钛合金纳米抛光液及钛合金工件的纳米抛光方法与流程

1.本发明涉及一种钛合金纳米抛光液以及应用该钛合金纳米抛光液进行抛光的钛合金工件的纳米抛光方法，属于金属抛光领域。

背景技术：

2.钛合金因具有强度高、耐蚀性好、耐热性高等特点而被广泛用于各个领域，目前通常运用等离子体纳米抛光技术对钛合金进行抛光，具有效率高、可随钛合金形状进行抛光且过程环保等优点。
3.等离子体纳米抛光技术作为对钛合金工件进行抛光的常见方法，基于汽液等离子发生原理，通过抛光液在工件表面形成完整包裹工件的气层，并激发到等离子态，使抛光后的工件表面粗糙度值可以达到或者接近纳米级别；同时，由于抛光液可随形状进行抛光处理，因此，可以处理金属表面抛光液接触到的所有区域，可以对复杂工件的表面进行处理，同时相对于传统的抛光使得等离子体纳米抛光技术具有不改变材料表面性质等优点。
4.目前，使用等离子体纳米抛光技术进行钛合金纳米抛光中较为常用的是铵离子(nh4+)体系抛光液。然而，由铵离子(nh4+)体系抛光液对钛合金工件进行等离子体纳米抛光，钛合金工件表面光泽度不足，处理效率慢，钛合金工件表面往往会附着一层致密的不均匀灰氧化膜，甚至会出现不规则水纹。
5.有鉴于此，确有必要提出一种新的钛合金工件的抛光方法，以解决上述问题。

技术实现要素：

6.本发明的目的在于提供一种钛合金纳米抛光液以及应用该钛合金纳米抛光液进行抛光的钛合金工件的纳米抛光方法，以在高效率降低钛合金工件表面粗糙度的同时，提升钛合金工件表面的光泽度，且可有效避免钛合金工件表面出现氧化层。
7.为实现上述发明目的，本发明提供了一种钛合金纳米抛光液，包括水，以所述水的质量百分比计，还包括1～5％的硫酸亚铁铵、1～5％的氯化钠以及1～5％的水杨酸。
8.作为本发明的进一步改进，所述钛合金纳米抛光液的混合制备温度为80～90℃。
9.为实现上述发明目的，本发明还提供了一种钛合金工件的纳米抛光方法，包括以下步骤：
10.s1、将水加入电源系统的抛光槽中，以所述水的质量百分比计，1～5％的硫酸亚铁铵、1～5％的氯化钠以及1～5％的水杨酸溶解于水中，制备钛合金纳米抛光液；
11.s2、将所述抛光槽与所述电源系统的电源负极连接；钛合金工件与所述电源系统的电源正极连接；
12.s3、接通所述电源系统的电源，采用恒压加工模式对所述钛合金工件进行抛光；
13.s4、将抛光后的所述钛合金工件自所述抛光槽中移出，并对所述钛合金工件进行清洗烘干，以获取抛光后的所述钛合金工件。
14.作为本发明的进一步改进，所述s1中，所述钛合金纳米抛光液为在80～90℃的温
度下混合溶解制成。
15.作为本发明的进一步改进，所述s3具体为，接通所述电源系统的电源，将所述钛合金工件缓慢放入所述抛光槽中，在恒压加工模式条件下，使得所述钛合金工件与所述钛合金纳米抛光液进行反应。
16.作为本发明的进一步改进，所述恒压加工模式具体为，在恒定电压的条件下使得所述钛合金工件与所述钛合金纳米抛光液进行反应，且所述电压为300
±
5v。
17.作为本发明的进一步改进，所述钛合金工件与所述钛合金纳米抛光液反应的时间为1～10min。
18.作为本发明的进一步改进，所述s4具体为，断开所述电源系统的电源，将抛光后的所述钛合金工件自所述抛光槽中缓慢移出，使用水对反应后的所述钛合金工件进行清洗烘干，以获取抛光后的所述钛合金工件。
19.本发明的有益效果是：本发明的钛合金纳米抛光液通过设置其组分，可在不改变钛合金工件的表面金属本的情况下，方便快捷的完成对钛合金工件的抛光。同时通过使用本发明的钛合金纳米抛光液进行钛合金工件的抛光，同时通过设置抛光过程的抛光参数，可在高效率降低钛合金工件表面粗糙度的同时，提升钛合金工件表面的光泽度，且可有效避免钛合金工件表面出现氧化层。
附图说明
