3d打印用钴铬合金电解腐蚀的电解质溶液与电解方法

文档序号:81588 发布日期:2021-10-08 浏览:31次 >En<

阅读说明:本技术 3d打印用钴铬合金电解腐蚀的电解质溶液与电解方法 (Electrolyte solution and electrolysis method for cobalt-chromium alloy electrolytic corrosion for 3D printing ) 是由 位松林 王林 李健 于 2021-07-30 设计创作,主要内容包括:一种3D打印用钴铬合金电解腐蚀的电解质溶液与电解方法,包括:按重量份计,所述3D打印用钴铬合金电解腐蚀的电解质溶液其制备原料包含:重量份数为1份~36份的钠盐以及重量份数为100份~150份的水。结合另外的结构和方法有效避免了现有技术中3D打印用钴铬合金样件的腐蚀采用腐蚀性极强的液体、具有很大的危险性、操作不便、对使用者身心产生不利影响,同时废液的处理也是很大的问题和缺陷。(An electrolyte solution and an electrolysis method for electrolytic corrosion of cobalt-chromium alloy for 3D printing comprise the following steps: the electrolyte solution for the cobalt-chromium alloy electrolytic corrosion for 3D printing comprises the following preparation raw materials in parts by weight: 1 to 36 parts of sodium salt and 100 to 150 parts of water. The method effectively avoids the problems and defects that in the prior art, the cobalt-chromium alloy sample piece for 3D printing is corroded by liquid with extremely high corrosivity, has great danger and inconvenient operation, and has adverse effects on the mind and body of a user, and the waste liquid is treated greatly by combining with other structures and methods.)

3D打印用钴铬合金电解腐蚀的电解质溶液与电解方法

技术领域

本发明涉及电解质溶液

技术领域

,也涉及金属增材制造

技术领域

,具体涉及一种3D打印用钴铬合金电解腐蚀的电解质溶液与电解方法,尤其涉及一种用于3D打印钴铬合金电解腐蚀的环保型电解质溶液与电解方法。

背景技术

增材制造(Additive Manufacturing,AM)俗称3D打印,融合了计算机辅助设计、材料加工与成型技术、以数字模型文件为基础,通过软件与数控系统将专用的金属材料、非金属材料以及医用生物材料,按照挤压、烧结、熔融、光固化、喷射等方式逐层堆积,制造出实体物品的制造技术。相对于传统的、对原材料去除-切削、组装的加工模式不同,是一种“自下而上”通过材料累加的制造方法,从无到有。这使得过去受到传统制造方式的约束,而无法实现的复杂结构件制造变为可能。而随着金属增材制造技术的快速发展,对3D打印工艺研究越来越重视,已由简单的“工艺-使用性能”模式转变为系统的“工艺-微观组织-材料性能-使用性能”的研究模式。在此过程中工艺参数对微观组织的影响至关重要,这不仅包括金属材料3D打印零件内部缺陷的情况,还包括对熔道、晶粒度等微观组织的研究,这就涉及到对金属样品的腐蚀。其中工艺参数对熔道的影响特别大,因此要达到分析熔道形貌,寻找合适的腐蚀方式和腐蚀溶液至关重要。

现有的钴铬合金样件的腐蚀采用化学腐蚀方法,所用的腐蚀液一般为强腐蚀性酸或强氧化性液体,比如浓盐酸、浓硫酸、浓硝酸、H2O2甚至王水这种极强腐蚀性液体。一方面这种腐蚀液具有很大的危险性,操作不便,且对使用者身心产生不利影响,同时废液的处理也是很大的问题。在提倡“绿色发展”、“健康发展”的今天,寻找一种针对3D打印钴铬合金的绿色、环保、健康、安全的电解方式和电解液至关重要。

发明内容

为解决上述问题,本发明提供了一种3D打印用钴铬合金电解腐蚀的电解质溶液和方法,有效避免了现有技术中3D打印用钴铬合金样件的腐蚀采用腐蚀性极强的液体、具有很大的危险性、操作不便、且对使用者身心产生不利影响同时废液的处理也是很大的问题和缺陷。

为了克服现有技术中的不足,本发明提供了一种3D打印钴铬合金电解腐蚀的电解质溶液与电解方法的解决方案,具体如下:

