阅读说明：本技术 一种造币铜合金坯饼电解质等离子抛光液及抛光工艺 (Electrolyte plasma polishing solution and polishing process for coinage copper alloy blank cake ) 是由 于宏 王菲 张晓男 朱慕平 胡云明 穆忠文 于 2019-08-14 设计创作，主要内容包括：一种造币铜合金坯饼电解质等离子抛光液,其成分由以下重量百分比的原料组成：磷酸铵1%~3%、硫酸铝钾1%~5%、柠檬酸0.2%~1.5%、柠檬酸钠0.4%~1%、光亮剂0.1%~1.5%、其余成分为水,抛光液的PH范围为6~8,抛光液成分为中性盐,环保无污染且可回收循环利用。抛光工艺,包括如下步骤：1)将抛光液加入到抛光机内的抛光槽中,加热至65~105℃；2)将待抛光的铜合金坯饼装置在抛光专用挂具上夹紧；3)将挂具挂在抛光机内的支架上,将支架下降,使挂具上的坯饼浸入抛光液中,保持在液面下50mm的位置；4)开启设备电源,电压为250~400V,电流密度为55~95A/dm<Sup>2</Sup>,抛光时间为60~110s；5)抛光后取出挂具,放入清洗槽内用去离子水冲洗5~15s,然后再用酒精冲洗后烘干,抛光工艺操作简单、抛光时间短、效率高。(A plasma polishing liquid for the electrolyte of copper alloy blank cake for making coin is prepared from ammonium phosphate (1- ~ 3 wt.%), aluminium potassium sulfate (1- ~ 5), citric acid (0.2- ~ 1.5.5), sodium citrate (0.4- ~ 1), brightening agent (0.1- ~ 1.5.5) and water (6-6 ~ 8), and neutral salt as polishing liquid, and features no environmental pollution and cyclic use, and includes such steps as (1) adding polishing liquid to polishing tank in polisher, heating to 65-65 ~ 105 deg.C, (2) clamping copper alloy blank cake to be polished on hanger, hanging hanger on hanger, lowering hanger to immerse blank cake in polishing liquid, holding it at 50mm position under liquid surface, and (4) turning on power supply, 250-250 ~ 400V and 55-55 ~ 95A/95/55 2 Polishing for 60 ~ 110s, 5) taking out the hanger after polishing, putting the hanger into a cleaning tank, washing the hanger with deionized water for 5 ~ 15s, then washing the hanger with alcohol and drying the hanger, wherein the polishing process is simple to operate, short in polishing time and high in efficiency.)

一种造币铜合金坯饼电解质等离子抛光液及抛光工艺

技术领域

本发明涉及铜合金纪念币、章的坯饼抛光的技术领域，具体涉及一种造币铜合金坯饼电解质等离子抛光液及抛光工艺。

背景技术

在纪念币和纪念章的制造过程中，造币铜合金带材先冲制成坯饼，随后坯饼经过退火和光饰清洗后，再压印成成品。随着人民群众对纪念币、章的质量要求不断提高，铜合金纪念币、章的表面质量也不断提升。特别是铜合金精制币，对产品表面镜面区域的粗糙度和光泽度要求极高。这就要求在铜合金纪念币、章的制造过程中，退火后的铜合金坯饼必须经过抛光处理，消除表面毛刺、油污和氧化层，得到表面平滑、光洁的坯饼。

常规的抛光手段主要有机械抛光、化学抛光和电解抛光。其中机械抛光成本高、效率低且抛光效果不好，无法满足造币铜合金坯饼的产量、生产效率和质量的要求。化学抛光和电解抛光的效果虽然较好，但是两种工艺多采用高浓度的酸性溶液，不仅操作危险，危害人体健康，而且废液还会造成环境污染。

电解质等离子抛光技术是利用气液等离子体发生技术，将工件置于抛光液中，施加一定的电压，使工件周围的抛光液汽化，形成一个包围工件的气膜，通过气膜的不同位置形成放电通道，将表面材料有选择地去除，实现对金属工件表面的抛光。该技术与传统的机械抛光、化学抛光和电解抛光相比，具有抛光效果好、生产效率高、环保无污染等优势。目前主要应用在不锈钢、铝合金、锌合金等产品表面的去毛刺和抛光，对于其他金属材料的抛光效果较差。电解质等离子抛光技术的核心在于对不同金属材料的成分和热处理状态应该选用不同的抛光液和抛光工艺参数，由于造币铜合金成分的特殊性，当前所公开的专利及文献所述的电解质等离子抛光液和抛光工艺均不适用，效果无法满足造币铜合金坯饼的质量要求。