20.图1是本发明钛合金工件的抛光方法的流程示意图。
21.图2是使用本发明的钛合金工件的抛光方法进行抛光时的电源系统示意图。
22.图3是使用本发明的钛合金工件的抛光方法进行抛光时，钛合金工件的表面粗糙度随抛光时间变化的曲线图。
23.图4是实施例1中钛合金工件的表面粗糙度随抛光时间变化的曲线图。
24.图5是实施例2中钛合金工件的表面粗糙度随抛光时间变化的曲线图。
25.图6是实施例3中钛合金工件的表面粗糙度随抛光时间变化的曲线图。
26.图7是实施例4中钛合金工件的表面粗糙度随抛光时间变化的曲线图。
27.图8是实施例5中钛合金工件的表面粗糙度随抛光时间变化的曲线图。
28.图9是实施例6中钛合金工件的表面粗糙度随抛光时间变化的曲线图。
29.图10是实施例7中钛合金工件的表面粗糙度随抛光时间变化的曲线图。
30.图11是实施例8中钛合金工件的表面粗糙度随抛光时间变化的曲线图。
31.图12是对比例1中钛合金工件的表面粗糙度随抛光时间变化的曲线图。
32.图13是对比例2中钛合金工件的表面粗糙度随抛光时间变化的曲线图。
33.图14是对比例3中钛合金工件的表面粗糙度随抛光时间变化的曲线图。
具体实施方式
34.为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述。
35.在此，需要说明的是，为了避免因不必要的细节而模糊了本发明，在附图中仅仅示出了与本发明的方案密切相关的结构和/或处理步骤，而省略了与本发明关系不大的其他
细节。
36.另外，还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
37.本发明提供了一种钛合金纳米抛光液100，用于对采用钛合金制成的钛合金工件进行抛光。钛合金纳米抛光液100包括水，以所述水的质量百分比计，还包括1～5％的硫酸亚铁铵、1～5％的氯化钠以及1～5％的水杨酸，且钛合金纳米抛光液的混合制备温度为80～90℃。
38.事实上，在使用等离子抛光的形式对金属工件进行抛光时，金属工件接触到等离子抛光液时会出现瞬时短路，并放出大量的热，此时由于高温生成的水蒸气会在等离子抛光液与金属工件表面覆盖一层气层，由于高压的作用气层会被击穿形成放电通道，大量的电子在该通道中与金属工件表面发生碰撞使得金属迅速熔化，而微观表面凸起的部分会优先形成放电通道，所以可以降低金属表面的粗糙度；如此设置，可使得化学反应与放电去除同时进行，当放电去除的速率超过化学反应在表面生成的速率时，实现抛光效果。
39.在本发明中，优选硫酸亚铁铵和氯化钠作为钛合金纳米抛光液的抛光盐，是为了保证制备的钛合金纳米抛光液100具有一定的还原性，进一步的，由于硫酸亚铁铵中等离子的激发需要铵盐，且氯化钠的选用可以提供大量的游离带电离子，使得钛合金纳米抛光液100放电去除金属工件表面的脏污/凸起速度加快；同时，硫酸亚铁铵在80～90℃时具有良好的稳定性，继而保证了本发明钛合金纳米抛光液100的使用稳定性，方便了钛合金纳米抛光液100的重复使用。
40.进一步的，在使用等离子抛光的方法对表面结构较为复杂的金属工件进行抛光时，反应会较为剧烈，反应时金属工件表面的等离子放电气层不稳定会造成抛光处理不均匀的问题产生，在本发明中，采用水杨酸作为添加剂，可对钛合金纳米抛光液100的ph值进行有效的调控，同时，使用单一硫酸盐作为抛光液，会导致金属工件表面产生少量黑氧化物，此氧化物仅为附着在金属局部表面的一层薄膜，如不使用添加剂通过后期简单打磨也可去除，但是如果薄膜产生于形状比较复杂的位置就会相对难以处理，而在本发明中，通过所使用水杨酸作为添加剂，可有效减少金属表面的黑氧化物的沉淀，使对金属工件处理的过程更高效。
41.本发明中的钛合金纳米抛光液100之所以采用。
