钴基合金的光催化加工设备制造技术

一种钴基合金的光催化加工设备，包括：化学单元，包括抛光池和内含碱性黄40和TiO2的抛光液，用于在紫外照射下与钴基合金发生化学反应；光照单元，包括紫外灯，紫外灯的发光头对准化学单元，用于照射抛光液以及浸泡在抛光液内的钴基合金，以使二者发生化学反应；机械加工单元，包括夹具设备和加工头，夹具设备的活动端配装加工头，用于对钴基合金表面进行磨削。本实用新型专利技术的有益效果是：结合了化学、光学、机械三者的内容，实现了对钴基合金的加工层的软化和材料去除，实现对钴基合金材料去除率的提高，具有反应简单，成本较低，效率较高的优点，且反应不污染环境，绿色可靠。本实用新型专利技术可用于对模具钴基合金的精密加工领域。

Photocatalytic Processing Equipment for Cobalt-based Alloys

A photocatalytic processing equipment for cobalt-based alloys includes: chemical units, including polishing pools and polishing fluids containing alkaline yellow 40 and titanium dioxide, for chemical reactions with cobalt-based alloys under ultraviolet irradiation; illumination units, including ultraviolet lamp and ultraviolet lamp light emitting head aligning chemical units, for irradiating polishing fluids and cobalt-based alloys immersed in polishing fluids, in order to make both of them The mechanical processing unit includes fixture equipment and processing head, and the movable end of fixture equipment is equipped with processing head for grinding cobalt-based alloy surface. The utility model has the advantages of simple reaction, low cost, high efficiency, no pollution to the environment, green and reliable reaction, combining chemical, optical and mechanical contents, realizing softening and material removal of the processing layer of cobalt-based alloy, and improving the removal rate of cobalt-based alloy material. The utility model can be used in the field of precision processing of die cobalt-based alloy.

