一种激光增材制造钛合金工件的等离子抛光液及其制备和应用制造技术

本发明专利技术涉及一种激光增材制造钛合金工件的等离子抛光液及其制备和应用，属于金属表面处理技术领域。一种激光增材制造钛合金工件的等离子抛光液，其特征在于：所用等离子抛光液为水溶液，由下述组分组成：甲基磺酸500

【技术实现步骤摘要】
一种激光增材制造钛合金工件的等离子抛光液及其制备和应用


[0001]本专利技术涉及一种激光增材制造钛合金工件的等离子抛光液及其制备和应用，属于金属表面处理


技术介绍

[0002]激光增材制造技术具有成型速度快、材料利用率高、可以一体化成型复杂零件等优点，目前被广泛应用于制造难以通过传统方法或传统制造方法成本高的金属工件。增材制造技术应用的金属主要包括钛、镍、铝等，其中，钛合金因其存在质量轻、强度高、韧性好、耐腐蚀、耐热性高等优点，受到人们的广泛关注，增材制造钛合金在航空航天、航海、石油化工、人体植入物，生物医学工程等领域也获得了愈来愈广泛的应用。然而在这些领域中，对钛合金零部件表面质量的要求也在不断提高，提升增材制造钛合金表面处理技术则显得尤为重要。
[0003]但由于钛合金的切削性能差，基体表面容易生成氧化膜，因此，一般采用机械抛光法、化学抛光法等方法对其进行表面光整处理。
[0004]机械抛光法是依靠非常细小的抛光粉的磨削、滚压作用，除去试样磨面上的极薄的一层金属。机械抛光操作方法简单但耗费人力且对结构复杂或存在曲面、转角、网格等抛光死角的异形钛合金工件根本无法实现各部位的均匀整平，使用范围大大受限。化学抛光是靠化学试剂的化学浸蚀作用通过对样品表面凹凸不平区域的选择性溶解来消除磨痕、侵蚀、整平试样的一种方法。化学抛光设备简单，能够处理细管、带有深孔及形状复杂的零件，生产效率高，是改善钛合金表面质量、提高加工效率的一种有效途径。但化学抛光的抛光液成分多为具有强腐蚀性的酸性溶液，在操作过程中会剧烈反应，对操作人员存在一定危险性且产生的有毒物质或刺激性气体易挥发到空气中，对环境会产生危害。
[0005]基于此，等离子抛光受到越来越广泛的关注。等离子抛光的主要技术要点在于抛光液中的溶质在高温高压下，电子会脱离原子核而跑出来，原子核就形成了一个带正电的离子，当这些离子达到一定数量的时候可以成为等离子态，等离子态能量很大，当这些等离子和要抛光的物体摩擦时，顷刻间会使物体达到表面光亮的效果。等离子抛光时不产生划痕，抛光效果好。加工出来的工件表面光亮美观，色泽鲜艳，光亮夺目，还可以防止工件的锈蚀，保持与提高工件表面的光泽，起到清洁工件与磨具的作用。同时等离子抛光操作简单，自动化程度高，是一种能高效改善钛合金表面质量的抛光方法。
[0006]现有技术中公开的几种等离子抛光液，主要采用硫酸钠、硫酸铵、柠檬酸钠、氢氟酸盐等低浓度无机盐水溶液，抛光过程绿色环保。但这类等离子抛光液中的起作用成分在抛光过程中会不断损耗，同时产生气体和一些不溶性沉淀，需定时更换新配置的抛光液；且进行等离子抛光时施加电压通常在300V以上，大大提高了生产成本。因此急需在绿色环保的基础上开发一种抛光效果好、原材料易得、能耗低且溶液可再生的可以满足加工需要的等离子抛光液。

