终成品的表面光洁度并影响产品的电器性能。因此，需要对银铜复合带进行表面处理，常用的表面处理工艺为酸洗后机械抛磨，工序繁琐且易造成环境污染，并对操作工人的职业健康产生危害。
4.电解抛光是一种特殊的阳极电化学加工方式，在该过程中被抛光件作阳极，不溶性金属作阴极，通过电化学阳极溶解，从而达到去除工件表面划痕、毛刺等效果，使工件表面平整光亮。但是侧复式银铜复合带包括间隔设置的银条带和铜条带，采用传统的机械抛磨方法或传统组分的抛光液进行表面处理时，由于复合带中的纯银部分材质较软，机械抛磨损耗较大，且银与硝酸、磷酸等中强无机酸反应速度较快，易造成贵金属的损耗。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于提供一种用于侧复式银铜复合带电解抛光的抛光液，用于解决目前侧复式银铜复合带采用传统无机中强酸类抛光液进行电解抛光时存在的贵金属损耗较大问题。
6.本发明的另一目的在于提供一种侧复式银铜复合带的电解抛光方法。
7.为了实现以上目的，本发明的用于侧复式银铜复合带电解抛光的抛光液所采用的技术方案为：
8.一种用于侧复式银铜复合带电解抛光的抛光液，由以下质量百分比的组分组成：柠檬酸5～8％、氨基磺酸3～5％、氯化钠0.5～1％、尿素0.2～0.5％，余量为水。
9.本发明的用于侧复式银铜复合带电解抛光的抛光液具有较好的电解抛光效果。其中，柠檬酸具有为电解液提供离子的作用，氨基磺酸具有调节离子浓度的作用，氯化钠具有提高去膜速度及改善带材光洁度的作用，尿素具有酸碱调节的作用；当将上述原料组合使用时，具有提高电解液中电解质的协同作用、减少能耗的有益效果。采用本发明的用于侧复式银铜复合带电解抛光的抛光液进行电解抛光侧复式银铜复合带时，可以保证处理后的电解抛光侧复式银铜复合带的表面具有较小的粗糙度，也可以避免造成贵金属的损耗。
10.为了避免抛光液对氧化层下的金属造成腐蚀而降低侧复式银铜复合带的厚度，优选地，上述用于侧复式银铜复合带电解抛光的抛光液由以下质量百分比的组分组成：柠檬
酸5～7％、氨基磺酸3～4.5％、氯化钠0.5～0.75％、尿素0.2～0.4％，余量为水。
11.为了提高侧复式银铜复合带表面的平整度和降低粗糙度，优选地，上述用于侧复式银铜复合带电解抛光的抛光液由以下质量百分比的组分组成：柠檬酸6.5～7％、氨基磺酸4～4.5％、氯化钠0.75％、尿素0.35～0.4％，余量为水。
12.本发明的侧复式银铜复合带的电解抛光方法所采用的技术方案为：
13.一种侧复式银铜复合带的电解抛光方法，包括以下步骤：将侧复式银铜复合带浸入抛光液中进行电解抛光，出抛光液后依次进行清洗、干燥；所述抛光液为上述的用于侧复式银铜复合带电解抛光的抛光液；电解抛光过程中，抛光液的温度为35～45℃，电流密度为6～8ma/cm2；电解抛光的时间为2～3min。
14.本发明的侧复式银铜复合带的电解抛光方法避免了传统机械抛磨产生的粉尘污染，提高了生产效率，提高了产品的表面质量，对操作工人的职业安全健康提供了保障。电解抛光后的侧复式银铜复合带具有表面光亮平整、粗糙度较小的优点。
15.电解抛光过程中为了便于调节电流密度及电解速率，控制抛光液的温度为35～45℃。进一步优选地，电解抛光中，所述抛光液的温度为40℃。
16.电解抛光的时间为2～3min，既可以有效除去侧复式银铜复合带表面的氧化层，也可以避免造成酸液对氧化层下面的金属层的腐蚀，造成侧复式银铜复合带的厚度减小。