【技术实现步骤摘要】
钴基合金的光催化加工设备
本技术涉及一种钴基合金的光催化加工设备。
技术介绍
钴基合金作为激光熔覆材料在工业界有广泛的使用。在激光熔覆方法中，钴基合金作为自熔性合金材料可被用于改善金属材料表面性能，形成高硬度、耐高温和耐磨损的覆层。这种方法被广泛应用于模具制造、汽车制造工业、汽轮机制造等行业中。若可进一步提升其表面质量，将有助于钴基合金覆层深入发挥自身优势，实现更为广阔的应用前景。由于模具钴基合金覆层具有高硬度和高耐磨性的问题，使得所希望的精密加工更加困难。这一问题，尚无有效解决方法，且缺乏深入的研究。鉴于模具钴基合金覆层具有良好的应用前景，解决其精密加工的技术难题对于钴基合金激光覆层技术在模具等领域的应用具有十分重要的现实意义。因此，钴基合金作为多金属元素构成的高硬度、高耐磨性合金，普通机械加工方法难以快速去除，影响钴基合金精密加工的难度和效率。针对上述问题，设计和开发一种光催化钴基合金加工方法，以弥补足上述缺点，显得尤为必要。
技术实现思路
本技术的目的在于解决上述问题而提供一种光催化钴基合金加工方法，该方法能够对具有高硬度、高耐磨性的钴基合金进行相对的高效加工。本技术所述的钴基合金的光催化加工设备，其特征在于，包括：化学单元，包括抛光池和内含碱性黄40和TiO2的抛光液，用于在紫外照射下与钴基合金发生化学反应；光照单元，包括紫外灯，紫外灯的发光头对准化学单元，用于照射抛光液以及浸泡在抛光液内的钴基合金，以使二者发生化学反应；机械加工单元，包括夹具设备和加工头，夹具设备的活动端配装加工头，用于对钴基合金表面进行磨削。所述抛光池旁还配置抛光液补充装置，用于向化学单元的抛光池内注入抛光液。所述抛光池还增设温控装置，用于控制抛光池内抛光液的温度。所述抛光池5内从下到上依次设有弹性层、弹性薄膜层以及磨粒层，其中弹性层的底端与抛光池底部连接，弹性层的上表面铺设弹性薄膜层，而弹性薄膜层的边沿与抛光池的内壁密封连接，使得弹性薄膜层与抛光池内壁围成用于容纳抛光液的加工区；磨粒层铺设在弹性薄膜层的表面，磨粒层上填充用于润滑和散热的抛光液。紫外光灯设置在抛光池旁，并且对准浸泡在抛光液中的钴基合金。温控装置嵌装在抛光池内，并且温控装置的信号输出端与控制柜的数据采集模块的信号输入端电连接，用于将测定的温度信号传输给控制柜；温控装置的控制端与所述控制柜的信号输出端电连接，用于实现对抛光池内抛光液温度的控制。所述夹持设备为可提供六自由度运动的工业机器人，其中工业机器人的底部固接在抛光池旁的地面上，工业机器人的机械臂活动端固装抛光头，并且工业机器人机械臂活动端的活动区域覆盖抛光池。钴基合金为一种能耐各种类型磨损和腐蚀以及高温氧化的硬质合金，含有相当数量的镍、铬、钨和少量的钼、铌、钽、钛、镧等合金元素，偶尔也还含有铁的一类合金，表层含钴原子。所述抛光液包括碱性黄40和TiO2，所述碱性黄40可为钴元素的化学反应提供Cl-离子，所述TiO2作为配合光学模块的催化物，抛光液与钴基合金表面的钴原子可发生反应形成易被去除的物质；所述光照单元的紫外光可对化学单元的抛光液以及粗糙钴基合金进行催化，建立光子与量子产率的关系，调节钴元素原子键断裂和能量释放过程，实现反应可控。所述机械加工单元将对钴基合金表层形成的物质进行机械作用并实现去除。本技术所述的钴基合金的光催化加工方法，包括以下步骤：1)将待加工的钴基合金熔覆样品固定，并使其完全浸没在抛光液中，所述抛光液中含有碱性黄40和TiO2；所述碱性黄40的化学名为：2-[7-(二乙氨基)-2-氧代-2H-1-苯并吡喃-3-基]-1,3-二甲基-1H-苯并咪唑翁氯化物；2)对浸没在抛光液中的粗糙钴基合金进行紫外照射，抛光液中的碱性黄40以及TiO2与钴基合金表层发生化学反应，在钴基合金表层形成易去除的软质层，获得具有软质层的钴基合金；3)对具有软质层的钴基合金表面进行磨削加工，根据对表面质量的要求去除适量的软质层；4)将步骤3)加工好产品进行清理等辅助工序，钴基合金加工完毕。所述抛光液的配方中含有碱性黄40和TiO2，其中碱性黄40的质量浓度为0.01％～0.035％；所述TiO2的加入量为0.03g/ml～0.05g/ml。所述碱性黄40的质量浓度为0.015％～0.025％。所述碱性黄40的最佳质量浓度为0.02％。所述TiO2的最佳加入量为0.04g/ml。所述紫外光灯的功率为80～120W，光照时间为90～180分钟。所述紫外光灯最佳功率为100W，最佳光照时间为110～120分钟。本技术的工作原理在于：所述光照单元、化学单元结合产生化学反应原理如下：TiO2在紫外光照射下可以产生OH-和H+，Co在紫外光照射下可形成Co2+用于后续反应。TiO2+hv→e-+h+H2O+h+→OH-+H+一部分Co2+与OH-结合形成Co(OH)2以备后续反应。一部分Co2+与碱性黄40溶剂提供Cl-离子结合可生成可溶性的CoCl2，形成可溶性钴盐物；Co2++2OH-→Co(OH)2Co2++2Cl-→CoCl2Co(OH)2在H+的促进下可加速形成可溶性的CoCl2。所述碱性黄40作为一种常规物质，且在催化剂中体积分数较低，在加工后的溶剂可通过简易干燥方法，即可消除环境污染。在完成了化学、光学的反应后，已经得到了利于便于机械加工的软质层，可配合需要进行的机械加工平台进行进一步的材料去除和表面处理工作。本技术的有益效果在于：本技术针对钴基合金覆层具有高硬度和高耐磨性，难以进行精密加工的问题提出了光催化钴基合金加工方法。本技术结合了化学、光学、机械三者的内容，实现了对钴基合金的加工层的软化和材料去除，实现对钴基合金材料去除率的提高，具有反应简单，成本较低，效率较高的优点，且反应不污染环境，绿色可靠。本技术可用于对模具钴基合金的精密加工领域。附图说明图1是钴基合金加工设备的结构图。图2是光催化下模具钴基合金加工流程图。图3是光催化形成模具钴基合金软质层流程图。图4是光催化下模具钴基合金加工原理整体示意图。图5是光催化下模具钴基合金加工化学反应原理图。图6(a)-6(d)是白光干涉仪观测抛光后的表面形貌图。具体实施方式下面结合附图进一步说明本技术参照附图：实施例1本技术所述的钴基合金的光催化加工设备，包括：化学单元1，包括抛光池和内含碱性黄40和TiO2的抛光液，用于在紫外照射下与钴基合金发生化学反应；光照单元2，包括紫外灯，紫外灯的发光头对准化学单元，用于照射抛光液以及浸泡在抛光液内的钴基合金，以使二者发生化学反应；机械加工单元3，包括夹具设备和加工头，夹具设备的活动端配装加工头，用于对钴基合金表面进行磨削。所述抛光池旁还配置抛光液补充装置，用于向化学单元的抛光池内注入抛光液。所述抛光池还增设温控装置，用于控制抛光池内抛光液的温度。所述抛光池旁还配置控制柜，与光照单元、温控装置、机械加工单元以及抛光液补充装置电连接或信号连接，用于光照单元、温控装置、机械加工单元以及抛光液补充装置工作以对钴基合金进行加工。实施例2：所述抛光池5内从下到上依次设有弹性层、弹性薄膜层以及磨粒层，其中弹性层的底端与抛光池底部连接，弹性层的上表面铺设弹性薄膜层，而弹性薄膜层的边本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.钴基合金的光催化加工设备，其特征在于，包括：化学单元，包括抛光池和内含碱性黄40和TiO2的抛光液，用于在紫外照射下与钴基合金发生化学反应；光照单元，包括紫外灯，紫外灯的发光头对准化学单元，用于照射抛光液以及浸泡在抛光液内的钴基合金，以使二者发生化学反应；机械加工单元，包括夹具设备和加工头，夹具设备的活动端配装加工头，用于对钴基合金表面进行磨削。

