【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及铝合金抛光，特别涉及一种基于磁性复合磨粒的铝合金磁流变液抛光方法。
技术介绍
1、铝合金是一种软质金属材料，在铝合金零件的成型过程中铝合金表面容易产生划痕、凹坑等表面损伤，因此需要对零件表面进行光整加工使其获得良好的表面质量。许多铝合金零件在去毛刺和抛光后还需要进行电镀、喷涂、阳极氧化等表面处理工艺，以获得更加光洁美观的表面效果。经过抛光处理后的铝合金表面具有纳米级的超高表面光整度，对于表面的光热反射性、耐腐蚀性等性能都有一定的提升。因为铝合金材料质软，易氧化的特点，许多传统的抛光方式如机械抛光、化学抛光、电解抛光等工艺在抛光铝合金材料时会对基体材料产生二次损伤，如机械抛光易产生表面划痕，化学抛光和电解抛光易产生过度腐蚀等现象。因此铝合金材料的超光整加工一般使用柔性抛光方式如化学机械抛光、磁流变液抛光、磁性光整技术、气囊柔性抛光等工艺，可以做到在对铝合金材料光整加工的同时保护软质基体材料。
2、磁流变抛光(magnetorheological finishing，mrf)技术是一种确定性的表面光整技术,该方法使用磁流变液在梯度磁场下形成的柔性抛光垫对材料进行抛光，一般由磁性颗粒、基液、表面活性剂配制而成的磁流变液在无磁场作用下具有较好的流动性，在梯度磁场作用下其粘度会在极短时间内变化为具有粘塑性的bingham流体；通过磁场作用下磁流变液形成的柔性抛光垫具有较高的剪切力和一定的刚度，材料表层和抛光垫接触并发生相对移动被抛光垫剪切去除以达到抛光效果。磁流变液抛光技术因为使用的磁性颗粒和磨粒较小且可以实现流
3、磨粒为抛光液中重要的组成部分，常用于金属化学机械抛光过程中的磨粒有sio2、ceo2、al2o3等，在实际抛光作业中发现，由于传统磁流变液是由铁磁粒子和磨粒混合而成的悬浮液，不可避免的在配制和加工过程存在着磨粒分布不均匀及磨粒不能完全被铁磁粒子固定的现象，而磨粒分布不均匀会导致形成的磁流变抛光垫材料去除能力下降；且磁流变抛光垫中的大粒径铁磁粒子会直接与被抛光表面接触从而造成表面质量的下降。为此，现提供一种基于磁性复合磨粒的铝合金磁流变液抛光方法，以解决上述问题。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提供一种基于磁性复合磨粒的铝合金磁流变液抛光方法，能够解决传统磁流变抛光时流变过程中出现的磨粒分布不均现象导致的大颗粒铁磁粒子对被抛光表面造成损伤的问题。
2、为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种基于磁性复合磨粒的铝合金磁流变液抛光方法，包括以下步骤：
3、s1、磁性复合磨粒制备
4、1)设备及材料：
5、材料：正硅酸乙酯、300nmfe3o4、28％氨水、去离子水、无水乙醇；
6、设备：数显强力电动搅拌器、超声波清洗器、恒温数显水浴锅、电热鼓风干燥箱、800型离心机；
7、2)使用机械天平称取1g的fe3o4置于125-150ml无水乙醇中，超声分散25-30分钟；分别量取25-30ml去离子水、3-5ml氨水充分混合搅拌后加入到fe3o4分散溶液中，机械搅拌20-30min后，测其ph值在8.5-9以上；
8、3)加入10-15ml正硅酸乙酯，机械搅拌5-6h后使用去离子水和无水乙醇交替冲洗3-4次，离心后干燥4h得到制备完成的磁性复合磨粒；
9、s2、制磁流变液
10、磁流变液由体积分数30-45％的sio2@fe3o4磁性复合磨粒、体积分数12-15％的添加剂(包括ph调节剂(3-4％)、络合剂(2-3％)、分散剂(3-4％)，缓蚀剂(1-1.5％)、氧化剂(2-3％))以及余量的去离子水制成；
11、s3、磁流变抛光
12、1)预处理：对6061铝合金样块使用2000和2500目sic砂纸粗磨2分钟，先后使用3微米和1微米粒径单晶金刚石抛光液液粗抛5分钟，使用0.25微米粒径单晶金刚石抛光液精抛7分钟；
13、2)磁流变抛光：利用上述磁流变液对6061铝合金进行磁流变抛光处理，将上述磁流变液送入磁流变抛光设备内，磁性复合磨粒在磁性磨头处形成柔性抛光垫，抛光作业中加工间隙控制为1.8-2.2mm、ph值控制为10.1-10.3、抛光压力控制为6800-6900pa、抛光转速控制为600-700rpm、抛光温度控制为25-30℃、进给速度60-70mm/min；
