[實用新型]一種掃描式激光復合化學拋光裝置

有效

• 申請號: 201922362115.6
• 申請日: 2019-12-25
• 公開（公告）號: CN211614612U
• 公開（公告）日: 2020-10-02
• 發明（設計）人: 姚建華;王曄;吳國龍
• 申請（專利權）人: 浙江工業大學
• 主分類號: B23K26/352
• 分類號: B23K26/352;C23F3/00
• 代理公司: 杭州天正專利事務所有限公司 33201
• 代理人: 黃美娟;朱思蘭

本實用新型提供了一種掃描式激光復合化學拋光裝置，利用本實用新型裝置處理可得到表面具有低粗糙度拋光層的鈦合金工件，本實用新型涉及的工藝方法無需預處理，可以有效降低鈦合金表面粗糙度，提高表面光澤度，提高表面質量，同時本實用新型不受工件尺寸限制，可實現大型鈦合金工件的現場拋光處理。

技術領域

本實用新型涉及一種掃描式激光復合化學拋光裝置，屬于精密表面處理技術領域。

背景技術

鈦及鈦合金具有密度小、抗腐蝕性能好、比強度高等一系列優異的特性，因而廣泛應用于航空、航天、醫療等各個領域。但隨著各種工業上對鈦及鈦合金表面平整要求的不斷提高，制備出表面光亮平整的鈦及鈦合金就顯得尤為重要。化學拋光即酸腐蝕，是指讓化學介質中表面微觀凸出的部分較凹部分優先溶解，從而得到平滑面，所采用的化學介質一般為氫氟酸或含氟離子的酸性溶液。但是氫氟酸是一種高毒物質，極易揮發到空氣中，對環境和人體會產生巨大危害。而且在激光燈高溫下會產生爆炸。除此之外，由于化學拋光還存在拋光效率低、拋光效果低以及處理尺寸受限的問題。

由于激光特有的優良屬性，自從20世紀中期激光器的研制成功以來，激光已被廣泛應用于科學技術研究和工業生產。當激光作用于液相中的金屬表面時，激光的熱效應會在金屬表面產生局部的電場以及加速局部區域的化學反應動力，這能有效提高化學拋光的速率以及質量。

因此，本實用新型結合激光和化學拋光的特性，在配置具有環保中性的化學拋光液的基礎上，將激光束和水射流耦合，對鈦合金工件進行激光復合化學拋光處理，以此來改善零件表面的粗糙度和光潔度。本實用新型能突破傳統化學拋光對處理工件尺寸的限制，可實現大型工件乃至現場的拋光處理。再者，本實用新型無需繁瑣的氣密性裝置，裝置簡單，穩定性高，只需要補充母液(對環境污染小)，可循環使用，利用率高。

發明內容

針對現有技術中存在的不足，本實用新型提供了一種掃描式激光復合化學拋光裝置。利用本實用新型裝置處理可得到表面具有低粗糙度拋光層的鈦合金工件。本實用新型涉及的工藝方法無需預處理，可以有效降低鈦合金表面粗糙度，提高表面光澤度，提高表面質量。同時本實用新型不受工件尺寸限制，可實現大型鈦合金工件的現場拋光處理。

本實用新型的技術方案如下：

一種掃描式激光復合化學拋光裝置，包括：掃描振鏡系統、噴嘴、儲存槽、回收槽；所述儲存槽內設有抽水泵、攪拌器、加熱棒、溫度計，并且儲存槽內裝有化學拋光液，所述抽水泵經流量閥與噴嘴連接，所述回收槽與儲存槽的底部通過管道連通，回收槽的上方設置待處理的工件，所述掃描振鏡系統位于工件上方；

進一步，所述噴嘴的出口尺寸為10mm，其傾斜角度α＝45-60°。

利用本實用新型裝置進行掃描式激光復合化學拋光的方法，所述方法包括如下步驟：

(1)按如下組分組成配制化學拋光液：20-50g/L蘋果酸、50-100mL/L乳酸、60-120g/L氯化鈉、50-200g/L磷酸三鈉，溶劑為水；

以上配方中，蘋果酸有機酸對金屬離子具有絡合劑作用，處理過程中能促進金屬離子離開工件表面，有利于材料的去除；乳酸中含有羥基，能有效防止腐蝕和過腐蝕；

(2)激光復合化學拋光處理：將化學拋光液加入儲存槽中，開啟攪拌器并通過加熱棒和溫度計維持溫度在30～50℃，化學拋光液在抽水泵和噴嘴的共同作用下形成水射流噴向工件表面，從而在工件表面形成一層動態的水流層，同時激光在掃描振鏡系統的控制下對加工區域進行掃描，掃描振鏡系統和噴嘴(均固定于機床上)兩者同時運動完成激光復合化學拋光處理；

工件材質為鈦合金；

化學拋光液的溫度維持在30-50℃，溫度太低，不利于拋光，溫度太高會使氯離子、磷酸根離子活動增大，在鈦合金表面產生腐蝕燒灼現象；