42.请参阅图1、图2所示，为本发明提供的一种钛合金工件的纳米抛光方法。钛合金工件的纳米抛光方法包括以下步骤：
43.s1、将水加入电源系统200的抛光槽201中，以水的质量百分比计，将1～5％的硫酸亚铁铵、1～5％的氯化钠以及1～5％的水杨酸溶解于水中，制备钛合金纳米抛光液100；
44.s2、将抛光槽201与电源系统200的电源负极202连接；钛合金工件300与电源系统200的电源正极203连接；
45.s3、接通电源系统200的电源，采用恒压加工模式对钛合金工件300进行抛光；
46.s4、将抛光后的钛合金工件300自抛光槽2中移出，并对钛合金工件300进行清洗烘干，以获取抛光后的钛合金工件300。
47.以下说明书部分将针对s1～s5进行详细描述。
48.步骤s1具体为，将水加入电源系统200的抛光槽201中，并将1～5％的硫酸亚铁铵、1～5％的氯化钠以及1～5％的水杨酸溶解于水中，进一步的，对承载在抛光槽201中的混合液进行加热，在80～90℃的温度下混合溶解制成制备钛合金纳米抛光液100；事实上，控制钛合金纳米抛光液100的制备温度有助于钛合金纳米抛光液100使用过程中由瞬间短路产生的气层生成可进一步提升等离子抛光的效率。
49.所述步骤s2具体为将抛光槽201与电源系统200的电源负极202连接；钛合金工件300与电源系统200的电源正极203连接，以分别形成抛光过程中的阴极和阳极。
50.进一步的，在s2中钛合金工件300为未经前处理的钛合金工件，即，本发明中无需对钛合金工件300进行除油脱脂和水洗等前处理工序，利用等离子纳米抛光液本身的表面清洗功能，可在进行等离子抛光的同时完成钛合金工件300的清洁，直接通电使用即可，有效提升了钛合金工件300等离子抛光的便捷性，同时，有效提升了钛合金工件300的等离子抛光效率。
51.步骤s3具体为，接通电源系统200的电源，将与电源正极203连接的钛合金工件缓慢放入抛光槽201中，并与抛光槽201中的钛合金纳米抛光液100充分接触。进一步的，在恒压加工模式条件下，使得钛合金工件300与钛合金纳米抛光液100进行反应。
52.具体的，步骤s3中限定的恒压加工模式具体为，在300
±
5v的恒压条件下控制钛合金工件300与钛合金纳米抛光液100进行反应，且钛合金工件300与钛合金纳米抛光液100反应的时间为1～10min；如图3所示，使用本发明的钛合金纳米抛光液100进行钛合金工件300的抛光时，如抛光时间超出10min，则将导致钛合金工件300的表面粗糙度随抛光时间升高，基于此，本发明使用钛合金纳米抛光液100进行钛合金工件300的抛光时间控制在1～10min。
53.步骤s4具体为，将抛光后的钛合金工件300自抛光槽201中缓慢移出，使用水对反应后的钛合金工件300进行清洗烘干，以获取抛光后的钛合金工件300。
54.以下说明书部分将通过具体实施例对本发明进行进一步的说明。
55.实施例1
56.在实施例1中，钛合金工件300的抛光过程具体包括：
57.s1、以水作为溶剂，在80～90℃的温度下按照水的质量的百分比计，取氯化钠1％、硫酸亚铁铵1％以及水杨酸1％溶解于水中，获得钛合金纳米抛光液100；
58.s2、将钛合金纳米抛光液100转移至不锈钢抛光槽201中，并通过抛光槽201与电源负极202连接，以形成阴极；
59.s3、将钛合金工件300与电源系统200的电源正极203连接，作为阳极；
60.s4、接通电源系统200对阴极和阳极进行通电，将阳极缓慢放入钛合金纳米抛光液100中，在300v的恒压加工模式下，对钛合金工件300的抛光10min，且每2min对钛合金工件300的表面粗糙度进行检测，检测结果如图4所示；
61.s5、将抛光后的钛合金工件300自抛光槽201中移出，并对钛合金工件300进行清洗烘干，以获取抛光后的钛合金工件300。
