一种FV520B材料叶轮叶片的化学机械抛光方法与抛光液与流程

本发明涉及一种抛光加工方法与抛光液，尤其是fv520b材料叶轮叶片的化学机械抛光方法与抛光液。

背景技术：

fv520b即马氏体型沉淀硬化不锈钢，具有强度高、韧性好、耐腐蚀等性能，被广泛应用于轮盘、叶片、轴、齿轮等，尤其在风机叶片领域应用较常见。叶片为涡轮发动机的核心关键零部件，其加工质量的好坏直接影响发动机的工作效率，因此制造高精度叶片意义重大。

fv520b材料硬度高，使用普通刀具切削加工困难，再加之该材料耐腐蚀，故一般的化学试剂无法软化其表面组织；叶轮叶片扭曲大、厚度薄、流道窄，常用的数控加工刀具易发生干涉、磨损大，叶片表面烧伤严重；针对叶轮叶片的抛光，目前在国内主要依赖手工，而手工抛光不仅效率低、质量难以保证，而且对人体不利，此外针对该材料的化学机械抛光液国内外几乎是空白。

为解决上述难题，本发明专利提出了一种fv520b材料叶轮叶片的化学机械抛光方法与抛光液。

技术实现要素：

本发明要解决的问题：目前叶轮叶片单纯的机械加工方式存在刀具磨损、刀具干涉、叶片加工质量差，单纯的化学刻蚀困难，人工加工效率低、质量一致性差及且危害操作者的身体健康，另外针对fv520b材料的化学机械抛光液在国内外几乎为空白。

本发明的技术方案为：

一种fv520b材料叶轮叶片的化学机械抛光液，包括磨粒、氧化剂、表面活性剂、光亮辅助剂、溶解剂和去离子水；

所述磨粒为碳化硅，粒径大小为1000μm、500μm、150μm、45μm中的一种或两种以上混合，其在抛光液中含量为1.5～3.5g/ml；

所述氧化剂为65wt％硝酸溶液和/或30wt％双氧水溶液，其在抛光液中的含量为50～120ml/l；

所述表面活性剂为10wt％壬基酚聚氧乙烯醚溶液、重烷基苯磺酸盐晶体、烷基磺酸盐晶体中的一种或两种以上混合，其在抛光液中的含量为3.2～6.3g/l；

所述光亮辅助剂为苯甲酸钠晶体和/或苄叉丙酮晶体，其在抛光液中的含量为2.5～5.5g/l；

所述溶解剂为85wt％磷酸溶液、40wt％氢氟酸溶液、38wt％醋酸溶液中的一种或两种以上混合，其在抛光液中的含量为60～100ml/l；

其余为去离子水。

一种fv520b材料叶轮叶片的化学机械抛方法，叶轮在化学机械抛光液中旋转，使fv520b材料叶轮叶片表面与化学机械抛光液发生化学反应，同时通过磨料刮擦的机械作用，将其表面余料去除；具体步骤如下：

(1)低速启动叶轮，使旋转速度控制在10～18rpm，时间7～12min；

(2)化学机械抛光液将叶轮完全浸没，密封，再提高叶轮旋转抛光速度，旋转速度为90～170rpm，抛光时间为65～100min；

(3)抛光结束后，取出叶轮，用清水清洗，然后擦干；选取叶片表面多个部分进行粗糙度测量。

本发明的有益效果：本发明提供的叶轮叶片化学机械抛光方法与传统的机械加工方法相比，不存在刀具路径规划、刀具磨损、叶片加工表面烧伤等问题，相较于一般的化学腐蚀具有去除率高等优势，并且该方式可以很好的消除叶片表面的切削刀痕、表面凹坑等残料；此外，研制出了一种专门用于抛光fv520b材料的化学抛光液，针对该材料的叶轮叶片可保证2h内抛光出的表面粗糙度ra优于0.8μm。

附图说明

图1为fv520b材料叶轮叶片的化学机械抛光加工示意图；

图2为叶片某点处的粗糙度测量曲线；

图中：1盖板；2容器；3叶轮；4混合抛光液；w叶轮转速。

具体实施方案

结合附图，对fv520b材料叶轮叶片的化学机械抛光加工方法与抛光液配制进行说明。

一种fv520b材料叶轮叶片的化学机械抛光加工方法与抛光液配制具体操作如下：

1.向容器2中加入一定量的去离子水；

2.按3:2将质量分数分别为65wt％的硝酸溶液与30wt％的双氧水溶液混合，然后缓慢的加入容器2中，使其在抛光液中的总含量为55ml/l；

3.继续向容器2中分别添加：重烷基苯磺酸盐晶体，使其在抛光液中含量为4.3g/l；苄叉丙酮晶体，使其在抛光液中含量为5g/l；

4.将质量分数分别为40wt％的氢氟酸溶液、85wt％的磷酸溶液、38wt％的醋酸溶液按体积比为1:6:2混合，再添加到容器2中，使其在抛光液中的总含量为74ml/l；

5.叶轮3开始旋转，速度为12rpm，时间为8min；

6.将粒径为1000μm、500μm、150μm的碳化硅，按体积比为3:2:1混合，然后缓慢的添加到容器3中，使其在抛光液中的总含量为2.1g/ml，形成化学机械抛光液4，且因保证化学机械抛光液4能够将叶轮3完全浸没；

7.用盖板1将容器2密封；

8.提高叶轮3的转速，调整为150rpm；

9.抛光70min后，取出叶轮3，用清水冲洗8min，擦干；

10.在叶片3不同部位均匀的取5个点进行测量，该实例中表面粗糙度ra0.5～0.7μm，图2为叶片某点处的粗糙度测量曲线，ra为0.614μm。

本说明书实施例所述的内容仅仅是对发明构思的实现形式的列举，本发明的保护范围不应当被视为仅限于实施例所陈述的具体形式，本发明的保护范围也包括本领域技术人员根据本发明构思所能够想到的等同技术手段。

技术特征：

技术总结
本发明公开了一种FV520B材料叶轮叶片的化学机械抛光方法与抛光液，该抛光方法为：叶轮叶片在化学机械抛光液中旋转，使FV520B材料叶轮叶片表面与化学试剂发生化学反应，同时通过磨料与叶片表面的刮擦机械作用，将其表面残料去除；其中化学机械抛光液包含种磨粒、氧化剂、表面活性剂、光亮剂、溶解剂和去离子水。本发明提出的叶轮叶片化学机械抛光方法较其传统的机械加工、化学刻蚀、手工抛光等方式操作更简便、叶片表面抛光精度更高、抛光周期更短，研制的FV520B材料抛光液填补了国内外空白，且可有效去除FV520B材料叶轮叶片表面各部位的残料。

技术研发人员：张振宇;廖龙兴;谢文祥;王林海
受保护的技术使用者：大连理工大学
技术研发日：2019.06.28
技术公布日：2019.09.17