一种增材制造金属部件的复合电化学抛光方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术提出了一种增材制造金属部件的复合电化学抛光方法和装置

【技术实现步骤摘要】
一种增材制造金属部件的复合电化学抛光方法和装置


[0001]本专利技术涉及增材制造
，具体涉及一种增材制造金属部件的复合电化学抛光方法和装置
。

技术介绍

[0002]增材制造俗称
3D
打印，有助于实现致密
、
坚固的
3D
金属部件的快速制造，且其几何形状和复杂性几乎不受限制，该技术目前已经广泛应用于航空航天，汽车和医疗植入行业
。
然而，由于制造过程中不可避免的阶梯效应
、
成球效应
、
部分熔化的原料粉末
、
飞溅和不充分熔化导致的高表面粗糙度是应用增材制造金属的最大挑战之一
。
尽管优化激光参数和扫描策略可以在一定程度上改善表面光洁度，但要实现金属部件的难加工部位如侧面和内表面的亚微米光洁度，需要采用合适的后处理工艺
。
[0003]通过传统方法进行增材制造金属部件的表面后处理，如机械加工
、
喷砂和磨料流抛光并不能兼顾高效与高表面质量
。
而基于电化学的抛光方法具有非接触性质
、
无自耗电极
、
独立于工件强度和硬度
、
无表面损伤和无工艺引起的残余应力，是一种有前途的后处理技术
。
结合电解液的可侵入性特点，能够实现复杂结构的内表面抛光
。
增材制造金属部件的传统电化学抛光是基于单一的电化学工艺，往往导致低选择性的抛光区域，且容易出现抛光不均匀和效率低等问题，而增材制造金属部件的复杂结构更是加剧了这一问题
。
因此，现在急需研究一种能够抛光均匀且高效率的抛光装置和方法
。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是提供一种增材制造金属部件的复合电化学抛光方法和装置，为两步电化学抛光方法，在降低增材制造金属部件内外表面粗糙度的同时减少抛光液更新次数，提升电化学抛光效率与均匀性，且该装置与方法适用于多种增材制造金属部件的表面抛光
。
[0005]本专利技术的目的可以通过以下方案来实现：
[0006]第一方面，本专利技术提供一种增材制造金属部件的复合电化学抛光装置，所述抛光装置包括抛光组件
(15)、
抛光液循环装置
(16)、
电源
(1)
；
[0007]所述抛光组件
(15)
包括溶解池
(3)、
第一金属阴极
(4)、
第一待加工金属阳极
(5)、
水浴池
(6)、
加热台
(7)、
第二金属阴极
(12)、
抛光池
(13)、
驱动控制
(14)、
第二待加工金属阳极
(17)
；所述溶解池
(3)
和抛光池
(13)
并列设置于加热台
(7)
上方；所述抛光池
(13)
包括内层和外层，内层为液槽
(18)
，外层为水浴池
(6)
；所述第一金属阴极
(4)
位于溶解池
(3)
中，并通过导线
(2)
与电源
(1)
的负极相连；第二金属阴极
(12)
为液槽壁，并通过导线
(2)
与电源
(1)
的负极相连；所述第一待加工金属阳极
(5)
位于溶解池
(3)
中，并通过导线
(2)
与电源
(1)
的正极相连；所述第二待加工金属阳极
(17)
位于抛光池
(13)
中，并经过驱动控制
(14)
与电源
(1)
的正极通过导线
(2)
相连；所述溶解池
(3)
中盛有溶解液，抛光池
(13)
中的液槽
(18)
中盛有抛光液；
[0008]所述抛光液循环装置
(16)
与抛光池
(13)
连接
。
[0009]作为本专利技术的一个实施方案，所述抛光液循环装置
(16)
包括循环管
(8)、
过滤器
(9)、
循环泵
(10)、
流量阀
(11)
；所述循环泵
(10)
的一端经过过滤器
(9)
与抛光池