17.本发明中，电流密度是指电解抛光中单位面积的阳极上分布的电流强度(a)。电解抛光过程中控制电流密度为6～8ma/cm2，可以使侧复式银铜复合带在电解抛光中复合带中的银条部分与铜条部分的电解速率趋于一致。
18.优选地，电解抛光中，设置直流电源电压为25～30v。
19.优选地，电解抛光中，阴极为镍板；阴极与阳极的间距为10～15cm。例如，阴极与阳极的间距为10cm。优选地，电解抛光中，镍板宽度为侧复式银铜复合带宽度的2倍，且在宽度方向上对称摆放。
20.优选地，侧复式银铜复合带出抛光液后依次进入水中进行超声清洗，再进入酒精中进行清洗，然后进行干燥。利用水进行超声清洗可以去除侧复式银铜复合带表面的残留电解液和其他杂质。利用酒精可以对侧复式银铜复合带进行除水除油清洗。
附图说明
21.图1为实施例5的侧复式银铜复合带的电解抛光方法所采用的抛光设备的示意图；其中，附图标记如下：1-电解池，2-抛光液，3-阴极镍板，4-阳极导轮，5-绝缘导轮，6-储液槽，7-导液管，8-循环泵，9-控制器，10-防腐热电偶，11-加热盘管。
具体实施方式
22.下面结合具体实施例对本发明的技术方案进行进一步说明。
23.一、本发明的用于侧复式银铜复合带电解抛光的抛光液的具体实施例如下：
24.实施例1
25.本实施例的用于侧复式银铜复合带电解抛光的抛光液由以下质量百分数的组分组成：柠檬酸5％、氨基磺酸3％、氯化钠0.5％、尿素0.2％，余量为水。
26.实施例2
27.本实施例的用于侧复式银铜复合带电解抛光的抛光液由以下质量百分数的组分组成：柠檬酸6.5％、氨基磺酸4％、氯化钠0.75％、尿素0.35％，余量为水。
28.实施例3
29.本实施例的用于侧复式银铜复合带电解抛光的抛光液由以下质量百分数的组分组成：柠檬酸8％、氨基磺酸5％、氯化钠1％、尿素0.5％，余量为水。
30.实施例4
31.本实施例的用于侧复式银铜复合带电解抛光的抛光液由以下质量百分数的组分组成：柠檬酸7％、氨基磺酸4.5％、氯化钠0.75％、尿素0.4％，余量为水。
32.对比例1
33.本对比例的用于侧复式银铜复合带电解抛光的抛光液由以下质量百分数的组分组成：柠檬酸7％、氨基磺酸4.5％、尿素0.4％，余量为水。
34.对比例2
35.本对比例的用于侧复式银铜复合带电解抛光的抛光液由以下质量百分数的组分组成：柠檬酸7％、氨基磺酸4.5％、氯化钠0.75％，余量为水。
36.对比例3
37.本对比例的用于侧复式银铜复合带电解抛光的抛光液由以下质量百分数的组分组成：柠檬酸4％、氨基磺酸2.5％、氯化钠0.5％、尿素0.2％，余量为水。
38.对比例4
39.本对比例的用于侧复式银铜复合带电解抛光的抛光液由以下质量百分数的组分组成：柠檬酸10％、氨基磺酸6％、氯化钠1％、尿素0.5％，余量为水。
40.对比例5
41.本对比例的用于侧复式银铜复合带电解抛光的抛光液由以下质量百分数的组分组成：硝酸4％、氨基磺酸2.5％、氯化钠0.5％、尿素0.2％，余量为水。
42.对比例6
43.本对比例的用于侧复式银铜复合带电解抛光的抛光液由以下质量百分数的组分组成：硝酸4％、磷酸2.5％、氯化钠0.5％、尿素0.2％，余量为水。
44.二、本发明的侧复式银铜复合带的电解抛光方法的具体实施例如下：
45.实施例5
