电抛光方法技术

一种用于对制造的金属制品进行电抛光的方法，该方法包括：将该金属制品与电抛光电解液接触；以及通过施加所施加的电流体制，在电抛光电解液中对金属制品进行电抛光，所施加的电流体制包括：至少一种电抛光体制，该电抛光体制包括至少2A/cm2的电流密度和具有频率从2Hz至300kHz的成形波形的电压、至少为0V的最小电压、以及在0.5至500V之间的最大电压。以及在0.5至500V之间的最大电压。以及在0.5至500V之间的最大电压。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】电抛光方法
[0001]优先权交叉参考
[0002]本专利技术要求于2019年4月9日在澳大利亚专利局提交的第2019901205号澳大利亚临时专利申请的公约优先权，其内容应被理解为通过本引用纳入本说明书。


[0003]本专利技术一般涉及一种用于使制造的金属制品的表面平滑的电抛光方法。本专利技术尤其适用于额外(additively)制造(3D打印)的金属合金，并且尤其是具有保护性氧化物层的金属和金属合金(诸如含铬合金、钛和钛合金、镍合金，诸如镍钛诺，以及铝和铝合金)的表面精加工，并且下文将方便地公开与该示例性应用相关的本专利技术。然而，应当领会，本专利技术并不特别限于额外制造(3D打印)的金属和金属合金产品，并且可被应用于由多种制造方法生产的各种各样的金属制品(金属和金属合金)，该金属制品需要进行电抛光以使该金属制品的表面光滑。
[0004]专利技术背景
[0005]以下对本专利技术背景的讨论旨在促进对本专利技术的理解。然而，应当领会的是，讨论并不是承认或认可所提及的任何材料已经在本申请的优先权日期公开、已知或部分公知。
[0006]额外制造通常提供具有广泛表面粗糙度或表面光洁度的制品，通常平均表面粗糙度Ra值高于2μm，通常高于5μm(宏光洁度)，以及通常为8至20μm的Ra值。此类额外制造的部件需要被抛光或以其他方式加工，以将其初始表面粗糙度减小至特定应用所需的可接受值。
[0007]诸如拍打(lap)、研磨和抛光之类的机械方法可将制品的初始平均表面粗糙度减小至微光洁度水平(通常为0.01<Ra<2.00μm)。这些方法是耗时且通常是手动的，这使得容易出错且成本非常高。当前使用人工劳力进行抛光的时间通常超过一小时。此外，这些方法在用于复杂形状的组件时可能具有均匀性限制。另外，如果初始表面粗糙度较高，则需要多次研磨/抛光步骤以达成所需的最终表面粗糙度。
[0008]电抛光是一种替代抛光技术，其适用于通过传统方法难以抛光的金属组件的精加工和抛光。电抛光使用直流电和导电电解液以从金属表面去除颗粒。现有技术在基本稳定的电压下使用直流电流，或添加相对较小(小于直流电压的20％)的交流分量。基于金属组件的表面积，去除速率(电流)通常在0.25至0.50A/cm2之间。在30至60分钟的处理时间内，表面粗糙度的减小通常从1.5μm至0.7μm Ra。在电抛光电流强度通常范围从10至200mA/cm2的情况下，材料去除速度可能较慢。由于减小速度慢，并且颗粒去除速率小，因此该工艺需要至少一种其他手动抛光或交替抛光工艺，以在电抛光可行之前使部件达到可接受的表面。用于减小化学抛光时间的预处理工艺的示例包括CNC加工、翻滚、振动系统、热处理、喷丸硬化、砂磨、喷砂或激光重熔。后处理可能同样需要手动机械抛光。
[0009]传统的电抛光也通常使用包括氢氟酸、硝酸、硫酸和磷酸的高浓度酸溶液的组合。此类电解质不环保，并且可能具有处置问题。
[0010]然而，已经开发了用于抛光额外制造表面的电抛光系统。美国专利公开
US20190345628A1中有一个示例，该公开教导了一种用于借助于提供至少一个阳极脉冲的重复脉冲序列来电化学抛光钢、镍基合金、铝合金、镁合金或钛合金制成的产品的3D打印表面的方法，该阳极脉冲的电流强度在时间曲线上持续上升，直至规定值。可使用更高频率的微脉冲，其在第一个阳极脉冲之后被脉冲暂停和/或至少一个阴极脉冲打断。电抛光体制(regime)的平均电流密度优选为0.005A/cm2至0.3A/cm2，脉冲的脉冲长度为0.0005秒至5秒，频率为0.2Hz至2kHz。
[0011]虽然提供了合理的电抛光结果，但US20190345628A1的系统不在电压
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电流曲线上的超钝化(trans
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passive)范围之外工作，以避免无源或抛光膜层及其特性的完全击穿，这会导致潜在的条纹、气体产生问题、热问题等。
[0012]因此，希望提供一种替代的或改进的金属制品，优选为粗糙的金属制品，并且尤其是具有保护性氧化物层的金属制品(金属或金属合金)(诸如，含铬金属合金)的精加工和/或抛光方法。

