【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于生物去除加工的，具体涉及一种基于生物液微射流的金属表面微结构加工方法。
技术介绍
1、金属因可塑性、导电性、耐腐蚀等特性被广泛应用于基础元件、燃料电池及医疗植入体。然而，苛刻的服役环境对金属制元件的表面性能提出了更高的要求。表面织构是利用加工技术在材料表面加工出具有一定排列规律的功能微纳结构，这些微纳结构有利于改善材料表面的物理、化学及生物学性能的技术。在接触面上制备出功能微结构将有望进一步提升零部件表面性能，使之具备更高的稳定性、可靠性及更长的服役寿命。
2、织构化表面的加工方式繁多，主要分为传统加工和特种加工。传统加工主要包括微铣削、微钻削。但传统加工在加工过程中往往会在材料表面产生热影响区，直接影响材料的力学性能。另外，高精度的微结构对加工设备及刀具提出了更高的要求是导致加工费用飙升主要原因。特种加工中如激光加工、电火花加工在织构化表面的制备中也广泛应用。虽然特种加工的加工效率较高，但利用特种加工制备微结构时会产生热损伤层、重融层，直接影响了功能微结构的微观形貌及织构化表面的性能提升。在制造业绿色、低耗、环保的发展背景下，一种资源消耗低、加工过程绿色化、精密成形微结构的加工需求愈发迫切。
技术实现思路
1、本专利技术所要解决的主要技术问题是提供一种基于生物液微射流的金属表面微结构加工方法，实现资源消耗低、加工过程绿色化、精密成形微结构。
2、为了解决上述的技术问题，本专利技术提供了一种基于生物液微射流的金属表面微结构加工方法，包括以下步骤
3、(1)微生物的扩大培养：提供培养环境以促进微生物的生长和繁殖，同时提升微生物的活性及培养液中高氧化性离子的浓度；
4、(2)待加工元件的装夹；
5、(3)表面微结构的加工：培养液的上清液经高压发生器加压后由微细喷嘴喷射到材料表面，加工部分射流场内的金属与高氧化性的上清液反应并转化为离子溶解至上清液中实现材料去除，生物液微细射流与待加工表面的相对运动并选择性蚀刻完成织构化表面的制备；
6、(4)培养液的再氧化：参与材料去除的上清液产生低氧化性离子经高活性微生物转化后重新恢复高氧化性，继续参与织构化表面的加工过程，保证上清液始终处于高氧化性。
7、在一较佳实施例中，所述步骤(1)中所述的微生物包括氧化亚铁硫杆菌、氧化硫硫杆菌。
8、在一较佳实施例中，所述步骤(1)中培养环境包括碳源、氮源、营养物质、水分、氧气供应、培养温度、ph、摇床的震荡速度。
9、在一较佳实施例中，所述步骤(2)中待加工元件的装夹过程中，微细射流流场法向投影区域与待加工元件的非加工区域无干涉。
10、在一较佳实施例中，所述步骤(3)的上清液由培养液经小于微生物直径微孔滤膜过滤所得，培养液中的微生物置于微生物转化部分以保持活性。
11、在一较佳实施例中，所述步骤(3)中的高压发生器可产生脉冲或连续的高压微射流。
12、在一较佳实施例中，所述步骤(3)的微细喷嘴的直径小于表面微结构主要尺寸值，包括但不限于微米级。
13、在一较佳实施例中，所述步骤(3)的微细喷嘴的形状及数量根据待加工表面微结构的排布及形状进行设计，喷嘴数量的增加不应影响射流流场的压力及速度分布。
14、在一较佳实施例中，所述步骤(3)的微细喷嘴姿态与工件位姿的协同实现高压微流束与待加工表面微结构的相对位置控制。
15、与现有技术相比，本专利技术的有益效果在于：
16、1.本专利技术利用微生物代谢特性产生与金属颗粒反应的高氧化性离子，引入微细射流直接加工表面微结构。该方法具有环境影响小、可持续性强、微结构形貌可控的特点；
17、2.本专利技术在表面加工微结构过程中，融合了微生物产物蚀刻特性及微细流束实现了金属表面微结构的加工，省去了传统加工中冗余的掩膜工艺，实现了表面微结构的低成本、高效、定域加工。
18、3.本专利技术的微生物转化区域与微射流加工区域通过微孔滤网分隔开来，微生物不直接参与高压等苛刻环境，培养液中微生物的数量及活性保持较高水平，保证了材料去除加工的可持续性。
19、4.本专利技术中金属表面微结构的形貌与微射流流场压力分布与速度分布密切相关，提升了微结构成形精度及微观形貌的可控性。
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1.一种基于生物液微射流的金属表面微结构加工方法，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种基于生物液微射流的金属表面微结构加工方法，其特征在于，所述步骤(1)中所述的微生物包括氧化亚铁硫杆菌、氧化硫硫杆菌。
3.根据权利要求1所述的一种基于生物液微射流的金属表面微结构加工方法，其特征在于，所述步骤(1)中培养环境包括碳源、氮源、营养物质、水分、氧气供应、培养温度、pH、摇床的震荡速度。
4.根据权利要求1所述的一种基于生物液微射流的金属表面微结构加工方法，其特征在于，所述步骤(2)中待加工元件的装夹过程中，微细射流流场法向投影区域与待加工元件的非加工区域无干涉。
5.根据权利要求1所述的一种基于生物液微射流的金属表面微结构加工方法，其特征在于，所述步骤(3)的上清液由培养液经小于微生物直径微孔滤膜过滤所得，培养液中的微生物置于微生物转化部分以保持活性。
6.根据权利要求1所述的一种基于生物液微射流的金属表面微结构加工方法，其特征在于，所述步骤(3)中的高压发生器可产生脉冲或连续的高压微射流。
7.根据权利
8.根据权利要求1所述的一种基于生物液微射流的金属表面微结构加工方法，其特征在于，所述步骤(3) 的微细喷嘴的形状及数量根据待加工表面微结构的排布及形状进行设计，喷嘴数量的增加不应影响射流流场的压力及速度分布。
9.根据权利要求1所述的一种基于生物液微射流的金属表面微结构加工方法，其特征在于，所述步骤(3)的微细喷嘴姿态与工件位姿的协同实现高压微流束与待加工表面微结构的相对位置控制。
...【技术特征摘要】
1.一种基于生物液微射流的金属表面微结构加工方法，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种基于生物液微射流的金属表面微结构加工方法，其特征在于，所述步骤(1)中所述的微生物包括氧化亚铁硫杆菌、氧化硫硫杆菌。
3.根据权利要求1所述的一种基于生物液微射流的金属表面微结构加工方法，其特征在于，所述步骤(1)中培养环境包括碳源、氮源、营养物质、水分、氧气供应、培养温度、ph、摇床的震荡速度。
4.根据权利要求1所述的一种基于生物液微射流的金属表面微结构加工方法，其特征在于，所述步骤(2)中待加工元件的装夹过程中，微细射流流场法向投影区域与待加工元件的非加工区域无干涉。
5.根据权利要求1所述的一种基于生物液微射流的金属表面微结构加工方法，其特征在于，所述步骤(3)的上清液由培养液经小于微生物直径微孔滤膜过滤所得，培养液中...
【专利技术属性】
技术研发人员：黄辉，宋晶宇，王希贵，肖健聪，施炜斌，
申请(专利权)人：华侨大学，
类型：发明
国别省市：
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