46.本实施例的侧复式银铜复合带的电解抛光方法所采用的抛光设备如图1所示，包括电解池1，电解池1在使用时用于容纳抛光液2，在电解池1的两侧分别布置有阳极导轮组件，每个阳极导轮组件均包括两个相对布置的阳极导轮4，此处的阳极导轮为阳极石墨导轮，阳极导轮4在使用时与直流电源相连接。同一个阳极导轮组件中的两个阳极导轮4之间形成通道，供电解抛光时侧复式银铜复合带穿过。电解抛光时，侧复式银铜复合带进入到两个阳极导轮4之间，并在电解抛光后由另两个阳极导轮4中穿出，侧复式银铜复合带与阳极导轮4接触导电，使得侧复式银铜复合带形成阳极。
47.在电解池1的底部以及中间位置分别固定有阴极板，此处的阴极板为阴极镍板3，两块阴极镍板3沿上下方向排布，且平行布置，电解抛光时，两块阴极镍板3均位于电解液2的液面(图1中虚线)以下。使用时，侧复式银铜复合带由两块阴极镍板3中间穿入，并且使侧复式银铜复合带距离两块阴极镍板3的间隔相等，阴极镍板3的宽度为侧复式银铜复合带宽
度的2倍，且在宽度方向上对称摆放，以保证侧复式银铜复合带两面的电解抛光效果一致。为将侧复式银铜复合带引导至电解液2液面(图1中虚线)以下，并使侧复式银铜复合带保持在与两块阴极镍板3距离均相等的位置，如图1所示，在每一个阳极导轮组件处均布置有绝缘导轮5，绝缘导轮5为绝缘材质，使用时绝缘导轮5的下边缘浸入电解液2的液面(图1中虚线)以下，能够将侧复式银铜复合带导向至电解液2中，而且绝缘导轮5的下边缘与两块阴极镍板3之间的镜向面处于同一平面上，保证侧复式银铜复合带能够保持在与两块阴极镍板3距离相等的位置。
48.在电解池1的下方还有储液槽6，储液槽6用于储存抛光液，储液槽6和电解池1之间连接有导液管7，此处的导液管7为耐酸管，导液管7上设置有循环泵8，在电解抛光过程中实现电解池1、储液槽6内抛光液2的循环流动。为对抛光液2的温度进行控制，电解抛光设备还包括温控系统，温控系统包括布置在储液槽6中的加热盘管11，加热盘管11为铁氟龙耐酸碱加热盘管，加热盘管11与加热电源相连；还包括布置在电解池1内的防腐热电偶10，防腐热电偶10外套四氟类耐酸碱的防腐热电偶10，防腐热电偶10能够测量电解池1内的抛光液2的温度。温控系统还包括控制器9，控制器9能够采集防腐热电偶10的温度值，并根据温度值来决定加热电源是否开启以及电流大小，从而将电解池1内的抛光液2保持在设定的温度。
49.本实施例的侧复式银铜复合带的电解抛光方法，包括以下步骤：
50.(1)以侧复式银铜复合带作为阳极，以镍板作为阴极，阴极与阳极的间距为10cm，使侧复式银铜复合带穿过阳极导轮后经由绝缘导轮导入电解池中的抛光液中穿过两阴极镍板中间，再经由绝缘导轮导入阳极导轮后出抛光液；在此过程中设置直流电源电压为25v，电流密度为6ma/cm2，并控制抛光液的温度为40℃，同时控制侧复式银铜复合带在抛光液中的行进速度为0.6m/min，使侧复式银铜复合带在抛光液中电解抛光的时间为3min。电解抛光所用的抛光液为实施例4的用于侧复式银铜复合带电解抛光的抛光液。
51.(2)侧复式银铜复合带出抛光液后，先进入水中进行超声清洗，再进入酒精中进行除水除油清洗，最后通过风干设备进行表面干燥。
52.实施例6
53.本实施例的侧复式银铜复合带的电解抛光方法与实施例7的区别仅在于，电解抛光过程中，设置直流电源电压为27v，电流密度为7ma/cm2。
54.实施例7
55.本实施例的侧复式银铜复合带的电解抛光方法与实施例7的区别仅在于，电解抛光过程中，设置直流电源电压为27v，电流密度为7ma/cm2，控制侧复式银铜复合带在抛光液中的行进速度为0.8m/min，使侧复式银铜复合带在抛光液中电解抛光的时间为2.5min。
