[發明專利]微納米氣泡增強等離子體拋光的方法

有效

• 申請號: 202110039072.7
• 申請日: 2021-01-13
• 公開（公告）號: CN112809456B
• 公開（公告）日: 2023-02-24
• 發明（設計）人: 張曉靜;屠學波;常輝;李永華;唐明亮
• 申請（專利權）人: 南京尚吉增材制造研究院有限公司
• 主分類號: B24B1/00
• 分類號: B24B1/00
• 代理公司: 南京行高知識產權代理有限公司 32404
• 代理人: 王菊花

本發明涉及表面精密處理技術領域，具體涉及一種微納米氣泡增強等離子體拋光的方法。該方法包括利用微納米氣泡發生裝置向工作槽內輸送含有微納米氣泡的電解液；在含有微納米氣泡的電解液的工作槽內，陰極工具與電源系統的陰極相連，陽極工件與電源系統的陽極相連，電解液被電解析出氣體，氣體在陽極工件表面形成氣膜層；氣膜層中的一部分被電源系統提供的電場能量擊穿電離化形成等離子體層，微納米氣泡與等離子體層共同對陽極工件進行表面處理。發明結合等離子體層和微納米氣泡對陽極工件的表面綜合效應，增強了對陽極工件表面的拋光效果。微納米氣泡潰滅和等離子體層放電相互促進，互生互利，大大提高了拋光效率，提升了拋光效果。

技術領域

本發明涉及表面精密處理技術領域，具體涉及一種微納米氣泡增強等離子體拋光的方法。

背景技術

等離子體拋光是一種利用等離子體放電能量轟擊工件表面來實現凸點去除的表面處理技術。在特定電解液中，通過電場調控可以在工件表面形成緊密包裹的氣體層并激發等離子體放電，從而實現工件表面光整。這種對工件表面拋光的方法所用電解液為低濃度水溶性鹽，規避了傳統電化學拋光中有毒有害物質的使用。降低了廢水廢氣的排放，更加安全環保。同時，與傳統電化學加工相比，它無需復雜前處理工藝，流程簡單，在加工精度、適用材料范圍上也具有明顯優勢，尤其適用于傳統人工和機械拋光難以處理的異形結構工件的精密拋光。

目前，等離子體拋光技術中常用常壓等離子體拋光。例如，中國專利文獻CN100406197C中公開了一種常壓等離子體拋光裝置。該裝置包括密封工作艙、等離子體炬、第一聯動系統、第二聯動系統、第一流量控制器、第二流量控制器、反應氣體瓶、等離子體氣體瓶和氣體回收處理裝置，等離子體炬安裝在第一聯動系統上。該裝置用于解決常規的機械式研磨拋光方法存在的不足，以及在碳化硅等硬脆性難加工材料的超光滑表面加工中存在效率低、易產生表層以及亞表層損傷、表面清洗困難等問題。

但是受到氣體上浮特性的影響，等離子體拋光工件下端面的拋光產物更容易及時剝離和帶走，故工件下端面拋光效果往往優于上端面，工件的整體加工均勻性無法保證，這個問題在面對大尺寸工件加工時尤為突出。為了避免上述問題，常規做法是將加工過程分段進行，一段加工結束后人工翻轉工件再加工一次或多次，這就使得等離子體加工工序變得復雜，增加了人工勞動時間和強度，也明顯降低了加工效率，無法實現工件的一次性一體化高效拋光。

微納米氣泡原理是混合液體和氣體，在高壓壓縮后經過擴張管生產微納米大小的氣泡，再通過微納米氣泡噴頭排出。其中，微米氣泡是指存在于液體中，氣泡直徑的大小在100微米以下的氣泡。納米氣泡是指存在液體中，氣泡直徑的大小在數百納米以下的氣泡。兩者之間的氣泡混合狀態形成微納米氣泡。微納米氣泡制備裝置是指一種產生上述微納米氣泡的設備。

微納米氣泡具有比表面積大、水中上升速度慢、氣體溶解率高、傳質效率高、負電荷性高等一系列不同于常規氣泡的特性。微納米氣泡潰滅時可產生指向工件表面的壓力大于50MPa、速度大于400KM/H的沖擊波和微射流，已廣泛應用于廢水廢氣處理、清洗、水產及美容等領域，近年來也在拋光領域得到越來越多的關注。

經檢索，中國專利文獻CN109483335A中公開了一種通過微氣泡進行五金加工的拋光裝置。該裝置包括主箱、副箱和支架。副箱的頂部焊接有水泵，水泵的一側設置有空氣泵。空氣泵的一側焊接有導氣管。打開水泵將副箱內的拋光液抽到水管內，空氣泵通電工作，將空氣通過導氣管送至套管的內側，拋光液從水管進入微納米級膜管的內側，空氣在壓力的作用下從微納米級膜管的外側透過微納米級膜管上的微孔進入到微納米級膜管的內側，從而在微納米級膜管的內壁上形成微氣泡。拋光液使得拋頭在拋光的同時在五金產品上移動，便于拋光，在拋光的過程中微氣泡能夠降低拋光液的流動阻力，提高拋光液的流動速率，并且微氣泡能夠有效的將拋光液內的雜質與拋光液分離，提高拋光的質量。但是，該裝置的微氣泡是在刀具對工件表面加工的同時作用于工件表面，難以滿足對硬脆性等材料實施拋光。

綜上所述，在等離子體拋光技術領域，如何實現工件的一次性一體化高效精整拋光，進一步提高拋光效果和拋光效率，就成為本領域技術人員亟待解決的技術問題。