【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及金属表面的光整及相关技术，具体为一种基于电喷砂的金属表面光整工艺，属于金属表面处理领域。
技术介绍
1、金属的表面光整加工，其目的是获得高质量表面和低粗糙度，通常是工件表面的最终加工工序。合适的表面粗糙度直接影响工件的装饰性、耐蚀性、耐磨性和生物相容性以及可靠性和寿命等性能。
2、目前，金属工件的光整加工方法主要有：机械法(磨削、研磨和手工抛光等)和电化学抛光法，其目的都是降低工件表面粗糙度。这些方法有各自的优点和适用领域，但也存在局限性：
3、(1)磨削加工的磨削速度很高，磨削区瞬时温度高，容易产生表面烧伤和磨削裂纹，而且产生大量油雾或水雾，对环境造成污染，对工人健康造成损害。
4、(2)研磨工艺要求严格，工序较多，加工效率低，很难应用于大批量生产。
5、(3)手工抛光受操作者技术水平影响较大，不易保证均匀地抛去表面金属层，劳动强度大，加工效率低。
6、(4)电化学抛光一般使用酸性电解液，具有腐蚀性，且需要加热到一定温度，对环境有污染，操作者要进行一定的防护，抛光效果取决于原始的表面粗糙度。
技术实现思路
1、为了克服现有技术以上缺陷，本专利技术的目的旨在提供一种基于电喷砂的金属表面光整工艺，能提供快速精密镜面抛光的基于电喷砂的金属表面光整工艺方法。
2、为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案为：
3、一种基于电喷砂的金属表面光整工艺，包如以下步骤：将工件接电源正极，喷枪接电源负
4、所述的基于电喷砂的金属表面光整工艺，离子导电树脂为阴离子、阳离子或者二者的混合物，其中：阴离子导电树脂为聚苯并咪唑、聚酰亚胺、聚苯并噻唑中的一种或两种以上的混合物，阳离子导电树脂为磺化聚醚醚酮、磺化聚乙烯、磺化聚丙烯、聚砜、聚醚砜、全氟磺酸树脂、全氟羧酸树脂、聚偏氟乙烯中的一种或两种以上的混合物。
5、所述的基于电喷砂的金属表面光整工艺，离子导电树脂的形状为颗粒状，包括球形、片状或不规则形状的树脂颗粒，离子导电树脂的颗粒尺寸在1μm～1000μm。
6、所述的基于电喷砂的金属表面光整工艺，离子导电树脂的离子化处理方法为酸浸、碱浸或盐浸，其中：
7、离子导电树脂的酸浸离子化处理，所用酸为盐酸、硝酸、醋酸、高氯酸、甲基磺酸、氨基磺酸、硫酸、甲酸、硼酸、磷酸、正硅酸、偏铝酸中的一种或两种以上的混合物，所用酸浓度为0.01mol/l～6mol/l，处理时间为0.5～10h；
8、离子导电树脂的碱浸离子化处理，所用碱为氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化钡、氨水、氢氧化锶、氢氧化铷，氢氧化铯，氢氧化亚铊，氢氧化锂、氢氧化镭中的一种或两种以上的混合物，所用碱浓度为0.01mol/l～6mol/l，处理时间为0.5～10h；
9、离子导电树脂的盐浸离子化处理，所用盐为钠、钾、锂、镁、铝、钙、锌、铁、锡、钡、锶、铷、铯的可溶性的氯化物、硫酸盐、硝酸盐、碳酸盐、磷酸盐、醋酸盐、高氯酸盐、正硅酸盐以及偏铝酸盐中的一种或两种以上的混合物，所用盐溶液浓度为0.01mol/l～6mol/l，处理时间为0.5～10h。
10、所述的基于电喷砂的金属表面光整工艺，离子化处理后的离子导电树脂采用自然晾干方式，晾干时间为0.5～10h。
11、所述的基于电喷砂的金属表面光整工艺，喷枪为金属材料、碳材料的至少一种，其中：金属材料包括不锈钢、钛、钒、铬、锰、铁、钴、镍、铜、锌、铌、钽、锆、钨、铈、铝、铋、铼、钡、锇、锡、铅、金、银、铂、钯、铱、铑、钼、钌中的至少一种，碳材料包括石墨、玻璃碳、硼掺杂金刚石、活性炭、石墨烯、碳纤维、碳纳米管、碳海绵中的任意一种。
12、所述的基于电喷砂的金属表面光整工艺，喷砂压力为0.1mpa～5mpa，喷砂时间为10～90min，喷枪的喷砂口距离工件表面的距离为5～60cm；同时，电源施加电场于工件和喷枪之间，电压为1～100v，电流密度为3～500ma/cm2。
13、所述的基于电喷砂的金属表面光整工艺，工件材料包括，工业纯钛、钛合金、钴基合金或不锈钢。
14、所述的基于电喷砂的金属表面光整工艺，工业纯钛为ta1、ta2、ta3或ta4，钛合金为ta8、ta9、ta10、ta17、ta18、tb5、tb8、tb9、tc4、tc1、tc2、tc3或tc10，钴基合金为gh5188、gh159、gh605、k640或dz40m，镍基合金为gh3536、gh4169或gh4151，不锈钢为304或316l。
15、本专利技术的设计思想为：
16、如图1所示，本专利技术利用离子导电的树脂颗粒的高速运动，使其与金属工件表面发生摩擦碰撞，同时在电化学的强极化作用下，实现金属工件表面层金属以离子型式快速稳定溶出，并降低金属工件表面粗糙度的目的。本专利技术的进一步根据原工件表面粗糙的程度进行工艺参数调控，可实现工件表面更为光滑的光整效果。该工艺适用于各类金属，尤其是高硬度、易钝化的金属(如：高温合金、钛合金等)的锻件、铸件、机加件以及3d打印件的光整处理，具有很好的通用性、安全性和环保性。
