[发明专利]一种基于高铬合金电化学脱合金的加工预处理方法

说明书

本发明属于电化学辅助加工领域，提供一种基于高铬合金电化学脱合金的加工预处理方法。包括以下步骤：对高铬合金电化学脱合金预处理，将高铬合金工件浸泡入电解液中进行电化学脱合金处理，处理过程采用三电极电化学体系。再机械加工去除预处理层。本发明基于Cr、Fe元素在碱性溶液中特殊反应机制，在碱性条件中电化学极化将促进合金表面Fe元素的溶解去除并抑制Cr元素的溶解去除，进而实现脱合金化，表面形成疏松多孔结构；再利用铣削、磨削等机械加工方法去除脱合金预处理层。本发明加工效率高、切削力小、可减少刀具磨损，适用于高铬合金超精密加工。

技术领域

本发明属于电化学辅助加工领域，具体涉及一种基于高铬合金电化学脱合金的加工预处理方法。

背景技术

金属铬具有极高的硬度及极强的耐腐蚀性，在空气中，即使在炽热的高温状态下，氧化速度也很慢。铬作为一种重要与常见的合金元素，与铁、镍、钴、钛、铝、铜等组成合金后，则成为具有耐热性、热强性、耐磨性及特殊性能的工程材料。这些材料广泛用于航空，宇航，核反应堆，汽车，造船，化工，军工等行业。高铬合金由于较高的铬元素含量，具有较高的硬度及较好的高温抗氧化性、耐腐蚀和耐磨特性。对其进行精密加工时极易出现工具磨损严重、加工损伤大及加工效率低等问题。

电化学辅助机械加工是一种电化学溶解、钝化作用和机械材料去除作用相结合的加工方法。电化学辅助机械加工方法集合了传统的机械加工及电化学加工方法的优点，能实现高去除率、高加工质量、低刀具磨损。专利CN1021189303A、CN101342622A分别介绍了嵌片式复合工具及电化学机械复合加工方法以及电化学机械轴类零件光整与修形复合加工工艺。利用电化学辅助机械复合加工的方法可以有效提高加工效率、提高工具寿命。但上述复合方法都存在工艺条件要求高、加工局限性大等问题。因此，针对于上述问题，提出了基于电化学脱合金化原理的加工预处理方法，以改善高铬合金的加工性能。

电化学脱合金是一种采用电化学方法选择性溶解合金中某一组分，形成微孔结构的表面处理方法，常用于制备组分电位差异大、电化学选择性溶解能力强的合金微纳米结构。由于高铬合金组分电位差异小，传统电化学脱合金方法难以应用。基于Cr、Fe元素在碱性溶液中特殊反应机制，在碱性条件中极化将有助于促进合金表面Fe元素的溶解去除并抑制Cr元素的溶解去除，以达到脱合金化的目的，形成疏松多孔的脱合金预处理层，再利用机械加工方法去除剩余材料。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于高铬合金电化学脱合金的加工预处理方法，该方法加工过程简单且加工效率高。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种基于高铬合金电化学脱合金的加工预处理方法，包括以下步骤：

第一步，高铬合金电化学脱合金预处理

将高铬合金工件浸泡入电解液中进行电化学脱合金处理，处理过程采用三电极电化学体系。其中工作电极高铬合金工件，参比电极为Ag/AgCl电极，辅助电极为铂网电极；采用电解液为浓度0.5～2M的NaNO₃溶液，使用NaOH溶液调整溶液pH值为8～11；所述的电化学处理为恒电位极化方法，在2～8V恒电位下处理20～600s。

基于Cr、Fe元素在碱性溶液中特殊反应机制，在碱性条件中电化学极化将促进合金表面Fe元素的溶解去除并抑制Cr元素的溶解去除，进而实现脱合金化，高铬合金工件表面形成疏松多孔结构，产生阳极脱合金层。

第二步，机械加工去除预处理层

采用车削、铣削、磨削等机械加工方式去除电化学处理产生的阳极脱合金层，达到最终加工要求；且切削深度与阳极脱合金层厚度一致。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：