一种3D打印用钴铬合金电解腐蚀的电解质溶液,包括:

按重量份计,所述3D打印用钴铬合金电解腐蚀的电解质溶液其制备原料包含:重量份数为1份~36份的钠盐以及重量份数为100份~150份的水。

进一步的,所述钠盐为氯化钠、碳酸钠、碳酸氢钠、硫酸钠、硫代硫酸钠、硝酸钠和氟化钠中的一种或多种的任意比例的混合。

进一步的,所述钠盐为氯化钠,所述氯化钠包括各种型号的食盐,工业氯化钠或者粗盐;

所述氯化钠与水的重量比为1:(3.8~150)。

进一步的,所述3D打印用钴铬合金电解腐蚀的电解质溶液的制备方法,包含:将称得的重量份数为1份~36份的钠盐置于装有重量份数为100份~150份的水的烧杯中,室温下手动均匀搅拌至充分溶解,即得作为电解液的电解质溶液。

进一步的,所述电解方法和电解溶液同样能够用于晶界腐蚀,以分析3D打印钴铬合金晶粒度这样的信息。

一种3D打印用钴铬合金电解腐蚀的电解质溶液的电解方法,包括:

将电解液加入烧杯或电解槽中,再将连接直流电源的增材制造钴铬金属工件放入电解液,电解电压为1V~36V,电解时间为3秒~300秒,取出电解后作为3D打印钴铬合金工件的增材制造钴铬金属工件,电解结束。

所述电解槽包括:气流通道2、排气罩3、电解槽本体4、两头贯通的长方体状通道5、保护块6、碟簧7、电解液出口8、下部块9、支撑台10、电解液通道21、腔道22、筛板23、送液孔24、塑料块一25、联结柱26、塑料块二27、排液孔28、开口29、引导口30以及突起31,所述气流通道2的下部设置着排气罩3,另外所述排气罩3的下部设置着电解槽本体4,所述两头贯通的长方体状通道5固连在电解槽本体4的外表面,另外所述两头贯通的长方体状通道5的两头里面都设置着引导口30,所述引导口30的里面转动连接着突起31,另外所述突起31远离电解槽本体4竖向中心线的一头固连着保护块6,所述保护块6接近电解槽本体4竖向中心线的一头设置着碟簧7,另外所述碟簧7接近电解槽本体4竖向中心线的一头熔接着联结柱26,所述电解槽本体4的上部外表面设置着排液孔28,另外所述电解槽本体4的内表面自高朝低顺序熔接着塑料块二27、开口29与塑料块一25,所述电解槽本体4的下部固连着下部块9,另外所述下部块9的当中之处设置有电解液出口8,所述下部块9的下部设置着支撑台10,另外支撑台10的当中之处透设着电解液通道21,所述电解液通道21的当中之处设置有腔道22,另外所述电解液通道21的两头都设置着送液孔24,所述送液孔24的里面胶黏着筛板23。

所述气流通道2和排气罩3的竖向中心线一致,另外所述气流通道2与排气罩3间是相通的,把所述气流通道2设置在排气罩3的上部,让它们之间的竖向线彼此一一相应。

所述突起31和保护块6固连,另外所述突起31经由引导口30和两头贯通的长方体状通道5间形成移动架构,把固连于保护块6头部的突起31嵌接可移动在两头贯通的长方体状通道5里面的引导口30内,另外丁字尺状架构的突起31在丁字尺状架构的引导口30内。

所述突起31针对保护块6的中点镜像排布,另外所述保护块6和突起31都针对两头贯通的长方体状通道5的中点镜像排布,把所述突起31固连在保护块6的上部与下部,另外把固连着突起31的保护块6设在两头贯通的长方体状通道5的两头,以此运用保护块6,让它达成对电解槽本体4的保护效果,阻止了对电解槽本体4外表面达到伤害。

所述保护块6经由碟簧7和联结柱26间形成伸缩架构,另外所述联结柱26和两头贯通的长方体状通道5间是熔接相连,把所述保护块6和两头贯通的长方体状通道5头部的联结柱26间经由碟簧7彼此相连。