17、与现有技术相比，本专利技术具有如下优点及有益效果：
18、1、抛光效率高：本专利技术通过离子导电高分子树脂的机械与电场力的协同作用，实现工件表面的快速有效光整，抛光效率远高于传统工艺。
19、2、抛光效果好：本专利技术可使粗糙表面直接被抛光至ra0.1μm以下，优化工艺参数条件下，可抛光至ra0.05μm以下，从而加工出镜面效果。
20、3、本专利技术抛光过程不受金属材料硬度的限制，抛光过程中不产生磨削力和磨削热，不产生附加应力，抛光表面也不会产生磨削烧伤和裂纹。
21、4、本专利技术抛光成本低，适用范围广，易实现自动化生产。
22、5、本专利技术酸碱盐用量低，离子导电树脂可以再生循环利用，环境污染小，是一种绿色制造方法。
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1.一种基于电喷砂的金属表面光整工艺，其特征在于，包如以下步骤：将工件接电源正极，喷枪接电源负极，经离子化处理的离子导电树脂颗粒为喷砂粒，喷枪通过喷砂口将离子导电树脂颗粒喷射于工件表面，在喷砂压力及电场的协同作用下，有效降低工件表面粗糙度。
2.如权利要求1所述的基于电喷砂的金属表面光整工艺，其特征在于，离子导电树脂为阴离子、阳离子或者二者的混合物，其中：阴离子导电树脂为聚苯并咪唑、聚酰亚胺、聚苯并噻唑中的一种或两种以上的混合物，阳离子导电树脂为磺化聚醚醚酮、磺化聚乙烯、磺化聚丙烯、聚砜、聚醚砜、全氟磺酸树脂、全氟羧酸树脂、聚偏氟乙烯中的一种或两种以上的混合物。
3.如权利要求1所述的基于电喷砂的金属表面光整工艺，其特征在于，离子导电树脂的形状为颗粒状，包括球形、片状或不规则形状的树脂颗粒，离子导电树脂的颗粒尺寸在1μm～1000μm。
4.如权利要求1所述的基于电喷砂的金属表面光整工艺，其特征在于，离子导电树脂的离子化处理方法为酸浸、碱浸或盐浸，其中：
5.如权利要求4所述的基于电喷砂的金属表面光整工艺，其特征在于，离子化处理后的
6.如权利要求1所述的基于电喷砂的金属表面光整工艺，其特征在于，喷枪为金属材料、碳材料的至少一种，其中：金属材料包括不锈钢、钛、钒、铬、锰、铁、钴、镍、铜、锌、铌、钽、锆、钨、铈、铝、铋、铼、钡、锇、锡、铅、金、银、铂、钯、铱、铑、钼、钌中的至少一种，碳材料包括石墨、玻璃碳、硼掺杂金刚石、活性炭、石墨烯、碳纤维、碳纳米管、碳海绵中的任意一种。
7.如权利要求1所述的基于电喷砂的金属表面光整工艺，其特征在于，喷砂压力为0.1MPa～5MPa，喷砂时间为10～90min，喷枪的喷砂口距离工件表面的距离为5～60cm；同时，电源施加电场于工件和喷枪之间，电压为1～100V，电流密度为3～500mA/cm2。
8.如权利要求1所述的基于电喷砂的金属表面光整工艺，其特征在于，工件材料包括，工业纯钛、钛合金、钴基合金或不锈钢。
9.如权利要求1所述的基于电喷砂的金属表面光整工艺，其特征在于，工业纯钛为TA1、TA2、TA3或TA4，钛合金为TA8、TA9、TA10、TA17、TA18、TB5、TB8、TB9、TC4、TC1、TC2、TC3或TC10，钴基合金为GH5188、GH159、GH605、K640或DZ40M，镍基合金为GH3536、GH4169或GH4151，不锈钢为304或316L。
...【技术特征摘要】
1.一种基于电喷砂的金属表面光整工艺，其特征在于，包如以下步骤：将工件接电源正极，喷枪接电源负极，经离子化处理的离子导电树脂颗粒为喷砂粒，喷枪通过喷砂口将离子导电树脂颗粒喷射于工件表面，在喷砂压力及电场的协同作用下，有效降低工件表面粗糙度。
2.如权利要求1所述的基于电喷砂的金属表面光整工艺，其特征在于，离子导电树脂为阴离子、阳离子或者二者的混合物，其中：阴离子导电树脂为聚苯并咪唑、聚酰亚胺、聚苯并噻唑中的一种或两种以上的混合物，阳离子导电树脂为磺化聚醚醚酮、磺化聚乙烯、磺化聚丙烯、聚砜、聚醚砜、全氟磺酸树脂、全氟羧酸树脂、聚偏氟乙烯中的一种或两种以上的混合物。
3.如权利要求1所述的基于电喷砂的金属表面光整工艺，其特征在于，离子导电树脂的形状为颗粒状，包括球形、片状或不规则形状的树脂颗粒，离子导电树脂的颗粒尺寸在1μm～1000μm。
4.如权利要求1所述的基于电喷砂的金属表面光整工艺，其特征在于，离子导电树脂的离子化处理方法为酸浸、碱浸或盐浸，其中：
5.如权利要求4所述的基于电喷砂的金属表面光整工艺，其特征在于，离子化处理后的离子导电树脂采用自然晾干方式，晾干时间为0.5～10h。
6.如权利要求1所述的基于电喷砂的金...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘建国，董志国，何虹祥，赵金玲，侯绍宇，
申请(专利权)人：中国科学院金属研究所，
类型：发明
国别省市：
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