[發(fā)明專利]用于SLM成形不銹鋼零件的表面處理液和表面處理裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810963726.3
• 申請(qǐng)日: 2018-08-22
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN109136934B
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-10-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張林;呂莎莎;周成雙
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 浙江工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): C23F3/06
• 分類號(hào): C23F3/06;C23G1/08;C23G1/19;B22F3/105;B22F3/24;B33Y40/20
• 代理公司: 杭州杭誠(chéng)專利事務(wù)所有限公司 33109
• 代理人: 閻忠華

本發(fā)明公開(kāi)了一種用于SLM成形不銹鋼零件的表面處理液和表面處理裝置，包括堿煮液、酸洗液和化學(xué)拋光液；所述堿溶液由氫氧化鉀、氧化劑和氯化鈉組成，所述酸洗液由氯化鈉、鹽酸和硫酸組成，所述化學(xué)拋光液由膠體二氧化硅、氧化鋯、68wt％硝酸、36wt％鹽酸、85％wt磷酸、98％wt硫酸、粘度調(diào)節(jié)劑、緩蝕劑、光亮劑、抑霧劑和水組成；本發(fā)明具有可大幅降低SLM成形不銹鋼件的表面粗糙度，提高表面光潔性和光亮度的特點(diǎn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于金屬3D打印技術(shù)中的SLM成形(選區(qū)激光熔融成形)領(lǐng)域，尤其是涉及一種能夠高效拋光試樣表面、提高試樣表面光潔性和光亮度的用于SLM成形不銹鋼零件的表面處理液和表面處理裝置。

背景技術(shù)

金屬3D打印技術(shù)即增材制造技術(shù)，是針對(duì)近些年航空航核能和醫(yī)療等領(lǐng)域的應(yīng)用需求而產(chǎn)生的。目前，SLM成形(選區(qū)激光熔融成形)是金屬3D打印技術(shù)中至關(guān)重要的成形方法之一。

SLM成形原理，是通過(guò)激光束將金屬粉末快速熔融，又急速冷卻，使得微小的金屬熔池相互融合并凝固成型成線或面狀金屬層，如此層層累積。利用該技術(shù)成型的零件，可以為任意形狀、力學(xué)性能優(yōu)良、金屬層間結(jié)合性好。現(xiàn)在，已經(jīng)成功應(yīng)用于生物醫(yī)療中的骨科手術(shù)導(dǎo)板、個(gè)性化牙齒矯正器，航空航天的火箭噴射器等實(shí)際產(chǎn)業(yè)中。

此外，SLM成形所采用的金屬粉末多為進(jìn)口的單一組分金屬，包括奧氏體不銹鋼、鎳基合金、鈦基合金和貴金屬等。奧氏體不銹鋼粉末中，其典型代表粉末為316L粉末，具有粉末成形性好、制備工藝簡(jiǎn)單、成本低等優(yōu)點(diǎn)。

但是，在SLM成形過(guò)程中，由于金屬粉末熔融、冷卻的不穩(wěn)定性，導(dǎo)致成品表面和內(nèi)部均會(huì)產(chǎn)生一定量的孔隙。另外，由于成形時(shí)產(chǎn)生的球化現(xiàn)象，使得成品表面有小顆粒狀固態(tài)金屬存在。更重要的是，SLM成形的316L零件表面粗糙度Ra在幾十微米，無(wú)法達(dá)到實(shí)際應(yīng)用的要求。況且，成形零件的結(jié)構(gòu)復(fù)雜、不規(guī)則，依靠單一的機(jī)械拋光、噴丸(砂)、電解拋光，無(wú)法真正解決零件的表面質(zhì)量問(wèn)題，使其達(dá)到使用精度。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服拋光方法勞動(dòng)強(qiáng)度大、效率低、成本高、復(fù)雜零件無(wú)法加工的不足，提供了一種能夠高效拋光試樣表面、提高試樣表面光潔性和光亮度的用于SLM成形不銹鋼零件的表面處理液和表面處理裝置。

本發(fā)明為解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案為：

一種用于SLM成形不銹鋼零件的表面處理液，包括堿溶液、酸洗液和化學(xué)拋光液；

所述堿溶液由氫氧化鉀、氧化劑和氯化鈉組成，堿溶液中的氫氧化鉀、氧化劑、氯化鈉的質(zhì)量份數(shù)比為：(14-18)∶(10-15)∶1；

所述酸洗液由氯化鈉、鹽酸和硫酸組成，酸洗液中的氯化鈉、鹽酸、硫酸的質(zhì)量份數(shù)比為(5-12)∶(4-6)∶1；

所述化學(xué)拋光液由膠體二氧化硅、氧化鋯、68wt％硝酸、36wt％鹽酸、85％wt磷酸、98％wt硫酸、粘度調(diào)節(jié)劑、緩蝕劑、光亮劑、抑霧劑和水組成，膠體二氧化硅、氧化鋯、68wt％硝酸、36wt％鹽酸、85％wt磷酸、98％wt硫酸、粘度調(diào)節(jié)劑、緩蝕劑、光亮劑、抑霧劑和水的質(zhì)量份數(shù)比如下：

(1.6-2.4)∶(7-9)∶(3.5-6.5)∶(4-7.5)∶(3-4)∶(2-3.5)∶(1-2)∶(0.05-0.25)∶(0.15-0.3)∶(0.005-0.1)∶(15-25)。

氫氧化鉀是一種極具腐蝕性的強(qiáng)堿，能夠與不銹鋼表面凹凸不平的鈍化膜中的各種氧化物，尤其是性質(zhì)非常穩(wěn)定的CrO₂發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，松動(dòng)鈍化膜。

氯化鈉，作為活化劑，降低堿溶液在試樣表面的附著量，同時(shí)CI^-的存在促進(jìn)鈍化膜進(jìn)一步疏松。