在专利及文献的检索中，申请人发现公开号为CN102516887B的中国专利“抛光液与等离子抛光工艺”，其内容涉及了一种铜合金的抛光液和等离子抛光工艺。该方法可以利用等离子抛光的方法对铜合金进行抛光，在其实施例中显示利用该抛光液进行的等离子抛光后，得到的铜合金产品表面粗糙度Ra＜10μm，但是在实际应用试验，由于造币铜合金成分特殊，该抛光液不适合造币铜合金的电解质等离子抛光，而且其抛光后铜合金坯饼的粗糙度不能达到造币要求，亮度也不高，铜合金造币坯饼的表面粗糙度要求Ra＜1μm。

公开号CN102953062A的中国专利“一种环保型等离子抛光液及其制备工艺和抛光工艺”中，其内容涉及了利用等离子抛光技术对金属工件进行抛光，但是该专利主要适用于不锈钢、锌合金和无氧铜的抛光，并不适合造币铜合金。

发明内容

本发明的目的是克服现有抛光技术不足，为满足成分特殊的造币铜合金及其坯饼质量要求，提供一种制造纪念币、章的造币铜合金坯饼的电解质等离子抛光液及其抛光工艺，解决了现有技术中存在的问题，其技术方案如下：

一种造币铜合金坯饼电解质等离子抛光液，其成分由以下重量百分比的原料组成：

磷酸铵1%~3%

硫酸铝钾1%~5%

柠檬酸0.2%~1.5%

柠檬酸钠0.4%~1%

光亮剂0.1%~1.5%

其余成分为水，抛光液的PH范围为6~8。

一种造币铜合金坯饼电解质等离子抛光工艺，包括如下步骤：

1）将一种造币铜合金坯饼电解质等离子抛光液加入到电解质等离子抛光机内的抛光槽中，加热至65~105℃；

2）将待抛光的铜合金坯饼装置在抛光专用挂具上夹紧；

3）将挂满铜合金坯饼的挂具挂在电解质等离子抛光机内的支架上，将支架下降，使挂具上的坯饼浸入抛光液中，保持在液面下50mm的位置；

4）开启设备电源，电压为250~400V，电流密度为55~95A/dm²，抛光时间为60~110s；

5）抛光后取出挂具，放入清洗槽内用去离子水冲洗5~15s，然后再用酒精冲洗后烘干。

专用挂具包括框架、横梁和固定杆，框架为四方形中空结构，中间设置有横梁，在横梁上凸出设置有三个固定杆，三个固定杆前端设置有固定爪，使其在同一平面呈三角形分布。

抛光后的造币铜合金坯饼表面无油污、氧化皮和毛刺，表面粗糙度小于0.4μm。

本发明适用于造币黄铜合金、造币白铜合金、造币紫铜合金和造币铝青铜合金坯饼的抛光和去除毛刺，抛光后得到表面光亮、洁净的造币铜合金坯饼。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

1、本发明配制的电解质等离子抛光液及工艺适合造币铜合金使用，且满足造币坯饼表面质量要求，坯饼表面光亮、洁净，粗糙度小于0.4μm。

2、配置的电解质等离子抛光液成分为中性盐，环保无污染且可回收循环利用。

3、本发明的电解质等离子抛光工艺操作简单、抛光时间短、效率高。

附图说明

图1为专用挂具整体结构示意图；

图2为专用挂具测试结构示意图；

图中，1、连接杆，2、框架，3、横梁，4、固定杆，5、支撑腿，6、固定爪。

具体实施方式

下面通过实施例对本发明作进一步描述。

实施例1

本实施例中抛光的坯饼材质是牌号为CuAl₆Ni₂的造币铝青铜。

本实施例中配制的电解质等离子抛光液，其成分和浓度如下：1%的磷酸铵、1%硫酸铝钾、0.2%柠檬酸、0.4%柠檬酸钠，0.1%光亮剂，其余为水，抛光液的PH范围为6~7。

