[发明专利]一种激光增材制造异形钛合金的电化学抛光液及抛光方法

说明书

本发明公开了一种激光增材制造异形钛合金的电化学抛光液及抛光方法，属于精密表面处理技术领域。该电化学抛光液由氯化镁、氯化锌、乙二醇、添加剂和磁性添加材料混合而成。利用该电化学抛光液的电化学抛光方法包括预处理、配置电化学抛光液、电化学抛光和后期处理。本发明的抛光液为温性电解抛光液，制备过程简单，成本低廉，不含强酸，使用中无强烈刺激性气味及腐蚀性，对人体无安全隐患，不造成环境污染，导电性好，在补充母液的前提下可以多次循环使用，效率高。使用此抛光液对激光增材制造异形钛合金零件进行抛光，钛合金失重较小，可以有效减少钛合金表面粗糙度，提高光泽度，得到高质量的表面。

技术领域

本发明属于金属处理领域中的金属表面处理技术范畴，具体涉及一种用于激光增材制造异形钛合金零件的电化学抛光液及抛光方法。

背景技术

选择性激光熔化技术已被广泛用于制造难以通过传统方法生产的异形合金组件或其他高成本金属制造的复杂组件。钛合金因其卓越的机械性能，化学性能和加工性能作为近年来的研究热点，已成为选择性激光熔化技术制备的重要材料。

通常激光增材制造的钛合金部件倾向于产生气孔和未熔化的粉末缺陷，导致表面光滑度和综合性能下降。为了进一步研究和开发这种金属材料并使其在各领域得到广泛应用，对钛合金零部件表面质量的要求也在不断提高。迄今存在的关键问题之一是如何高效地实现钛合金的表面改性，获得光滑平整的表面。为了提高激光增材制造钛合金的表面质量，后期时常常使用机械抛光、化学抛光和电化学抛光三种方法来处理激光增材制造的钛合金零件。

机械抛光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一层金属。机械抛光操作方法简单但耗时较长且对结构复杂的异形零件根本无法实现各部位的均匀整平，且会在一定程度上改变钛合金表面的残余应力，使其使用范围大大受限。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。化学抛光设备简单，能够处理带有细管、深孔及形状复杂内流道的零件，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。

故业界通常将电化学抛光技术作为金属表面的主要处理手段。电解抛光是以被抛工件为阳极，不溶性金属为阴极，两极同时浸入到电解槽中，通以直流电而产生有选择性的阳极溶解，从而达到工件表面光亮度增大的效果。这种方法不但可以制造没有应力咬合的钛合金，使大部分零件具有平滑光亮的表面，甚至可以达到“镜面”效果。最重要的是，电解抛光技术同样适用于抛光形状不规则的异形钛合金零件。抛光过程中异形钛合金部件中存在的曲面、转角、格栅等特殊位置可以通过柔性电源线和流动电解质来创建、处理，确保抛光合金的表面质量得到无死角的整体性提高，并且随着电解液的流动，零件表面可以实现微生物清洁。同时，电解抛光的钛合金表面不会发生变形，使合金依旧保持其原始晶格结构，与有很强的应用优势。

相比之下，在金属表面处理技术中，电化学抛光因其劳动强度小、效率高、稳定性强、应用广泛等优势而得到广泛关注。因此针对激光增材制造异形钛合金零件的难处理性，研发对人体毒害少、对设备腐蚀性小、安全高效的电化学抛光液及电化学抛光工艺具有重要意义。

发明内容

本发明的目的是针对现有激光增材制造钛合金电化学抛光液和抛光技术的不足，提供一种室温低电压下可以使用的低毒、安全、制备简单、稳定性强、对设备腐蚀性小的适用于激光增材制造钛合金及其异形零件的电化学抛光液及抛光方法。

本发明的技术方案：

一种激光增材制造异形钛合金的电化学抛光液，该电化学抛光液由乙二醇、氯化镁、氯化锌、磁性添加材料和添加剂混合而成，其中：乙二醇作为溶剂，其他组分在电化学抛光液中的浓度分别为：氯化镁30-100g/L、氯化锌45-150g/L、磁性添加材料1-30g/L和添加剂1-10ml/L；所述添加剂为加速剂、粘结剂、光亮剂中的一种或两种以上混合。