【技术特征摘要】
1.钴基合金的光催化加工设备，其特征在于，包括：化学单元，包括抛光池和内含碱性黄40和TiO2的抛光液，用于在紫外照射下与钴基合金发生化学反应；光照单元，包括紫外灯，紫外灯的发光头对准化学单元，用于照射抛光液以及浸泡在抛光液内的钴基合金，以使二者发生化学反应；机械加工单元，包括夹具设备和加工头，夹具设备的活动端配装加工头，用于对钴基合金表面进行磨削。2.根据权利要求1所述的钴基合金的光催化加工设备，其特征在于：所述抛光池旁还配置抛光液补充装置，用于向化学单元的抛光池内注入抛光液。3.根据权利要求1所述的钴基合金的光催化加工设备，其特征在于：所述抛光池还增设温控装置，用于控制抛光池内抛光液的温度。4.根据权利要求1所述的钴基合金的光催化加工设备，其特征在于：所述抛光池内从下到上依次设有弹性层、弹性薄膜层以及磨粒层，其中弹性层的底端与抛光池底部连接，弹性层的上表面铺设弹性薄膜层，...

【专利技术属性】
技术研发人员：曾晰，郑倩倩，郗枫飞，何兴，
申请(专利权)人：浙江工业大学，
类型：新型
国别省市：浙江,33