本实施例中具体抛光工艺如下：

1）将抛光液加入到电解质等离子抛光机内的抛光槽中，加热至65℃。

2）将待抛光的铜合金坯饼装置在抛光专用挂具上夹紧。

3）将挂满铜合金坯饼的挂具挂在电解质等离子抛光机内的支架上，将支架下降，使挂具上的坯饼浸入抛光液中，保持在液面下40mm的位置。

4）开启设备电源，电压为300V，电流密度为55/dm²，抛光时间为60s。

5）抛光后取出挂具，放入清洗槽内用去离子水冲洗5s，然后再用酒精冲洗后烘干。

抛光前的造币铜合金坯饼为退火处理后的坯饼，表面存在严重的黑色氧化皮、表面划痕和毛刺，经电解质等离子抛光后，去掉了坯饼表面的氧化皮和毛刺，坯饼表面光亮、平整，粗糙度达到0.13μm；抛光前坯饼表面光泽度为57Gu，抛光后光泽度为490Gu。

实施例2

本实施例中抛光的坯饼材质是牌号为HSn72-1-1的造币锡黄铜。

本实施例中配制的电解质等离子抛光液，其成分和浓度如下：2%的磷酸铵、3.5%硫酸铝钾、0.8%柠檬酸、0.7%柠檬酸钠，0.8%光亮剂，其余为水，抛光液的PH范围为7。

本实施例中具体抛光工艺如下：

1）将抛光液加入到电解质等离子抛光机内的抛光槽中，加热至85℃。

2）将待抛光的铜合金坯饼装置在抛光专用挂具上夹紧。

3）将挂满铜合金坯饼的挂具挂在电解质等离子抛光机内的支架上，将支架下降，使挂具上的坯饼浸入抛光液中，保持在液面下50mm的位置。

4）开启设备电源，电压为280V，电流密度为75A/dm²，抛光时间为85s。

5）抛光后取出挂具，放入清洗槽内用去离子水冲洗10s，然后再用酒精冲洗后烘干。

抛光后的坯饼表面无氧化皮和毛刺，表面粗糙度达到了0.13μm；抛光前坯饼表面光泽度为9.07Gu，抛光后光泽度为639.54Gu。

实施例3

本实施例中抛光的坯饼材质是牌号为BZn15-17的造币锌白铜。

本实施例中配制的电解质等离子抛光液，其成分和浓度如下：3%的磷酸铵、5%硫酸铝钾、1.5%柠檬酸、1%柠檬酸钠，1.5%光亮剂，其余为水，抛光液的PH范围为7~8。

本实施例中具体抛光工艺如下：

1）将抛光液加入到电解质等离子抛光机内的抛光槽中，加热至105℃。

2）将待抛光的铜合金坯饼装置在抛光专用挂具上夹紧。

3）将挂满铜合金坯饼的挂具挂在电解质等离子抛光机内的支架上，将支架下降，使挂具上的坯饼浸入抛光液中，保持在液面下50mm的位置。

4）开启设备电源，电压为380V，电流密度为95A/dm²，抛光时间为110s。

5）抛光后取出挂具，放入清洗槽内用去离子水冲洗15s，然后再用酒精冲洗后烘干。

抛光后的坯饼表面无氧化皮和毛刺，表面粗糙度达到0.12μm；抛光前坯饼表面光泽度为2.2Gu，抛光后光泽度为560.24Gu。

实施例4

如图1-2所示，专用挂具包括框架2、横梁3和固定杆4，框架2为四方形中空结构，中间设置有横梁3，在框架2上方设置有连接杆1与设备连接，在横梁3上凸出设置有三个固定杆4，三个固定杆4前端设置有固定爪6，使其在同一平面呈三角形分布。

使用时，将造币铜合金坯饼放入三个固定爪6组成的空间内，这样可以使造币铜合金坯饼在尽可能少接触面的前提下，保持固定，便于抛光操作。

尽管上面对本发明进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述具体实施方式是示意性的，而非限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离发明宗旨的情况下，还可以做出其它形式，这些均属于本发明的保护之内。