所述筛板23和送液孔24的水平向中心线一致,另外所述筛板23和送液孔24都针对电解液通道21的中点镜像排布。

所述腔道22等距排布且设置在电解液通道21的当中之处,另外所述电解液通道21和支撑台10的竖向中心线一致,把所述腔道22设置在电解液通道21的当中之处。

所述塑料块一25和塑料块二27的外形大小一致,另外所述开口29和电解槽本体4间相熔接,把所述塑料块二27和塑料块一25分别放在开口29里增材制造钴铬金属工件的上部与下部。

本发明的有益效果为:

本发明的原材料钠盐,特别是氯化钠是最常见的物质,相比其它盐类或腐蚀类酸,极易买到且价格低廉,且安全可靠,电解液不会造成环境污染等问题。在实体测试中,电解液制备简单方便。在实体电解中发现,电压越大,电解时间越短;浓度越大,电解时间也越短。有效避免了现有技术中3D打印用钴铬金属样件的腐蚀采用腐蚀性极强的液体、具有很大的危险性、操作不便、且对使用者身心产生不利影响同时废液的处理也是很大的问题和缺陷。

附图说明

图1为将本申请实施例1用于3D打印钴铬合金电解腐蚀的效果,3D打印钴铬合金电解腐蚀前的抛光图,以及电解腐蚀后的低倍图和高倍图。

图2为将本申请实施例2用于3D打印钴铬合金电解腐蚀的效果,低浓度(两栖动物生理盐水浓度)同实施例1制备原料和较高电压情况下,使用较少时间电解腐蚀后的低倍图和高倍图。

图3为将本申请实施例3用于3D打印钴铬合金电解腐蚀的效果,比实施例1较高浓度,同等电压情况下,使用较少时间电解腐蚀后的低倍图和高倍图。

图4为将本申请实施例4用于3D打印钴铬合金电解腐蚀的效果,与实施例3同浓度,更高电压情况下,使用更少时间电解腐蚀后的低倍图和高倍图。

图5为将本申请实施例5用于3D打印钴铬合金电解腐蚀的效果,饱和浓度和高电压情况下,使用较少时间电解腐蚀后的低倍图和高倍图。

图6为本发明的3D打印用钴铬合金电解腐蚀的电解质溶液的电解方法的流程图。

图7为本发明的电解槽的整体架构图。

图8为本发明的电解槽的向下的部分投影图。

图9为图7的Z处示意图。

具体实施方式

下面将结合附图和实施例对本发明做进一步地说明。

如图1-图9所示,3D打印用钴铬合金电解腐蚀的电解质溶液,包括:其中,3D打印用钴铬合金电解腐蚀的电解质溶液最为常见的原料为氯化钠溶液,氯化钠是一种无机离子化合物,其来源主要是海水,稳定性比较好,易溶于水,是食盐主要构成部分,其水溶液呈中性,医疗上用来配置生理盐水,生活上可用于调味品。以氯化钠为主要成分的电解液相比其它盐类或腐蚀性酸,极易买到且价格低廉,安全可靠,不会造成环境污染等问题。按重量份计,所述3D打印用钴铬合金电解腐蚀的电解质溶液其制备原料包含:重量份数为1份~36份的钠盐以及重量份数为100份~150份的水,如果钠盐为氯化钠,重量份数为1份~36份的钠盐与重量份数为100份~150份的水混合的浓度也即生理盐水浓度0.67%至饱和溶液浓度26.47%。所述钠盐为选自氯化钠、碳酸钠、碳酸氢钠、硫酸钠、硫代硫酸钠、硝酸钠和氟化钠中的一种或多种的任意比例的混合。所述钠盐为氯化钠,所述氯化钠包括各种型号的食盐,工业氯化钠或者粗盐等状态的主要成分;所述氯化钠与水的重量比为1:(3.8~150)。所述3D打印用钴铬合金电解腐蚀的电解质溶液的制备方法,包含:将称得的如氯化钠(食盐)这样的重量份数为1份~36份的钠盐置于装有重量份数为100份~150份的水的烧杯中,室温下手动均匀搅拌至充分溶解,即得作为电解液的电解质溶液。所述电解方法和电解溶液同样能够用于晶界腐蚀,以分析3D打印钴铬合金晶粒度等这样的信息。

