电抛光方法

文档序号:1850677 发布日期:2021-11-16 浏览:25次 >En<

阅读说明:本技术 电抛光方法 (Electropolishing method ) 是由 D·克洛尔 于 2020-03-24 设计创作,主要内容包括:一种用于对制造的金属制品进行电抛光的方法,该方法包括:将该金属制品与电抛光电解液接触;以及通过施加所施加的电流体制,在电抛光电解液中对金属制品进行电抛光,所施加的电流体制包括:至少一种电抛光体制,该电抛光体制包括至少2A/cm~(2)的电流密度和具有频率从2Hz至300kHz的成形波形的电压、至少为0V的最小电压、以及在0.5至500V之间的最大电压。(A method for electropolishing a fabricated metallic article, the method comprising: contacting the metal article with an electropolishing electrolyte; and electropolishing the metallic article in an electropolishing electrolyte by applying an applied current regime, the applied current regime comprising: at least one electropolishing system comprising at least 2A/cm 2 And a voltage having a shaped waveform with a frequency from 2Hz to 300kHz, a minimum voltage of at least 0V, and a maximum voltage between 0.5 and 500V.)

电抛光方法

优先权交叉参考

本发明要求于2019年4月9日在澳大利亚专利局提交的第2019901205号澳大利亚临时专利申请的公约优先权,其内容应被理解为通过本引用纳入本说明书。

技术领域

本发明一般涉及一种用于使制造的金属制品的表面平滑的电抛光方法。本发明尤其适用于额外(additively)制造(3D打印)的金属合金,并且尤其是具有保护性氧化物层的金属和金属合金(诸如含铬合金、钛和钛合金、镍合金,诸如镍钛诺,以及铝和铝合金)的表面精加工,并且下文将方便地公开与该示例性应用相关的本发明。然而,应当领会,本发明并不特别限于额外制造(3D打印)的金属和金属合金产品,并且可被应用于由多种制造方法生产的各种各样的金属制品(金属和金属合金),该金属制品需要进行电抛光以使该金属制品的表面光滑。

发明背景

以下对本发明背景的讨论旨在促进对本发明的理解。然而,应当领会的是,讨论并不是承认或认可所提及的任何材料已经在本申请的优先权日期公开、已知或部分公知。

额外制造通常提供具有广泛表面粗糙度或表面光洁度的制品,通常平均表面粗糙度Ra值高于2μm,通常高于5μm(宏光洁度),以及通常为8至20μm的Ra值。此类额外制造的部件需要被抛光或以其他方式加工,以将其初始表面粗糙度减小至特定应用所需的可接受值。

诸如拍打(lap)、研磨和抛光之类的机械方法可将制品的初始平均表面粗糙度减小至微光洁度水平(通常为0.01<Ra<2.00μm)。这些方法是耗时且通常是手动的,这使得容易出错且成本非常高。当前使用人工劳力进行抛光的时间通常超过一小时。此外,这些方法在用于复杂形状的组件时可能具有均匀性限制。另外,如果初始表面粗糙度较高,则需要多次研磨/抛光步骤以达成所需的最终表面粗糙度。

电抛光是一种替代抛光技术,其适用于通过传统方法难以抛光的金属组件的精加工和抛光。电抛光使用直流电和导电电解液以从金属表面去除颗粒。现有技术在基本稳定的电压下使用直流电流,或添加相对较小(小于直流电压的20%)的交流分量。基于金属组件的表面积,去除速率(电流)通常在0.25至0.50A/cm2之间。在30至60分钟的处理时间内,表面粗糙度的减小通常从1.5μm至0.7μm Ra。在电抛光电流强度通常范围从10至200mA/cm2的情况下,材料去除速度可能较慢。由于减小速度慢,并且颗粒去除速率小,因此该工艺需要至少一种其他手动抛光或交替抛光工艺,以在电抛光可行之前使部件达到可接受的表面。用于减小化学抛光时间的预处理工艺的示例包括CNC加工、翻滚、振动系统、热处理、喷丸硬化、砂磨、喷砂或激光重熔。后处理可能同样需要手动机械抛光。

传统的电抛光也通常使用包括氢氟酸、硝酸、硫酸和磷酸的高浓度酸溶液的组合。此类电解质不环保,并且可能具有处置问题。

然而,已经开发了用于抛光额外制造表面的电抛光系统。美国专利公开US20190345628A1中有一个示例,该公开教导了一种用于借助于提供至少一个阳极脉冲的重复脉冲序列来电化学抛光钢、镍基合金、铝合金、镁合金或钛合金制成的产品的3D打印表面的方法,该阳极脉冲的电流强度在时间曲线上持续上升,直至规定值。可使用更高频率的微脉冲,其在第一个阳极脉冲之后被脉冲暂停和/或至少一个阴极脉冲打断。电抛光体制(regime)的平均电流密度优选为0.005A/cm2至0.3A/cm2,脉冲的脉冲长度为0.0005秒至5秒,频率为0.2Hz至2kHz。

虽然提供了合理的电抛光结果,但US20190345628A1的系统不在电压-电流曲线上的超钝化(trans-passive)范围之外工作,以避免无源或抛光膜层及其特性的完全击穿,这会导致潜在的条纹、气体产生问题、热问题等。

因此,希望提供一种替代的或改进的金属制品,优选为粗糙的金属制品,并且尤其是具有保护性氧化物层的金属制品(金属或金属合金)(诸如,含铬金属合金)的精加工和/或抛光方法。

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