[发明专利]一种3D打印金属表面微弧氧化膜层的制备方法

说明书

本发明公开了一种3D打印金属表面微弧氧化膜层的制备方法，该方法包括：一、对3D打印金属工件进行表面喷砂处理后行超声清洗，得到处理后的3D打印金属工件；步骤二、配制氧化溶液；三、采用氧化溶液为电解液进行持续性压力冲洗循环，采用稳步升流法对处理后的3D打印金属工件进行微弧氧化，在表面形成微弧氧化膜层。本发明通过在微弧氧化的过程中利用循环系统抽取氧化溶液对处理后的3D打印金属工件的表面进行持续性压力冲洗循环，同时结合采用稳步升流法进行微弧氧化，提高了微弧氧化过程中处理后的3D打印金属工件的表面氧化膜层及弧光的均匀性，避免微弧氧化膜层烧蚀和起粉现象，提高了微弧氧化膜层的质量。

技术领域

本发明属于膜层技术领域，具体涉及一种3D打印金属表面微弧氧化膜层的制备方法。

背景技术

3D打印技术是一项较为先进的制造技术。该技术的基本原理是根据三维实体零件经切片处理获得的二维截面信息，以点、线或面作为基本单元进行逐层堆积制造，最终获得实体零件或原型，可以实现传统方法无法或很难达到的复杂结构零件的制造。3D打印的应用范围涵盖航空航天、汽车、日常消费品、医疗等多个领域。其中金属3D打印零件作为整个3D打印体系中最前沿和最有潜力的技术，是先进制造技术的重要发展方向。

金属3D打印零件在部分工况使用时需要进行表面处理以实现耐蚀性、耐磨性、装饰或其他特种功能要求。其中微弧氧化技术是在阳极氧化基础上发展起来的一种表面处理技术，制备的陶瓷膜层具有良好的结合强度、较高的硬度、生物都能够性能、耐腐蚀性及导热性等，具有工艺简单、处理过程简单、对基体材料无影响等优点。微弧氧化对工件表面质量要求较高，一般要求表面为抛光面，粗糙度较高时膜层容易发生烧蚀造成质量问题。而3D打印件是由打印机将薄片一层一层的打印出来形成三维实体模型，表面普遍存在一层一层的纹路，各层的接缝处在成型后的实体表面也会表现为小的凹坑或凸起，所以3D打印件的表面粗糙度较高，只有经过表面处理后3D打印制品的表面才能够变光滑甚至达到镜面效果。通常需要通过机械加工来实现精确的圆孔和光滑平坦的表面，然后与其他零件装配在一起。然而，3D打印零件所具有的复杂轻量化结构有时会由于刚度不足而不能很好的适应加工过程。最常见也是较为简单的表面处理方法为手工打磨或者喷砂处理，但是经过该处理后工件表面的粗糙度也只能达到8-15左右。采用化学试剂抛光处理可以提高表面光洁度到3以下，但是处理成本较高。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供一种3D打印金属表面微弧氧化膜层的制备方法。该方法通过在微弧氧化的过程中利用循环系统抽取氧化溶液对处理后的3D打印金属工件的表面进行持续性压力冲洗循环，同时结合采用稳步升流法进行微弧氧化，提高了微弧氧化过程中处理后的3D打印金属工件的表面氧化膜层及弧光的均匀性，避免微弧氧化膜层烧蚀和起粉现象，提高了微弧氧化膜层的质量。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种3D打印金属表面微弧氧化膜层的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

步骤一、表面处理：对3D打印金属工件进行表面喷砂处理至表面粗糙度Ra为8～15，然后采用去离子水进行超声清洗，得到处理后的3D打印金属工件；

步骤二、配制氧化溶液：配制硅酸钠、钨酸钠、聚四氟乙烯润滑颗粒、氢氧化钠的混合溶液，即得到氧化溶液；

步骤三、制备微弧氧化膜层：将步骤一中得到的处理后的3D打印金属工件放置于直流脉冲氧化电源设备的不锈钢槽中，不锈钢槽中盛放有步骤二中得到的氧化溶液，且不锈钢槽、处理后的3D打印金属工件分别与直流脉冲氧化电源设备的电源负极、正极对应相连，然后采用稳步升流法进行微弧氧化，在处理后的3D打印金属工件的表面形成微弧氧化膜层；所述微弧氧化的过程中利用循环系统抽取氧化溶液对处理后的3D打印金属工件的表面进行持续性压力冲洗，所述循环系统包括位于处理后的3D打印金属工件上方且相对设置的管路I和管路II，管路I和管路II与处理后的3D打印金属工件的夹角θ及距离d均可调节。