所述3D打印用钴铬合金电解腐蚀的电解质溶液的电解方法,包括:

将电解液加入烧杯或电解槽中,再将连接直流电源的增材制造钴铬金属工件放入电解液,电解电压为1V~36V(人体安全电压),电解时间为3秒~300秒,取出电解后作为3D打印钴铬合金工件的增材制造钴铬金属工件,电解结束。

实施例1

实施例1提供了一种3D打印用钴铬合金电解腐蚀的电解质溶液,按重量份计,所述3D打印用钴铬合金电解腐蚀的电解质溶液的制备原料包含:钠盐1份、水l49份,即钠盐浓度为0.67%(两栖动物生理盐水浓度)

所述钠盐为氯化钠。

所述水为普通饮用水;所述普通饮用水为自来水。

本实施例还提供了上述3D打印用钴铬合金电解腐蚀的电解质溶液的制备方法,包含以下步骤:将钠盐置于装有水的烧杯中,室温下使用玻璃棒手动均匀搅拌至充分溶解,即得电解液。

本实施例还提供了上述3D打印用钴铬合金电解腐蚀的电解质溶液的电解方法,包含以下步骤:将电解液置于烧杯中,再将连接直流电源的3D打印钴铬合金工件放入电解液,电解电压为3V,电解时间为120秒,取出工件,电解结束。

所述3D打印钴铬合金工件为钴铬合金粉末CoCrW材料,其电解前后的效果图如图1所示。

实施例2

实施例2提供了一种3D打印用钴铬合金电解腐蚀的电解质溶液,按重量份计,所述制备原料包含:钠盐1份、水l49份,即钠盐浓度0.67%。

所述钠盐为氯化钠。

所述水为普通饮用水;所述普通饮用水为自来水。

本实施例例还提供了上述3D打印用钴铬合金电解腐蚀的电解质溶液的制备方法,包含以下步骤:将钠盐置于装有水的烧杯中,室温下使用玻璃棒手动均匀搅拌至充分溶解,即得电解液。

本例还提供了上述3D打印用钴铬合金电解腐蚀的电解质溶液的电解方法,包含以下步骤:将电解液置于烧杯中,再将连接直流电源的3D打印钴铬合金工件放入电解液,电解电压为10V,电解时间为30秒,取出工件,电解结束。

所述3D打印钴铬合金工件为钴铬合金粉末CoCrW材料,其电解前后效果图如图2所示。

实施例3

实施例3提供了一种3D打印用钴铬合金电解腐蚀的电解质溶液,按重量份计,所述制备原料包含:钠盐15份、水l50份,即钠盐浓度为9.09%。

所述钠盐为氯化钠。

所述水为普通饮用水;所述普通饮用水为自来水。

本实施例例还提供了上述3D打印用钴铬合金电解腐蚀的电解质溶液的制备方法,包含以下步骤:将钠盐置于装有水的烧杯中,室温下使用玻璃棒手动均匀搅拌至充分溶解,即得电解液。

本实施例还提供了上述3D打印用钴铬合金电解腐蚀的电解质溶液的电解方法,包含以下步骤:将电解液置于烧杯中,再将连接直流电源的3D打印钴铬合金工件放入电解液,电解电压为3V,电解时间为30秒,取出工件,电解结束。

所述3D打印钴铬合金工件为钴铬合金粉末CoCrW材料,其电解前效果图如图3所示。

实施例4

实施例4提供了一种3D打印用钴铬合金电解腐蚀的电解质溶液,按重量份计,所述制备原料包含:钠盐15份、水l50份,即钠盐浓度为9.09%。

所述钠盐为氯化钠。

所述水为普通饮用水;所述普通饮用水为自来水。

本实施例还提供了上述3D打印用钴铬合金电解腐蚀的电解质溶液的制备方法,包含以下步骤:将钠盐置于装有水的烧杯中,室温下使用玻璃棒手动均匀搅拌至充分溶解,即得电解液。

本实施例还提供了上述3D打印用钴铬合金电解腐蚀的电解质溶液的电解方法,包含以下步骤:将电解液置于烧杯中,再将连接直流电源的3D打印钴铬合金工件放入电解液,电解电压为25V,电解时间为5秒,取出工件,电解结束。

所述3D打印钴铬合金工件为钴铬合金粉末CoCrW材料,其电解前后效果图如图4所示。

实施例5

实施例5提供了一种3D打印用钴铬合金电解腐蚀的电解质溶液,按重量份计,所述制备原料包含:钠盐36份、水l00份,即钠盐浓度26.47%(饱和浓度).

