[发明专利]用于增材制造钛合金疲劳样件的电解抛光液及电解抛光工艺

说明书

本发明用于增材制造钛合金疲劳测试样件的电解抛光液及电解抛光工艺，所述抛光液由甲醇，高氯酸和正丁醇组成，抛光工艺设备简单，易于操作，提高表面光洁度的同时，能够降低试样表层的应力，有效避免了疲劳试样中表面粗糙度和表面残余应力对测试数据的影响。

技术领域

本发明涉及金属表面处理领域，涉及一种适用于增材制造钛合金疲劳样件制备的电解抛光工艺。

背景技术

金属增材制造(metal additive manufacturing,MAM)技术作为一种先进的成形工艺，能够实现高性能复杂结构金属零件的无模具、快速、近净成形，近年来受到材料科学家及工业界的极大关注。增材制造的金属材料主要包括钛合金、高温合金，超高强度钢、不锈钢等。从研究和应用的角度而言，增材制造Ti-6Al-4V合金的技术成熟度最高。目前，增材制造Ti-6Al-4V合金的综合力学性能达到基本与锻件相当，但疲劳性能还与锻件存在一定差距。影响疲劳性能的因素众多，包括外加载荷类型、构件表面状态、微观组织和缺陷等，从而导致构件发生疲劳破坏，因此，疲劳性能对构件服役行为具有重要的影响。

在疲劳性能测试中，表面质量对其产生较大的影响，增材制造 Ti6Al4V合金表面粗糙度较大，达不到疲劳测试表面标准。传统方法处理表面试样制备过程中,疲劳试样对试样表面要求严格，表面平滑，不能在加工过程中引入残余应力，因此不容易制备。增材制造Ti6Al4V合金需疲劳测试试样需要进行机械抛光或化学抛光处理。但是，机械抛光易破坏试样表面,存在残余应力，并且非标小型复杂回旋体件加工难度大等缺陷；而电解抛光，需要专用的抛光液，目前国内公开的钛及钛合金电解抛光液存在成分复杂、不易配制和抛光工艺稳定性较差的问题。

发明内容

针对现有技术存的的上述不足，本发明解决增材制造钛合金疲劳样件存在成分复杂和抛光工艺稳定性较差的问题，提供一种易于操作，抛光后表面光洁度高的用于增材制造钛合金疲劳样件的电解抛光工艺。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种用于增材制造钛合金疲劳样件的电解抛光液，该抛光液由体积分数为5-10％高氯酸和15-30％正丁醇和60-80％甲醇配制而成。

本发明还提供一种增材制造钛合金疲劳样件的电解抛光工艺，包括如下步：

1.将钛及钛合金试样进行金相砂纸打磨,砂纸型号分别为280 目、400目、600目、800目和1200目。

2.配制电解抛光液：配制体积分数为5-10％高氯酸和15-30％正丁醇和60-80％甲醇，倒入电解槽中；

3.以不锈钢圆环为阴极，与直流稳压电源负极相连，浸入上述配制的抛光液中进行抛光，抛光温度为-10℃-0℃之间。抛光时间为 40-90s,抛光电压为25-30V，,疲劳样件位于阴极圆环轴线位置，阳极最大直径与阴极不锈钢环直径1:15-1:30。

4.抛光过程使用搅拌器进行搅拌。

本发明的有益效果为：

1.本发明的电解抛光液配制简单和易于存储，对人体无害。

2.增材制造疲劳样件为曲面，试样表面粗糙度对疲劳性能影响较大，要求试样表面光洁度高、表面残余应力低，以及无氧化膜等，一般常用的抛光液以及抛光工艺适用范围小，不易制备,采用本发明的抛光液以及抛光工艺能够满足上述要求，增材制造疲劳样件表面光洁度高，可消除表面粗糙度对疲劳性能测试的影响。

3.采用本发明抛光工艺，设备简单，容易操作；阴极为普通不锈钢，取材方便，制作简单。

4.本抛光工艺稳定性好，抛光速度快,抛光效率高,可用于大批量试样的制备。

附图说明

图1为使用配方1电解抛光的样品图；

图2为电解抛光液配方。