62.实施例2
63.在实施例2中，钛合金工件300的抛光过程具体包括：
64.s1、以水作为溶剂，在80～90℃的温度下按照水的质量的百分比计，取氯化钠4％、硫酸亚铁铵1％以及水杨酸1％溶解于水中，获得钛合金纳米抛光液100；
65.s2、将钛合金纳米抛光液100转移至不锈钢抛光槽201中，并通过抛光槽201与电源负极202连接，以形成阴极；
66.s3、将钛合金工件300与电源系统200的电源正极203连接，作为阳极；
67.s4、接通电源系统200对阴极和阳极进行通电，将阳极缓慢放入钛合金纳米抛光液100中，在300v的恒压加工模式下，对钛合金工件300的抛光10min，且每2min对钛合金工件300的表面粗糙度进行检测，检测结果如图5所示；
68.s5、将抛光后的钛合金工件300自抛光槽201中移出，并对钛合金工件300进行清洗烘干，以获取抛光后的钛合金工件300。
69.实施例3
70.在实施例3中，钛合金工件300的抛光过程具体包括：
71.s1、以水作为溶剂，在80～90℃的温度下按照水的质量的百分比计，取氯化钠5％、硫酸亚铁铵1％以及水杨酸1％溶解于水中，获得钛合金纳米抛光液100；
72.s2、将钛合金纳米抛光液100转移至不锈钢抛光槽201中，并通过抛光槽201与电源负极202连接，以形成阴极；
73.s3、将钛合金工件300与电源系统200的电源正极203连接，作为阳极；
74.s4、接通电源系统200对阴极和阳极进行通电，将阳极缓慢放入钛合金纳米抛光液100中，在300v的恒压加工模式下，对钛合金工件300的抛光10min，且每2min对钛合金工件300的表面粗糙度进行检测，检测结果如图6所示；
75.s5、将抛光后的钛合金工件300自抛光槽201中移出，并对钛合金工件300进行清洗烘干，以获取抛光后的钛合金工件300。
76.实施例4
77.在实施例4中，钛合金工件300的抛光过程具体包括：
78.s1、以水作为溶剂，在80～90℃的温度下按照水的质量的百分比计，取氯化钠1％、硫酸亚铁铵3％以及水杨酸1％溶解于水中，获得钛合金纳米抛光液100；
79.s2、将钛合金纳米抛光液100转移至不锈钢抛光槽201中，并通过抛光槽201与电源负极202连接，以形成阴极；
80.s3、将钛合金工件300与电源系统200的电源正极203连接，作为阳极；
81.s4、接通电源系统200对阴极和阳极进行通电，将阳极缓慢放入钛合金纳米抛光液100中，在300v的恒压加工模式下，对钛合金工件300的抛光10min，且每2min对钛合金工件300的表面粗糙度进行检测，检测结果如图7所示；
82.s5、将抛光后的钛合金工件300自抛光槽201中移出，并对钛合金工件300进行清洗烘干，以获取抛光后的钛合金工件300。
83.实施例5
84.在实施例5中，钛合金工件300的抛光过程具体包括：
85.s1、以水作为溶剂，在80～90℃的温度下按照水的质量的百分比计，取氯化钠1％、硫酸亚铁铵5％以及水杨酸1％溶解于水中，获得钛合金纳米抛光液100；
86.s2、将钛合金纳米抛光液100转移至不锈钢抛光槽201中，并通过抛光槽201与电源
负极202连接，以形成阴极；
87.s3、将钛合金工件300与电源系统200的电源正极203连接，作为阳极；
88.s4、接通电源系统200对阴极和阳极进行通电，将阳极缓慢放入钛合金纳米抛光液100中，在300v的恒压加工模式下，对钛合金工件300的抛光10min，且每2min对钛合金工件300的表面粗糙度进行检测，检测结果如图8所示；
89.s5、将抛光后的钛合金工件300自抛光槽201中移出，并对钛合金工件300进行清洗烘干，以获取抛光后的钛合金工件300。
90.实施例6