(13)
的出水口
(19)
通过循环管
(8)
相连；所述循环泵
(10)
的另一端经过流量阀
(11)
与抛光池
(13)
的入水口
(20)
通过循环管
(8)
相连
。
[0010]进一步地，抛光液依次经过循环管
(8)、
过滤器
(9)、
循环泵
(10)
和流量阀
(11)
流回抛光池
(13)
，保证抛光液的快速流动更新，从而使电流与离子的交换更加均匀和充分，保证金属表面得到均匀的抛光
。
其中，过滤器可过滤抛光液中反应产物，流量阀可调节抛光液循环流速
。
[0011]作为本专利技术的一个实施方案，所述溶解液包括
NaNO3溶液
。
[0012]作为本专利技术的一个实施方案，所述溶解液的质量分数为
0.5
‑
20wt.
％
。
[0013]作为本专利技术的一个实施方案，所述溶解池为待加工部件在粗加工过程中的反应容器，其材质可以为不与抛光液发生反应的金属
、
陶瓷和塑料，且能承受溶解过程产生的温度
。
[0014]作为本专利技术的一个实施方案，所述溶解池
(3)
的材质包括不锈钢
、
玻璃钢
、
聚四氟乙烯中的至少一种
。
[0015]作为本专利技术的一个实施方案，所述溶解池内放置搅拌装置
。
搅拌装置用于加快溶解液的流动更新，保证溶解池各处温度相同的同时保证部件溶解均匀
。
[0016]作为本专利技术的一个实施方案，第一金属阴极
(4)
的材质包括不锈钢
、
钛合金
、
黄铜中的至少一种
。
第一金属阴极还包括其他不与溶解液发生反应的金属材料
。
[0017]本专利技术中，所述第一金属阴极
(4)
为平板状
。
[0018]作为本专利技术的一个实施方案，所述第一待加工金属阳极
(5)
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种增材制造金属部件的复合电化学抛光装置，其特征在于，所述抛光装置包括抛光组件
(15)、
抛光液循环装置
(16)、
电源
(1)
；所述抛光组件
(15)
包括溶解池
(3)、
第一金属阴极
(4)、
第一待加工金属阳极
(5)、
水浴池
(6)、
加热台
(7)、
第二金属阴极
(12)、
抛光池
(13)、
驱动控制
(14)、
第二待加工金属阳极
(17)
；所述溶解池
(3)
和抛光池
(13)
并列设置于加热台
(7)
上方；所述抛光池
(13)
包括内层和外层，内层为液槽
(18)
，外层为水浴池
(6)
；所述第一金属阴极
(4)
位于溶解池
(3)
中，并通过导线
(2)
与电源
(1)
的负极相连；第二金属阴极
(12)
为液槽壁，并通过导线
(2)
与电源
(1)
的负极相连；所述第一待加工金属阳极
(5)
位于溶解池
(3)
中，并通过导线
(2)
与电源
(1)
的正极相连；所述第二待加工金属阳极
(17)
位于抛光池
(13)
中，并经过驱动控制
(14)
与电源
(1)
的正极通过导线
(2)
相连；所述溶解池
(3)
中盛有溶解液，抛光池
(13)
中的液槽
(18)
中盛有抛光液；所述抛光液循环装置
(16)
与抛光池
(13)
连接
。2.
根据权利要求1所述的复合电化学抛光装置，其特征在于，所述抛光液循环装置
(16)
包括循环管
(8)、
过滤器
(9)、
循环泵
(10)、
流量阀
(11)
；所述循环泵
(10)
的一端经过过滤器
(9)
与抛光池
(13)
的出水口
(19)
通过循环管
(8)
相连；所述循环泵
(10)
的另一端经过流量阀
(11)
与抛光池
(13)
的入水口
(20)...

【专利技术属性】
技术研发人员：母杰瑞，王洪泽，吴一，朱昌隆，唐梓珏，罗升，王浩伟，
申请(专利权)人：上海交通大学安徽淮北陶铝新材料研究院，
类型：发明
国别省市：