14、3)检测结果：使用手持式表面粗糙度测量仪测得预处理后的表面粗糙度ra为0.137微米，测得磁流变抛光后的表面粗糙度ra为0.002微米。
15、优选的，所述s1步骤的实验机理：制备sio2包覆fe3o4磁性复合磨粒，将正硅酸乙酯(teos)作为硅源，正硅酸乙酯在醇水溶液中发生水解反应，产生的硅溶胶通过缩聚作用均匀包裹在fe3o4纳米粒子表面，将生成物进行干燥得到表面为sio2干溶胶，内核为fe3o4的壳核结构磁性复合磨粒。
16、s1步骤反应的化学方程式如下：
17、si(oc2h5)4+4h2o→si(oh)4+4c2h5oh
18、si(oh)4→sio2+2h2o。
19、优选的，所述s2步骤中，配置的磁流变液中的ph调节剂为氨水，络合剂为柠檬酸(h3cit)，分散剂为聚乙二醇(peg20000)，缓蚀剂为甘氨酸，氧化剂为过氧化氢(h2o2)。
20、化学辅助磁流变抛光(camrf)是一种结合了化学机械抛光和磁流变抛光技术特点实现高抛光效率和高光洁度的新型高精度表面处理技术。该技术可以通过控制加工参数改变磁流变液的特性对材料进行确定性的高精度和高光洁度的表面光整加工，且不会产生亚表面损伤。特制的磁流变液中加入了一定的化学成分可以使得材料表面产生有利于抛光去除过程的化学反应，提高了材料去除效率。磁流变流体也可以根据工件表面形貌和材料特性自适应地调整自身粘度和形状，因此可以适应不同的加工要求和工件形状。
21、磁性磨粒磁性光整技术是磁性颗粒和磨粒在梯度磁场下聚集在磁性磨头处形成链式或柱状排布的柔性抛光垫参与抛光的一种表面光整方式；磁性复合磨粒是通过物理或化学方法在磁性颗粒表面均匀包覆一层磨粒相材料从而制成一种新型磨粒材料；磁性复合磨粒形成的抛光垫可以加工回转体内外圆、平面、曲面等多种复杂类型表面，具有适应性好、自锐性优良、有较好的导向弹性等优点常用于复杂零件表面的抛光。
22、与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
23、(1)、该基于磁性复合磨粒的铝合金磁流变液抛光方法，所使用的磁性复合磨料于磁流变抛光机磨头部位形成的抛光垫因其有着良好的适应性、自锐性、导向弹性、柔性等特点，可广泛应用于平面、曲面、弯管内外圆等复杂零件表面的光整加工中，适用范围和场景广；磨粒包覆铁磁材料的磁性复合磨粒在磁性磨头处形成柔性抛光垫，通过柔性抛本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于磁性复合磨粒的铝合金磁流变液抛光方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种基于磁性复合磨粒的铝合金磁流变液抛光方法，其特征在于：所述S1步骤的实验机理：制备SiO2包覆Fe3O4磁性复合磨粒，将正硅酸乙酯(TEOS)作为硅源，正硅酸乙酯在醇水溶液中发生水解反应，产生的硅溶胶通过缩聚作用均匀包裹在Fe3O4纳米粒子表面，将生成物进行干燥得到表面为SiO2干溶胶，内核为Fe3O4的壳核结构磁性复合磨粒。
3.根据权利要求2所述的一种基于磁性复合磨粒的铝合金磁流变液抛光方法，其特征在于：所述S1步骤反应的化学方程式如下：
4.根据权利要求3所述的一种基于磁性复合磨粒的铝合金磁流变液抛光方法，其特征在于：所述S2步骤中，配置的磁流变液中的PH调节剂为氨水，络合剂为柠檬酸(H3Cit)，分散剂为聚乙二醇(PEG20000)，缓蚀剂为甘氨酸，氧化剂为过氧化氢(H2O2)。
【技术特征摘要】
1.一种基于磁性复合磨粒的铝合金磁流变液抛光方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种基于磁性复合磨粒的铝合金磁流变液抛光方法，其特征在于：所述s1步骤的实验机理：制备sio2包覆fe3o4磁性复合磨粒，将正硅酸乙酯(teos)作为硅源，正硅酸乙酯在醇水溶液中发生水解反应，产生的硅溶胶通过缩聚作用均匀包裹在fe3o4纳米粒子表面，将生成物进行干燥得到表面为sio2干溶胶，内核为fe3o...
【专利技术属性】
技术研发人员：魏镜弢，李伊伦，吕彤辉，顾龙龙，王佳豪，
申请(专利权)人：昆明理工大学，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。