一种用于AlSi10Mg合金表面的电解抛光方法及工件与流程

一种用于alsi10mg合金表面的电解抛光方法及工件
技术领域
1.本发明涉及合金材料表面性能检测技术领域，具体涉及一种用于alsi10mg 合金表面的电解抛光方法及工件。


背景技术：

2.选择性激光熔融是一种金属材料增材制造技术，主要以金属粉末为原料， 通过cad模型预分层处理，使用高功率激光将金属粉末逐层熔化在一起，并快 速冷却固化，与传统方法相比，选择性激光熔融可以获得成形精度高，结构复 杂的零件。但是由于选择性激光熔融技术对材料要求高，目前应用的金属和合 金并不多，如不锈钢、钛合金以及铝合金等。
3.由于金属粉末颗粒的飞溅，使得在工件表面形成小的隆起，从而使得通过 选择性激光熔融制成的合金往往具有非常粗糙的表面，严重影响其使用的广泛 性。电解抛光具有工艺简单，操作灵活性强，且无应力影响等特点，被广泛应 用于各类金属及合金的抛光。对于具有al
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si共晶组织的alsi10mg合金由于硅 含量突出，al/si电化学性质差异明显，由于硅含量较高，因此电解抛光具有一 定的困难。常规的铝合金抛光方法无法满足表面粗糙度较大、硅含量高的 alsi10mg合金，采用电化学抛光对alsi10mg合金表面进行精整具有一定的困 难。