技术实现思路

[0013]本专利技术提供了一种可被应用于具有保护性氧化物层的金属制品(金属或金属合金)，诸如铝、铝合金、钛、钛合金、镍合金(诸如镍钛合金)和含铬金属合金(诸如不锈钢和铬镍铁合金)的电抛光技术。电抛光技术可被应用于具有粗糙表面的金属制品，并以比传统电抛光方法更快的方式实现表面粗糙度的极好减小。
[0014]本专利技术的第一方面提供了一种用于对制造的金属制品进行电抛光的方法，该方法包括：
[0015]将金属制品与电抛光电解液接触；以及
[0016]通过施加所施加的电流体制，在电抛光电解液中对金属制品进行电抛光，所施加的电流体制包括：至少一种电抛光体制，该电抛光体制包括至少2A/cm2的电流密度和具有频率从2Hz至300kHz的成形波形的电压、至少为0V的最小电压、以及在0.5至500V之间的最大电压。
[0017]本专利技术提供了一种电抛光方法，该方法能够快速抛光所得表面光洁度，在电抛光后无异构纹理和/或显示出相当低的平均表面粗糙度值。本专利技术的电抛光方法使用2A/cm2或更大的高电流密度以快速去除材料。本专利技术的电抛光方法还使用成形波形电压，该波形电压将递送至被处理对象的电压(和电流)从大致或者接近零伏、或在该体制处理期间提供给对象的最低电压，改变为在该体制期间提供给对象的全电压(在0.5V至500V的范围中)。波形以2Hz至300kHz的范围中的频率被递送。这种电流密度和电压波形能够以很快的速率从金属制品的一个或多个处理表面去除大量材料。
[0018]与现有技术的工艺不同，本专利技术不避免在电压
‑
电流曲线上的超钝化范围之外操作。在本专利技术中，选择电流密度和电压以在工艺开始时将无源层(在超钝化范围内形成)清除(blast away)。使用受控频率、电压、电流、温度和化学特性，本专利技术能够处理因在标准可接受的电压
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电流限制之外操作而导致的所有问题。
[0019]虽然可以使用单一施加的电流体制，但当在电抛光期间至少使用两种电流体制时，可获得更好的结果。在这些实施例中，本专利技术的方法包括至少两种电抛光体制，并且更优选至少三种电抛光体制，每种电抛光体制包括至少2A/cm2的电流密度和具有频率从2Hz
至300kHz的成形波形的电压、至少为0V的最小电压、以及在0.5至500V之间最大电压，并且其中频率、电流密度(电流)、或者每种电抛光体制的最大电压中的至少一个与前一电抛光体制相比被改变。
[0020]专利技术人已经意识到，长时间施加高电抛光电流可能会在表面中留下凹痕和条纹。因此，具有两个或多种电抛光体制的施加电流体制被用于帮助实现精细抛光。通过使用两个或更多种电抛光体制并改变，例如，与先前的电抛光体制相比，步进(增加或降低)频率、电流密度(电流)或最大电压中的一者或多者，来增强所施加的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于对制造的金属制品进行电抛光的方法，所述方法包括：将所述金属制品与电抛光电解液接触；以及通过施加所施加的电流体制，在所述电抛光电解液中对所述金属制品进行电抛光，所施加的电流体制包括：至少一种电抛光体制，每种电抛光体制包括至少2A/cm2的电流密度和具有频率从2Hz至300kHz的成形波形的电压、至少为0V的最小电压、以及在0.5至500V之间的最大电压。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在电流密度为2A/cm2至200A/cm2、优选20至50A/cm2、更优选大于25A/cm2下执行每种电抛光体制。3.如任何前述权利要求所述的方法，其特征在于，包括至少两种，优选地至少三种电抛光体制，其中以下至少一种与前一电抛光体制相比发生变化：每种电抛光体制的频率、电流密度、或最大电压。4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，每种相继电抛光体制具有以下中的至少一者：比先前的电抛光体制通常较低的最大电压或通常较低的电流密度。5.如权利要求3或4所述的方法，其特征在于，电抛光步骤包括至少4种电抛光体制，优选至少10中电抛光体制，更优选至少20种电抛光体制。6.如权利要求3至5中任一项所述的方法，其特征在于，每种电抛光体制被施加达1至30秒，优选2至20秒，更优选2至15秒的历时。7.如权利要求3至6中任一项所述的方法，其特征在于，所述电抛光步骤包括至少一种冷却制度，其包括在至少一种电抛光体制之后降低所述电流密度。8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述电流密度被降低至前一电抛光体制的所述电流密度的0.5或更少。9.如权利要求3至8中任一项所述的方法，其特征在于，所述电抛光步骤包括施加所施加的电流体制，所施加的电流体制包括：初始脉冲，包括至少2A/cm2的电流密度和包括频率为从20至300kHz的成形波形的电压，最小电压为至少0V，而最大电压为50至500V之间，并且施加达至少为1秒的历时；接着是至少两种电抛光体制，其包括至少2A/cm2的电流密度和包括频率为从2Hz至300kHz的成形波形电流的电压，最小电压至少为0V，而最大电压在0.5至500V之间，并且其中与前一电抛光体制相比，每种电抛光体制的频率和/或最大电压被改变。10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述初始脉冲具有2A/cm2至200A/cm2、优选20至50A/cm2、更优选大于25A/cm2的电流密度。11.如权利要求9或10中任一项所述的方法，其特征在于，所述初始脉冲的电压大于所述相继电抛光体制中每一种的电压。12.如权利要求9至11中任一项所述的方法，其特征在于，所述初始脉冲的电流密度大于所述相继电抛光体制中每一种的电流密度。13.如权利要求9至12中任一项所述的方法，其特征在于，所述初始脉冲的交流电压的所施加频率不同于所述相继电抛光体制中每一种的所施加频率。14.如权利要求9至12中任一项所述的方法，其特征在于，所述初始脉冲被施加达2至10秒，优选2至7秒，更优选2至5秒的历时。15.如权利要求3至14中任一项所述的方法，其特征在于，每种相继电抛光体制具有不
同的频率。16.如任何前述权利要求所述的方法，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：D，
申请(专利权)人：三DM生物医学私人有限公司，
类型：发明
国别省市：