一种钛合金直角管道内表面电化学抛光液及抛光方法与流程

1.本发明涉及一种钛合金直角管道内表面电化学抛光液及抛光方法，属于金属处理技术领域。


背景技术：

2.钛合金因其良好的物理、化学和生物特性，在医学器械、化工机械、航天航空甚至是日常生活用品等领域得到越来越广泛的应用。通常采用3d打印的钛合金部件倾向产生气孔和未熔化的粉末，导致表面综合性能下降。因此，钛合金产品表面通常采用机械抛光和化学抛光方法进行处理。
3.机械抛光是依靠非常细小的抛光粉的磨削、滚压作用，除去试样磨面上的极薄一层金属，操作方法简单，但耗时较长，且无法对管道内表面进行抛光处理。化学抛光是利用不同化学试剂配置而成的抛光试剂对样品表面凹凸不平区域进行选择性溶解来消除磨痕、侵蚀。化学抛光设备简单，能够处理带有细管、深孔及形状复杂内流道的零件，但抛光液成分多为具有强腐蚀性的酸性溶液，抛光过程中会剧烈反应，对操作要求极为严格，且产生的有毒物质或刺激性气体易挥发到空气中，对环境会产生危害。
4.相比之下，电化学抛光是以被抛工件为阳极，不溶性金属为阴极，两极同时浸入到电解槽中，通以直流电而产生有选择性的阳极溶解，从而达到工件表面光亮度增大的效果。目前，这种方法可以使大部分零件具有平滑光亮的表面，但针对不规则零件内表面抛光效果并不理想。


