[发明专利]微小金属零件机械加工毛刺的生物刻蚀去除方法

说明书

1、技术领域

从宏观的角度来看，毛刺的种类繁多，各种机械工序都可能产生，并且有正毛刺和负毛刺之分。切削塑性材料及铸造、注塑、冲压等机械加工产生的毛刺，以凸出成型面为特征，形成正毛刺，其高度和大小与加工的工艺参数密切相关。机械零件在加工制造过程中产生的毛刺，对零件的加工精度、装配精度、使用要求、再加工定位、操作安全和外观质量等许多方面都会产生不良影响。所以，去除毛刺是机械加工必不可少的一道工序。

机械加工中，毛刺的产生往往不可避免。对于微小型零件以及部分微小型结构的毛刺，一般的人工毛刺去除方法难以去除。因此，本发明提出了一种微小金属零件机械加工毛刺的生物刻蚀去除方法。

2、背景技术

毛刺去除是一项重要的生产工序，已经由传统的手工毛刺去除向专用机床、自动化毛刺去除的方式发展。据统计，1972年，毛刺去除的方法还只有20种，1980年增加到60多种，现在则已经超过了80种。在生产实际中，常用的毛刺去除技术主要包括：手工去毛刺、电解去毛刺、高温去毛刺、化学去毛刺、磨料喷射去毛刺、放电加工去毛刺、磁力研磨去毛刺、热能去毛刺、激光去毛刺等。对于微小金属零件机械加工毛刺而言，由于整体尺度与局部特征尺度极其微小的原因，以上方法并不完全适用。

生物刻蚀加工主要是利用微生物生长代谢过程中复杂的生化反应来达到去除多余材料，加工出其它微细加工方法不能得到的微小零件。基于此原理，考虑到微生物的个体大小通常在微米级，能够有效进入任意微小型机械加工零件内部。利用微生物作为微小型的“刀具”，来去除精密零件的微小毛刺，完全不受工件大小、形状、结构复杂程度的影响，是一种有效的微小型零件毛刺去除方法。

与常规的毛刺去除方法不同，采用微生物代谢过程中产生的氧化性离子，通过氧化还原反应去除金属材料边缘的毛刺，不需要外加能源，能源由微生物自养呼吸提供，是一种节约能源的毛刺去除方法。

3、发明内容

(1)对需要进行毛刺去除的零件非加工表面涂覆抗蚀层。例如对于微小型冲压件，在其冲压表面进行喷涂；对于外螺纹轴件，在其轴肩和内螺纹的外圆柱面喷涂抗蚀层。抗蚀层采用防锈油漆，涂前先用醇酸稀释剂稀释。

(2)将试件放入培养好的刻蚀剂内，置于恒温30℃、振动频率160r/min的振荡摇床中开始刻蚀加工。根据材料和毛刺的不同，毛刺去除时间介于1h至5h之间。

(3)用汽油浸泡，待抗蚀层脱落后，用醇酸稀释剂清洗，清洗干净，用酒精擦拭涂过抗蚀层表面，完成毛刺去除。

(4)由于微生物对金属零件的刻蚀表现为各向同性，无法控制其加工方向，因此对非加工表面也会产生腐蚀作用。通过对非加工表面涂敷抗蚀剂的方法，毛刺去除效果显著，且对尺寸精度、配合精度的影响较小。

(5)本发明适用于较为活泼的金属及其合金，且被加工零件表面没有氧化膜，其合金中不含有Cr、Ni等抗腐蚀金属。

4、具体实施方式

(1)需要的条件主要包括：酸度计、全温振荡培养箱、分光光度计、精密天平、生物光学显微镜、高压蒸汽灭菌锅、超净工作台、微波炉、溶剂过滤器、真空泵、千分尺、电子称、量筒、取液器等。

(2)应用的刻蚀剂为氧化亚铁硫杆菌(Thiobacillus ferrooxidans)，简称T.f.菌。

(3)T.f.菌的培养基为莱顿氏(Leathen)培养基，其配制条件为：最初pH值2.0，培养温度30℃，全温振荡培养箱转速160r/min，接种量10％。

(4)培养基的配制过程为：量取适量浓缩液并稀释至1倍，用1∶1的H₂SO₄溶液将培养基的pH值调低，然后称取适量FeSO₄·7H₂O加入到稀释后的溶液中，再次用H₂SO₄溶液调节培养基的pH值为2.0，用溶剂过滤器过滤除菌后装入无菌的摇瓶中。