所述钠盐为氯化钠。

所述水为普通饮用水;所述普通饮用水为自来水。

本实施例还提供了上述3D打印用钴铬合金电解腐蚀的电解质溶液的制备方法,包含以下步骤:将钠盐置于装有水的烧杯中,室温下使用玻璃棒手动均匀搅拌至充分溶解,即得电解液。

本实施例还提供了上述3D打印用钴铬合金电解腐蚀的电解质溶液的电解方法,包含以下步骤:将电解液置于烧杯中,再将连接直流电源的3D打印钴铬合金工件放入电解液,电解电压为36V,电解时间为3秒,取出工件,电解结束。

所述3D打印钴铬合金工件为钴铬合金粉末CoCrW材料,其电解前后效果图如图5所示。

在具体使用中,由于将电解液加入电解槽前,电解液常常会受到污损,这样会不利于电解槽的运用,另外电解槽还具有防抖性能不佳的问题。

经过改进,所述电解槽包括:气流通道2、排气罩3、电解槽本体4、两头贯通的长方体状通道5、保护块6、碟簧7、电解液出口8、下部块9、支撑台10、电解液通道21、腔道22、筛板23、送液孔24、塑料块一25、联结柱26、塑料块二27、排液孔28、开口29、引导口30以及突起31,所述气流通道2的下部设置着排气罩3,另外所述排气罩3的下部设置着电解槽本体4,所述两头贯通的长方体状通道5固连在电解槽本体4的外表面,另外所述两头贯通的长方体状通道5的两头里面都设置着引导口30,所述引导口30的里面转动连接着突起31,另外所述突起31远离电解槽本体4竖向中心线的一头固连着保护块6,所述保护块6接近电解槽本体4竖向中心线的一头设置着碟簧7,另外所述碟簧7接近电解槽本体4竖向中心线的一头熔接着联结柱26,所述电解槽本体4的上部外表面设置着排液孔28,另外所述电解槽本体4的内表面自高朝低顺序熔接着塑料块二27、开口29与塑料块一25,所述电解槽本体4的下部固连着下部块9,另外所述下部块9的当中之处设置有电解液出口8,所述下部块9的下部设置着支撑台10,另外支撑台10的当中之处透设着电解液通道21,所述电解液通道21的当中之处设置有腔道22,另外所述电解液通道21的两头都设置着送液孔24,所述送液孔24的里面胶黏着筛板23。

所述气流通道2和排气罩3的竖向中心线一致,另外所述气流通道2与排气罩3间是相通的,把所述气流通道2设置在排气罩3的上部,让它们之间的竖向线彼此一一相应,利于确保排气罩3的如常运作。

所述突起31和保护块6固连,另外所述突起31经由引导口30和两头贯通的长方体状通道5间形成移动架构,把固连于保护块6头部的突起31嵌接可移动在两头贯通的长方体状通道5里面的引导口30内,利于为碟簧7的伸缩性给出运动区间,另外丁字尺状架构的突起31在丁字尺状架构的引导口30内,达成避免分离现象的出现。

所述突起31针对保护块6的中点镜像排布,另外所述保护块6和突起31都针对两头贯通的长方体状通道5的中点镜像排布,把所述突起31固连在保护块6的上部与下部,另外把固连着突起31的保护块6设在两头贯通的长方体状通道5的两头,以此运用保护块6,让它达成对电解槽本体4的保护效果,阻止了对电解槽本体4外表面达到伤害。

所述保护块6经由碟簧7和联结柱26间形成伸缩架构,另外所述联结柱26和两头贯通的长方体状通道5间是熔接相连,把所述保护块6和两头贯通的长方体状通道5头部的联结柱26间经由碟簧7彼此相连,因为碟簧7带有伸缩性,所以能够对保护块6上遭受的作用力达到防抖的效果,以此达成对电解槽本体4外表面的保护。