技术实现要素：

5.本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供了一种钛合金直角管道内表面电化学抛光液及抛光方法，室温下可以使用，低毒、安全、制备简单、稳定性强、对设备腐蚀性小，适用于3d打印钛合金直角管道内表面抛光。
6.本发明的技术解决方案是：一种钛合金直角管道内表面电化学抛光液，包括高氯酸和冰醋酸；其中，冰醋酸为溶剂，浓度为93％～95％。
7.进一步地，所述高氯酸在溶液中浓度为5％～7％。
8.如所述的一种钛合金直角管道内表面电化学抛光液的制备方法，包括：
9.(1)称重：按照比例将高氯酸和冰醋酸分别等比例称取；
10.(2)搅拌：将冰醋酸缓慢倒入容器中，并搅拌均匀；
11.(3)制取：将高氯酸通过玻璃棒缓慢加入上述溶液，搅拌，得到3d打印钛合金电化学抛光液。
12.根据所述的一种钛合金直角管道内表面电化学抛光液的抛光方法，包括：
13.(1)调制电化学抛光液；
14.(2)使用电化学抛光对钛合金直角管道内流道进行电化学抛光；
15.(3)后处理：将电化学抛光后的钛合金直角管道冲洗吹干。
16.进一步地，抛光方法步骤(1)中的高氯酸试剂浓度为6％，冰醋酸试剂浓度为94％。
17.进一步地，抛光方法步骤(3)中电化学抛光的参数包括：抛光温度为20-30℃，电流密度为5-20a/cm2，极间距为3mm～5mm，抛光时间为30s～100s。
18.进一步地，抛光方法步骤(2)具体包括：
19.将不锈钢或柔性电极插入管道工件内部；
20.将按比例配制的抛光液缓慢注入管道内，使其充满管道；
21.选用直流稳压电源作为电化学抛光的电源，以待抛光钛合金管道为阳极，不锈钢或柔性电极为阴极，接通电源，进行抛光；
22.取出抛光后管道工件，冲洗烘干。
23.进一步地，冲洗采用去离子水，冲洗时间为60s。
24.进一步地，作为阴极的不锈钢或柔性电极形状为直径1mm丝状。
25.抛光方法步骤(3)中的搅拌时间为20-30min。
26.本发明与现有技术相比的优点在于：
27.(1)本发明的电化学抛光液配方简单、成本较低、在补充母液的前提下可多次重复使用，且性能稳定、不易挥发，所含成分安全无毒，对人体及周边环境危害小。
28.(2)本发明的电化学抛光液抛光过程在室温下操作，通过控制电流密度及抛光时间来调节工艺参数，变量少、操作简单，可有效地避免了电化学抛光过程中零件抛光效果不理想或局部部位的过腐蚀等现象。
29.(3)经本电化学抛光液抛光后，管道内表面粗糙度明显降低，光泽度提高，且表面抛光效果均匀。
附图说明
30.图1为钛合金直角管道内表面和电极结构示意图；
31.图2为未经电化学抛光钛合金直角管道内表面金相图；
32.图3为电化学抛光后钛合金直角管道内表面金相图。
具体实施方式
33.为了更好的理解上述技术方案，下面通过附图以及具体实施例对本技术技术方案做详细的说明，应当理解本技术实施例以及实施例中的具体特征是对本技术技术方案的详细的说明，而不是对本技术技术方案的限定，在不冲突的情况下，本技术实施例以及实施例中的技术特征可以相互组合。
34.以下结合说明书附图对本技术实施例所提供的一种钛合金直角管道内表面电化学抛光液及抛光方法做进一步详细的说明，具体实现方式可以包括(如图1～3所示)：
35.电化学抛光液由高氯酸和冰醋酸混合而成，其中：冰醋酸作为溶剂，在抛光液中浓度为93％～95％；高氯酸在电化学抛光液中的浓度为5％～7％。
36.所述一种3d打印钛合金直角管道内表面的电化学抛光液制备方法，包括以下步骤：
37.(1)称重：按照比例将高氯酸和冰醋酸分别等比例称取；
38.(2)搅拌：将冰醋酸缓慢倒入容器中，并搅拌均匀；
39.(3)制取：将高氯酸通过玻璃棒缓慢加入上述溶液，搅拌20-30min，得到3d打印钛合金电化学抛光液。
40.所述3d打印钛合金直角管道内表面电化学抛光液的抛光方法，步骤如下：
41.(1)调制电化学抛光液：将高氯酸和冰醋酸按比例混合均匀，制得电化学抛光液；
42.(2)电化学抛光：以钛合金直角管道内流道作为阳极、不锈钢丝作为阴极，并与直流稳压电源的正负极相连通，钛合金直角管道内充满电解液，进行电化学抛光；
43.(3)后处理：将电化学抛光后的钛合金直角管道冲洗吹干。
44.进一步，电化学抛光具体包括以下步骤：
45.(1)将不锈钢或柔性电极插入管道工件内部。
46.(2)将按比例配制的抛光液缓慢注入管道内，使其充满管道。
47.(3)选用直流稳压电源作为电化学抛光的电源，以待抛光钛合金管道为阳极，不锈钢或柔性电极为阴极，接通电源，进行抛光。
48.(4)取出抛光后管道工件，冲洗烘干。
49.可选的，在一种可能实现的方式中，所述步骤(3)中电化学抛光的参数：抛光温度为20-30℃，电流密度为5-20a/cm2，极间距为3-5mm，抛光时间为30s～100s。
50.进一步，在一种可能实现的方式中，所述作为阴极的不锈钢或柔性电极形状为直径1mm丝状。
51.可选的，步骤(4)中冲洗采用去离子水，冲洗时间为60s。
52.在本技术实施例所提供的方案中，实施例1：对3d打印钛合金直角管道内表面进行电化学抛光处理。
53.抛光液配制：将6ml高氯酸通过玻璃棒缓慢加入94ml冰醋酸，均匀搅拌25min。
54.电化学抛光：以钛合金零件作为阳极，不锈钢片作为阴极浸入电解槽中，将阳极、阴极分别与直流稳压电源的正负极连接，进行电解抛光。设定抛光温度为25℃，电流密度为15a/cm2，极间距为3mm，抛光时间为60s。
55.后期处理：经电化学抛光处理后的零件采用去离子水冲洗60s，吹干，观察试样内表面。
56.通过本实例工艺处理的试样表面平整，呈现出镜面光泽，其表面粗糙度从25.4μm降至12.5μm，降幅比达50.8％。
57.将经由本发明所述电化学抛光液及抛光方法处理过的3d打印钛合金直角管道内表面进行粗糙度测量，并进行金相分析，如图3所示。同未经电化学抛光的零件表面(图2所示)对比，发现未经电化学抛光处理的3d打印钛合金直角管道内表面存在大量凸起的小颗粒或孔洞；而经过本发明所述电化学抛光液及抛光过程处理后得到的钛合金管道内表面粗糙度明显下降，光泽度提升，失重率较小，表面平整光滑。
58.本发明将柔性电极插入工件内部，注入特定比例高氯酸—冰醋酸抛光液，以工件作为阳极，柔性电极作为阴极，采用合理的抛光参数，接通直流电源对工件进行抛光处理，针对抛光过程中钛合金零件存在的曲面、转角等特殊位置通过采用柔性电源线和流动抛光液来处理，确保抛光的内表面质量得到整体性提高。
59.显然，本领域的技术人员可以对本技术进行各种改动和变型而不脱离本技术的精神和范围。这样，倘若本技术的这些修改和变型属于本技术权利要求及其等同技术的范围
之内，则本技术也意图包含这些改动和变型在内。
60.本发明说明书中未作详细描述的内容属本领域技术人员的公知技术。