技术实现思路

[0007]本专利技术的目的是针对现有激光增材制造钛合金等离子抛光液和抛光工艺的不足，提供一种配置成本低、稳定性强、绿色节能环保，溶液可再生，能有效保护钛合金基体，表面平整光滑效果理想的一种适用于带有曲面、转角、网格等处理死角的激光增材制造异形钛合金工件的等离子抛光液及抛光方法。
[0008]一种激光增材制造钛合金工件的等离子抛光液，所用等离子抛光液为水溶液，由下述组分组成：
[0009][0010]优选地，一种激光增材制造钛合金工件的等离子抛光液，所用等离子抛光液，由下述组分组成：
[0011][0012]优选地，一种激光增材制造钛合金工件的等离子抛光液，所用等离子抛光液，由下述组分组成：
[0013][0014]本专利技术的另一目的是提供上述激光增材制造钛合金工件的等离子抛光液的制备方法。
[0015]一种激光增材制造钛合金工件的等离子抛光液的制备方法，按比例，将甲基磺酸，NH2SO4，磺基水杨酸和氯化钠置于去离子水中混合均匀，即为抛光液。
[0016]本专利技术的又一目的是提供利用上述激光增材制造钛合金工件的等离子抛光液进行等离子抛光的方法。
[0017]一种激光增材制造钛合金工件的等离子抛光方法，在丙酮中对激光增材制造钛合金工件进行超声波清洗除油，之后用去离子水对工件进行清洗并烘干；先将抛光液放入电解槽，加热电解槽使溶液温度达到95℃，然后将钛合金工件作为正极，石墨作为负极一起浸渍于抛光液中进行抛光，清洗，烘干。
[0018]优选地，抛光温度为95℃。
[0019]优选地，抛光时间为120s。
[0020]优选地，抛光电压为270V～300V，进一步优选地，抛光电压为280V。
[0021]优选地，所述方法包括抛光液再生步骤，具体为：在含有钛离子的抛光液中，添加NaOH 25
‑
50g/L，过滤除去钛的沉淀物，添加38％盐酸70
‑
200ml/L。
[0022]优选地，所述抛光液为配制所得的新抛光液或再生所得的抛光液。
[0023]本专利技术的有益效果为；
[0024]本专利技术的等离子抛光液绿色环保，原材料易得，对加工环境无污染；进行等离子抛光时所需电压更低，有效的降低了生产的能耗，适应绿色制造的发展方向，因此有利于推广。本专利技术所述的增材制造钛合金表面等离子抛光工艺实现过程简单，适用范围广，不但适用于形状规则的增材制造钛合金制品，对带有管道、内孔或不同直径内流道的复杂钛合金制品依旧适用。本专利技术所述的增材制造钛合金等离子抛光液在补充母液的前提下可以多次循环使用，效率高。使用此等离子抛光液对激光增材制造异形钛合金工件进行抛光，试样失重率较小，可以有效降低钛合金表面粗糙度，提高整体光泽度，得到高质量的钛合金工件表面。
附图说明
[0025]图1为激光增材制造钛合金工件经过简单预处理后表面形貌的SEM图。
[0026]图2为实施例5激光增材制造钛合金工件经本专利技术所述等离子抛光液和抛光方法处理后表面形貌的SEM图。
[0027]图3为实施例3抛光时间与钛合金工件表面粗糙度、减薄率的关系。
[0028]图4为实施例4抛光电压与钛合金工件表面粗糙度、减薄率的关系。
具体实施方式
[0029]下述非限制性实施例可以使本领域的普通技术人员更全面地理解本专利技术，但不以任何方式限制本专利技术。
[0030]下述实施例中所述试验方法，如无特殊说明，均为常规方法；所述试剂和材料，如无特殊说明，均可从商业途径获得。
[0031]一种激光增材制造异形钛合金工件的等离子抛光液中各组分及其含量百分比为：
[0032][0033]优选地，本专利技术所述一种适用于激光增材制造异形钛合金工件的等离子抛光液中各组分及含量为：
[0034][0035]进一步优选地，本专利技术所述一种适用于激光增材制造异形钛合金工件的等离子抛光液中各组分及含量为：
[0036][0037]一种激光增材制造异形钛合金工件的等离子抛光液及抛光方法，还包括如下工艺步骤：
[0038](1)预处理：在丙酮本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种激光增材制造钛合金工件的等离子抛光液，其特征在于：所用等离子抛光液为水溶液，由下述组分组成：2.根据权利要求1所述的抛光液，其特征在于：所用等离子抛光液，由下述组分组成：3.根据权利要求1所述的抛光液，其特征在于：所用等离子抛光液，由下述组分组成：4.权利要求1所述抛光液的制备方法，其特征在于：按比例，将甲基磺酸，NH2SO4，磺基水杨酸和氯化钠置于去离子水中混合均匀，即为抛光液。5.一种激光增材制造钛合金工件的等离子抛光方法，其特征在于：在丙酮中对激光增材制造钛合金工件进行超声波清洗除油，之后用去离子水对工件进行清洗并烘干；先将抛光液放入电解槽，加热...

【专利技术属性】
技术研发人员：李建中，刘翠丽，刘包发，胡剑南，石俊杰，高萱雯，
申请(专利权)人：东北大学，
类型：发明
国别省市：