技术实现要素：

4.本发明所要解决的技术问题是现有的电化学抛光方法无法满足对于表面粗 糙度大、硅含量高的alsi10mg合金表面精整的需求，目的在于提供一种用于 alsi10mg合金表面的电解抛光方法及工件，以解决以上问题。
5.本发明的第一个目的是提供一种用于alsi10mg合金表面的电解抛光方法， 通过下述技术方案实现：
6.一种用于alsi10mg合金表面的电解抛光方法，包括：
7.(1)对alsi10mg合金样品表面进行除油预处理；
8.(2)电解抛光，电解抛光液为磷酸溶液，电解抛光体系为三电极体系，电 解抛光温度为65～75℃，电解抛光时间为15～20min，电解抛光电位为0～4v；
9.(3)对抛光后的样品迅速进行水冲洗；
10.所述alsi10mg合金为采用选择性激光熔融技术制备。
11.可选地，所述除油预处理为采用乙醇对样品表面进行超声脱脂后，将样品 进行水洗、吹干；
12.所述水洗温度为15～20℃，所述吹干温度为10～15℃。
13.可选地，所述磷酸溶液的质量分数为85％。
14.可选地，所述电解抛光过程中对电解抛光液进行搅拌，搅拌速度为 20～30rpm/min。
15.可选地，所述电解抛光电位为2～4v。
16.可选地，所述电解抛光过程中的电化学工作站设置为直流稳压模式。
17.可选地，所述三体系电极中参比电极为ag/agcl，alsi10mg合金为阳极， 紫铜片为阴极。
18.可选地，电解抛光后在30s内对抛光后的样品进行水冲洗。
19.本发明的第二个目的是提供一种工件，包含利用上述电解抛光方法处理的 alsi10mg合金。
20.本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：
21.本发明实施例所提供的一种用于alsi10mg合金表面的电解抛光方法，以磷 酸为电解抛光液，电解抛光电位采用小电位，大幅度改善选择性激光熔融alsi10mg合金的粗糙度及表面形貌，且大大降低了电解抛光过程的材料损耗。 具有配方简单、使用安全、抛光电位小、损耗小等优点，适合于复杂形状零件 的加工。
附图说明
22.为了更清楚地说明本发明示例性实施方式的技术方案，下面将对实施例中 所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些 实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在 不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。在附 图中：
23.图1为本发明实施例1提供的一种用于alsi10mg合金表面的电解抛光方法 得到的合金表面的xrd衍射图谱；
24.图2为本发明实施例1～4提供的一种用于alsi10mg合金表面的电解抛光方 法得到的合金表面粗糙度测试结果示意图；
25.其中，图2中a、b、c、d分别代表电解抛光电位为2v、3v、4v、5v时的 测试结果图。
26.图3为本发明实施例5～8提供的一种用于alsi10mg合金表面的电解抛光方 法得到的合金表面粗糙度测试结果示意图；
27.其中，图3中e、f、g、h分别代表电解抛光电位为7v、8v、9v、10v时 的测试结果。
28.图4为本发明实施例1～2提供的一种用于alsi10mg合金表面的电解抛光方 法得到的合金表面的三维轮廓示意图；
29.其中图4中的(a)、(b)分别代表电解抛光电位为2v、3v时的测试结果。
30.图5为本发明实施例3～4提供的一种用于alsi10mg合金表面的电解抛光方 法得到的合金表面的三维轮廓示意图；
31.其中图5中的(c)、(d)分别代表电解抛光电位为4v、5v时的测试结果。
32.图6为本发明实施例5～6提供的一种用于alsi10mg合金表面的电解抛光方 法得到的合金表面的三维轮廓示意图；
33.其中图6中的(e)、(f)分别代表电解抛光电位为7v、8v时的测试结果。
34.图7为本发明实施例7～8提供的一种用于alsi10mg合金表面的电解抛光方 法得到的合金表面的三维轮廓示意图；
35.其中图7中的(g)、(h)分别代表电解抛光电位为9v、10v时的测试结果。
36.图8为本发明实施例1、3、6、8、9提供的一种用于alsi10mg合金表面的 电解抛光方
法得到的合金表面的扫描电镜图；
37.其中图8中(1)、(2)、(3)、(4)分别代表电解抛光电位为2v、4v、8v、 10v时的测试结果，(5)代表原始样品，(6)代表抛光液为常规的brytal溶液 时的测试结果。
具体实施方式
38.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例及附 图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于 解释本发明，并不作为对本发明的限定。
39.实施例1：
40.一种用于alsi10mg合金表面的电解抛光方法，按照如下步骤：
41.(1)进行除油预处理：对通过选择性激光熔融技术制备得到的alsi10mg合 金采用无水乙醇进行超声脱脂10min，然后将alsi10mg合金在温度为15～20℃ 的冷水中洗涤，而后在冷空气气流中吹干，冷空气气流的温度为10～15℃；
42.(2)电解抛光：选用质量分数为85％的磷酸溶液作为电解抛光液；采用autolab电化学工作站作为输出电源，三电极体系进行电解抛光，参比电极为 ag/agcl，紫铜片为阴极，除油处理后的alsi10mg合金为阳极；设置电化学工 作站为直流稳压模式，抛光电位选择为2v；将三电极体系置于水浴锅中加热至 70℃，同时抛光过程中磁力搅拌电解抛光液，磁子转速为25rpm/min；电解抛光 的时间为20min；
43.(3)后处理：为避免磷酸在合金表面长时间附着引起化学腐蚀，电解抛光 后的样品迅速置于去离子水中冲洗，间隔时间小于30s。
44.实施例2：
45.本实施例与实施例1的不同是：电解抛光的电压为3v，磁子搅拌转速为 20rpm/min。其他与实施例1相同。
46.实施例3：
47.本实施例与实施例1的不同是：电解抛光的电压为4v，其他与实施例1相 同。
48.实施例4：
49.本实施例与实施例1的不同是：电解抛光的电压为5v，其他与实施例1相 同。
50.实施例5：
51.本实施例与实施例1的不同是：电解抛光的电压为7v，其他与实施例1相 同。
52.实施例6：
53.本实施例与实施例1的不同是：电解抛光的电压为8v，其他与实施例1相 同。
54.实施例7：
55.本实施例与实施例1的不同是：电解抛光的电压为9v，其他与实施例1相 同。
56.实施例8：
57.本实施例与实施例1的不同是：电解抛光的电压为10v，其他与实施例1 相同。
58.实施例9：
59.本实施例与实施例1的不同是：采用常规的电解液brytal溶液 (15wt％naco3+5wt％napo4)，采用两步法的模式进行电解抛光，第一步施加电 位为5v，第二步为0.5v，电解抛光温度为75℃。
60.对以上各实施例经电解抛光后的alsi10mg合金表面进行测试。由xrd技 术进行电解抛光前后alsi10mg合金表面的相组成分析；由白光扫描干涉仪进行 粗糙度(sa)测试及三维形貌图测试，用扫描电镜测试各实施例的合金表面的 形貌图；用天平称量抛光前后质量损失；其中白光扫描干涉仪的测试面积为 230
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230μm的大小区域。
61.图1中，a代表抛光前，b代表抛光后，由图1可知，电解抛光前后alsi10mg 合金表面并没有产生新的膜层，证明电化学抛光对合金前后的物相组成并无影 响。
62.对实施例1
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8进行粗糙度测试及质量损耗量测试，计算结果见下表1及附图 2
‑
3，附图4
‑
7。
63.表1各实施例抛光前后的粗糙度及质量损耗
[0064][0065][0066]
由表1可知，当电解抛光电位为2～4v时，得到的合金表面的粗糙度sa为 0.8～1.5μm，抛光后粗糙度相交抛光前下降明显；且由附图4
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7可知，电解抛光 电位为2～4v时，合金表面平坦无凹坑；而当电解抛光电位为5v时，合金表面 粗糙度增大至2.206μm，且开始出现凹坑，电位继续增大，抛光后粗糙度增大， 表面均不平坦有凹坑；抛光前后粗糙度变化也没有电位为2～4v时明显，虽然在 后去较大电位如10v时粗糙度下降至达到近1.9μm，但其三维轮廓图显示表面 并不平坦，凹凸明显，抛光效果并不好。由图8中的扫描电镜图也可知，电位 为2v、4v时得到的合金表面比电位为8v、10v得到的合金表面明显更加平坦。
[0067]
因此，抛光电位为5～10v时，抛光效果远远不如实施例1～3中处于小电位 的抛光效果。
[0068]
同时由表1可知，在采用天平称量抛光前后的质量损失，计算得出实施例 1～3的材料损耗量仅为6～13mg/cm2，材料损耗小；而实施例5～8中电位在6～10v 时，材料损耗量均在14mg/cm2以上，材料损耗大。
[0069]
对实施例9进行粗糙度测试，得到粗糙度为2.422μm，粗糙度较大，且由图 8的(6)中扫描电镜图可知，表面布满凹坑。可见采用常规brytal溶液、两步 法的方法进行电解抛光，与实施例1～3中采用磷酸作为电解抛光液相比，表面 产生了较多的凹坑。相较于常规
的brytal溶液，采用磷酸溶液为抛光液，不需 要配制，简化处理工艺，使用安全，对环境友好。
[0070]
以上的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步 详细说明，所应理解的是，以上仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限 定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同 替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。