所述筛板23和送液孔24的水平向中心线一致,另外所述筛板23和送液孔24都针对电解液通道21的中点镜像排布,把所述筛板23放在送液孔24的里面,能够对流经的电解液达到清除颗粒物污物的目的,防止具有颗粒物污物的电解液送达电解槽里面,以此不利于电解槽的如常运用。

所述腔道22等距排布且设置在电解液通道21的当中之处,另外所述电解液通道21和支撑台10的竖向中心线一致,把所述腔道22设置在电解液通道21的当中之处,利于确保水体送达电解液通道21,以此经由腔道22送至电解槽里面,增材制造钴铬金属工件直流通电后,以此形成电解运作。

所述塑料块一25和塑料块二27的外形大小一致,另外所述开口29和电解槽本体4间相熔接,把所述塑料块二27和塑料块一25分别放在开口29里增材制造钴铬金属工件的上部与下部,以此保护增材制造钴铬金属工件的周边不会遭到侵蚀。

这样,起初经由把增材制造钴铬金属工件伸进电解槽本体4内表面熔接的开口29内,达到对增材制造钴铬金属工件的限位效果,接着把筛板23放在电解液通道21两头的送液孔24内,让筛板23对通过的电解液达到清除颗粒物污物的效果,防止带有颗粒物污物的电解液抵达电解槽里面,以此不利于电解槽的如常运用,然后电解液经由电解液通道21外表面开设的电解液出口8抵达支撑台10里面,另外经由支撑台10上部的下部块9内设置的电解液出口8,让电解液抵达电解槽本体4的里面,于是就朝上喷出,因为增材制造钴铬金属工件的上部与下部都设置着塑料块二27与塑料块一25,所以能够让它保护增材制造钴铬金属工件的周沿不遭受侵蚀,在电解液淹没塑料块二27、增材制造钴铬金属工件与塑料块一25后,让电解液经由排液孔28经过,接着把增材制造钴铬金属工件直流通电,通电后,电解液经过该流程,就会执行电解,如果这期间电解槽本体4外表面的保护块6出现冲撞之际,保护块6与联结柱26间的碟簧7会达成伸缩功能,所以能够对源于保护块6上的作用力达到防抖目的,以此达成对电解槽本体4外表面的防护性能,在碟簧7在伸缩之际,会让固连于保护块6头部的突起31嵌接可移动在两头贯通的长方体状通道5里面的引导口30内,以此利于为碟簧7的伸缩性给出移动区间,此时丁字尺状架构的突起31在丁字尺状架构的引导口30里移动,能够达成避免分离状态的出现,就这样达成电解。

把气流通道设置在排气罩的上部,让它们之间的竖向线彼此一一相应,利于确保排气罩的如常运作,把将筛板放在送液孔的里面,能够对经过的电解液达到清除颗粒物污物的目的,防止带有杂质的电解液抵达电解槽里面,以此不利于电解槽的如常运用;把固连于保护块头部的突起嵌接可移动在两头贯通的长方体状通道里面的引导口内,利于为碟簧的伸缩性给出移动区间,并且丁字尺状架构的突起在丁字尺状架构的引导口内,能够达成避免分离状态的出现,把突起固连在保护块的上部与下部,另外把固连着突起的保护块放在两头贯通的长方体状通道的两头,以此利用保护块,让它达成到对电解槽本体的保护效果,防止对电解槽本体外表面起到损害而把保护块与两头贯通的长方体状通道头部的联结柱间经由碟簧彼此相连,因为碟簧具有伸缩性,所以能够对保护块上遭受的作用力达到防抖的效果,以此达成对电解槽本体外表面的保护目的;把腔道设在电解液通道的当中之处,利于确保水体抵达电解液通道,以此经由腔道送达装置里面,在增材制造钴铬金属工件直流通电后,以此形成电解效果,把塑料块二和塑料块一分别置于开口中增材制造钴铬金属工件的上部和下部,以此保护增材制造钴铬金属工件的周边不会遭受侵蚀。

以上已用实施例说明的方式对本发明作了描述,本领域的技术人员显而易见的是,本公开不限于以上描述的实施例,在不远离本发明的范围的状态下,能够做出各种变动、改变和替换。

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