56.实施例8
57.本实施例的侧复式银铜复合带的电解抛光方法与实施例7的区别仅在于，电解抛光过程中，设置直流电源电压为30v，电流密度为8ma/cm2，控制侧复式银铜复合带在抛光液中的行进速度为1.0m/min，使侧复式银铜复合带在抛光液中电解抛光的时间为2min。
58.对比例7
59.本对比例的侧复式银铜复合带的电解抛光方法与实施例8的区别仅在于，电解抛光过程中，控制侧复式银铜复合带在抛光液中的行进速度为2m/min，使侧复式银铜复合带在抛光液中电解抛光的时间为1min。
60.对比例8
61.本对比例的侧复式银铜复合带的电解抛光方法与实施例8的区别仅在于，电解抛光过程中，控制侧复式银铜复合带在抛光液中的行进速度为0.2m/min，使侧复式银铜复合带在抛光液中电解抛光的时间为10min。
62.实验例1
63.为了考察电解抛光所采用的工艺参数对侧复式银铜复合带抛光的影响，将同一批侧复式银铜复合带分别采用实施例5-8和对比例7-8的侧复式银铜复合带的电解抛光方法进行电解抛光处理(电解抛光处理过程所用的抛光液均为实施例4的用于侧复式银铜复合带电解抛光的抛光液)，得到电解抛光处理的侧复式银铜复合带测试样品。再观察测试样品的表面外观，然后通过表面粗糙度仪测量测试样品的表面粗糙度，测试结果如表1所示。
64.表1采用实施例5-8、对比例7-8的侧复式银铜复合带的电解抛光方法进行电解抛光处理后的侧复式银铜复合带的表面外观和表面粗糙度
[0065][0066]
注：可忽略表示厚度减薄小于0.002mm，ra代表在取样长度l内轮廓偏距绝对值的算术平均值；rz代表在取样长度内5个最大的轮廓峰高的平均值与5个最大的轮廓谷深的平均值之和。
[0067]
由表1可知，侧复式银铜复合带的电解抛光效果受电流密度、电解时间等多种因素的影响。实施例8的侧复式银铜复合带的电解抛光方法采用的电流密度较高，造成铜条表面产生了轻微腐蚀，使侧复式银铜复合带的厚度略有减薄；对比例7的侧复式银铜复合带的电解抛光方法采用的电解抛光时间较短，抛光效果不理想；对比例8的侧复式银铜复合带的电解抛光方法采用的电解抛光时间较长，使铜条发生了腐蚀。因此，当电流密度较大、电解时间较长时，易产生金属基体的腐蚀。
[0068]
实验例2
[0069]
将同一批侧复式银铜复合带分别采用实施例1-4和对比例1-6的抛光液按照实施例6的侧复式银铜复合带的电解抛光方法进行电解抛光处理，得到电解抛光处理的侧复式银铜复合带测试样品。再观察测试样品的表面外观，然后通过表面粗糙度仪测量测试样品的表面粗糙度，测试结果如表1所示。
[0070]
表2采用实施例1-4、对比例1-2的抛光液进行电解抛光处理后的侧复式银铜复合带的表面外观和表面粗糙度
[0071][0072]
注：可忽略表示厚度减薄小于0.002mm，ra代表在取样长度l内轮廓偏距绝对值的算术平均值；rz代表在取样长度内5个最大的轮廓峰高的平均值与5个最大的轮廓谷深的平均值之和。
[0073]
由表2可知，由于未添加氯化钠或尿素，对比例1、对比例2的抛光液中离子浓度较低，造成抛光效果不理想；对比例3的抛光液中柠檬酸和氨基磺酸的浓度较低，抛光效果不理想；对比例4的抛光液中柠檬酸和氨基磺酸的浓度较高，抛光效果理想，但会造成侧复式银铜复合带的厚度略有减薄；由于硝酸、磷酸的酸性较强，采用对比例4-5的抛光液进行电解抛光时，会造成侧复式银铜复合带中的铜条发生腐蚀。