91.在实施例6中，钛合金工件300的抛光过程具体包括：
92.s1、以水作为溶剂，在80～90℃的温度下按照水的质量的百分比计，取氯化钠1％、硫酸亚铁铵1％以及水杨酸4％溶解于水中，获得钛合金纳米抛光液100；
93.s2、将钛合金纳米抛光液100转移至不锈钢抛光槽201中，并通过抛光槽201与电源负极202连接，以形成阴极；
94.s3、将钛合金工件300与电源系统200的电源正极203连接，作为阳极；
95.s4、接通电源系统200对阴极和阳极进行通电，将阳极缓慢放入钛合金纳米抛光液100中，在300v的恒压加工模式下，对钛合金工件300的抛光10min，且每2min对钛合金工件300的表面粗糙度进行检测，检测结果如图9所示；
96.s5、将抛光后的钛合金工件300自抛光槽201中移出，并对钛合金工件300进行清洗烘干，以获取抛光后的钛合金工件300。
97.实施例7
98.在实施例7中，钛合金工件300的抛光过程具体包括：
99.s1、以水作为溶剂，在80～90℃的温度下按照水的质量的百分比计，取氯化钠1％、硫酸亚铁铵1％以及水杨酸5％溶解于水中，获得钛合金纳米抛光液100；
100.s2、将钛合金纳米抛光液100转移至不锈钢抛光槽201中，并通过抛光槽201与电源负极202连接，以形成阴极；
101.s3、将钛合金工件300与电源系统200的电源正极203连接，作为阳极；
102.s4、接通电源系统200对阴极和阳极进行通电，将阳极缓慢放入钛合金纳米抛光液100中，在300v的恒压加工模式下，对钛合金工件300的抛光10min，且每2min对钛合金工件300的表面粗糙度进行检测，检测结果如图10所示；
103.s5、将抛光后的钛合金工件300自抛光槽201中移出，并对钛合金工件300进行清洗烘干，以获取抛光后的钛合金工件300。
104.实施例8
105.在实施例8中，钛合金工件300的抛光过程具体包括：
106.s1、以水作为溶剂，在80～90℃的温度下按照水的质量的百分比计，取氯化钠5％、硫酸亚铁铵5％以及水杨酸5％溶解于水中，获得钛合金纳米抛光液100；
107.s2、将钛合金纳米抛光液100转移至不锈钢抛光槽201中，并通过抛光槽201与电源负极202连接，以形成阴极；
108.s3、将钛合金工件300与电源系统200的电源正极203连接，作为阳极；
109.s4、接通电源系统200对阴极和阳极进行通电，将阳极缓慢放入钛合金纳米抛光液
100中，在300v的恒压加工模式下，对钛合金工件300的抛光10min，且每2min对钛合金工件300的表面粗糙度进行检测，检测结果如图11所示；
110.s5、将抛光后的钛合金工件300自抛光槽201中移出，并对钛合金工件300进行清洗烘干，以获取抛光后的钛合金工件300。
111.对比例1
112.在对比例1中，钛合金工件300的抛光过程与实施例1的过程基本一致，其区别点仅在于在步骤s1中，钛合金纳米抛光液中未加入氯化钠，进一步的，在对比例1中的钛合金工件300进行抛光时，每2min对钛合金工件300的表面粗糙度进行检测，检测结果如图12所示。
113.对比例2
114.在对比例2中，钛合金工件300的抛光过程与实施例1的过程基本一致，其区别点仅在于在步骤s1中，钛合金纳米抛光液中未加入硫酸亚铁铵，进一步的，在对比例2中的钛合金工件300进行抛光时，每2min对钛合金工件300的表面粗糙度进行检测，检测结果如图13所示。
115.对比例3
116.在对比例3中，钛合金工件300的抛光过程与实施例1的过程基本一致，其区别点仅在于在步骤s1中，钛合金纳米抛光液中未加入水杨酸，进一步的，在对比例3中的钛合金工件300进行抛光时，每2min对钛合金工件300的表面粗糙度进行检测，检测结果如图14所示。
117.进一步的，将实施例1～8中抛光处理后的钛合金工件300的表面粗糙度的检测结果分别与对比例1～3中抛光处理后的钛合金工件300的表面粗糙度的检测结果进行对比，可见，使用本发明提供的钛合金纳米抛光液100并按照本发明的钛合金工件的纳米抛光方法进行抛光处理的钛合金工件300，其表面粗糙度明显降低，且抛光用时时间短，有效提升了钛合金工件300的抛光效率。同时，本发明的钛合金纳米抛光液100避免了铵离子的引入，有效防止钛合金工件300在抛光过程中表面形成灰氧化膜，使得抛光后的钛合金工件300可保持金属本。
118.综上所述，本发明的钛合金纳米抛光液100通过设置其组分，可在不改变钛合金工件300的表面金属本的情况下，方便快捷的完成对钛合金工件300的抛光。同时通过使用本发明的钛合金纳米抛光液100进行钛合金工件300的抛光，同时通过设置抛光过程的抛光参数，可在高效率降低钛合金工件300表面粗糙度的同时，提升钛合金工件300表面的光泽度，且可有效避免钛合金工件300表面出现氧化层。
119.以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围。

技术特征：

1.一种钛合金纳米抛光液，其特征在于：包括水，以所述水的质量百分比计，还包括1～5％的硫酸亚铁铵、1～5％的氯化钠以及1～5％的水杨酸。2.根据权利要求1所述的钛合金纳米抛光液，其特征在于：所述钛合金纳米抛光液的混合制备温度为80～90℃。3.一种钛合金工件的纳米抛光方法，其特征在于，包括以下步骤：s1、将水加入电源系统的抛光槽中，以所述水的质量百分比计，1～5％的硫酸亚铁铵、1～5％的氯化钠以及1～5％的水杨酸溶解于水中，制备钛合金纳米抛光液；s2、将所述抛光槽与所述电源系统的电源负极连接；钛合金工件与所述电源系统的电源正极连接；s3、接通所述电源系统的电源，采用恒压加工模式对所述钛合金工件进行抛光；s4、将抛光后的所述钛合金工件自所述抛光槽中移出，并对所述钛合金工件进行清洗烘干，以获取抛光后的所述钛合金工件。4.根据权利要求3所述的钛合金工件的纳米抛光方法，其特征在于：所述s1中，所述钛合金纳米抛光液为在80～90℃的温度下混合溶解制成。5.根据权利要求3所述的钛合金工件的纳米抛光方法，其特征在于：所述s3具体为，接通所述电源系统的电源，将所述钛合金工件缓慢放入所述抛光槽中，在恒压加工模式条件下，使得所述钛合金工件与所述钛合金纳米抛光液进行反应。6.根据权利要求5所述的钛合金工件的纳米抛光方法，其特征在于：所述恒压加工模式具体为，在恒定电压的条件下使得所述钛合金工件与所述钛合金纳米抛光液进行反应，且所述电压为300
±
5v。7.根据权利要求5所述的钛合金工件的纳米抛光方法，其特征在于：所述钛合金工件与所述钛合金纳米抛光液反应的时间为1～10min。8.根据权利要求3所述的钛合金工件的纳米抛光方法，其特征在于：所述s4具体为，断开所述电源系统的电源，将抛光后的所述钛合金工件自所述抛光槽中缓慢移出，使用水对反应后的所述钛合金工件进行清洗烘干，以获取抛光后的所述钛合金工件。

技术总结

本发明提供了一种钛合金纳米抛光液及钛合金工件的纳米抛光方法。钛合金纳米抛光液包括水，以所述水的质量百分比计，还包括1～5％的硫酸亚铁铵、1～5％的氯化钠以及1～5％的水杨酸。本发明的钛合金纳米抛光液通过设置其组分，可在不改变钛合金工件的表面金属本的情况下，方便快捷的完成对钛合金工件的抛光。同时通过使用本发明的钛合金纳米抛光液进行钛合金工件的抛光，同时通过设置抛光过程的抛光参数，可在高效率降低钛合金工件表面粗糙度的同时，提升钛合金工件表面的光泽度，且可有效避免钛合金工件表面出现氧化层。避免钛合金工件表面出现氧化层。避免钛合金工件表面出现氧化层。