CN106086901B - 一种机械零部件表面处理工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了机械零部件表面处理工艺，包括以下步骤零部件除油、零部件水洗、表面抛光、化学抛光、电解质等离子抛光、浸酸和表面清洗，采用复合抛光的方式进行抛光，电解抛光表面可达镜面级光泽，一般表面粗糙度可达Ra＝0.1—0.5μm，最高可达Ra＝0.05μm；化学抛光表面将生成钝化膜，可提高表面抗腐蚀性能；抛光的表面不会产生变质层，无附加应力，并可去除或减小原有的应力层，不产生剥离层。
Description
技术领域
本发明涉及机械加工领域，特别涉及一种机械零部件表面处理工艺。
背景技术
目前，国内一些精密仪器的零部件对表面质量具有较高的要求，而国内的相关生产标准不够，导致需要从国外进口而来，占据了绝大部分国内市场。经过多年的市场调查和制作工艺研发探索。零部件的一些特殊技术要求，国内市场上的制造技术很难满足。
许多机械的零部件大都经过热轧、锻造、热处理、焊接等高温加工而成，在加工过程中，表面都会出现较厚氧化皮，另外，由于零部件的几何形状各异，焊接时产生的灰膜、黑渣等较多残留于金属制品表面，为此，零部件加工好后必须进行抛光处理。
目前，零部件的抛光沿用较多的还是传统的机械抛光工艺，这种抛光工艺通常是除油后高温酸洗，酸洗液中多含有铬酸、氢氟酸、硝酸等毒害较大物质，酸洗液的主要作用是去除氧化皮提高金属制品的光洁度，但高温酸洗时间长，这不仅使生产成本高，而且内含的有毒酸挥发性大，极易污染环境和腐蚀设备。
复合抛光是机械法和电解法两种研磨方式的组合。我们采用复合抛光的主要目的是因为它综合了机械抛光和电解抛光的优点。发明人为了让产品的质量得到进一步的提高，对现有的抛光工艺又作了进一步的改进。
申请号为201310189600.2的中国发明专利，本发明涉及一种机械零件表面光整工艺，尤其是一种涡轮增压器芯部零件的表面光整工艺。本发明的技术方案是：将加工后的零件与介质一起放入行星滚抛机滚筒内进行滚抛，采用上述技术方案，可以将零件表面粗糙度改善到Ra0.2以上，通过使用，涡轮增压器的止推轴承与浮动轴承的磨损值明显降低，从而提高了增压器的使用寿命。
申请号为201310543152.1的中国发明专利，本发明涉及一种钛及钛合金的电解抛光工艺，包括以下步骤：(1)依次用200#，400#，600#砂纸打磨钛或钛合金工件；(2)以工件为阳极，与直流稳压电源正极相连，浸入电解抛光液中；(3)以铂片为阴极，与直流稳压电源负极相连，浸入电解抛光液中以3—10A的电流进行抛光，抛光温度为-5—30℃；(4)无水乙醇超声清洗3—20min，蒸馏水漂洗。本发明所提供的电解抛光工艺简单易行，抛光后的工件耐腐蚀性强。
申请号为201110151813.7的中国发明专利，本发明公开了一种不锈钢无铬电解抛光液及其表面抛光处理工艺，抛光液以醇(甲醇、乙醇中的至少一种)和酸(硝酸、醋酸中的至少一种)作为其主体成分。本发明所提供的不锈钢表面抛光处理工艺包括以下步骤：除油污处理、超声振动水洗、超声振动酸洗、超声振动碱洗、电解抛光、超声振动水洗、钝化、清洗及烘干。与传统不锈钢电解抛光液相比，本抛光液既不含铬酸酐，减少了环境污染，废液易于处理，属于环保型抛光液；又不含价格昂贵的磷酸，降低了抛光成本，有利于不锈钢电解抛光工艺的推广。经试验证明，该抛光液及其工艺能有效除去不锈钢表面的氧化膜及划痕，并可使工件达到镜面光亮的效果，有效地提高抛光品质。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种机械零部件表面处理工艺，以解决现有技术中导致的上述多项缺陷。
为实现上述目的，本发明提供以下的技术方案：一种机械零部件表面处理工艺，其特征在于，包括以下步骤：
1）零部件除油
用脱脂剂或丙酮采用刷子或百洁布擦 洗除去零部件表面局部重厚油污；
2）零部件水洗
用高压水枪罐以纯水来漂洗零部件表面两次，对有重油污的零部件采用高温纯水，温度为40—68℃；
3）表面抛光
将零部件与介质一起放入行星滚抛机滚筒内进行滚抛，所述介质的质量比为煤油15—20%、抛光剂25—30%、钢丸40—50%、余量为水，滚抛时间为30—50分钟；
4）化学抛光
使用化学药剂分别进行粗抛和精抛，化学药剂为硝酸和硝酸的混合液，时间为5—10分钟；
5）电解质等离子抛光
以零部件为阳极，与直流稳压电源正极相连，浸入电解液中；以铂片为阴极，与直流稳压电源负极相连；两者相距一定距离浸入电解液中，电解液以硝酸﹑磷酸为基本成分，浸入电解抛光液中以3—10A的电流进行抛光，抛光温度为-5—30℃；
6）浸酸
将零部件浸泡在预先准备好的浓度为3—5％硝酸水溶液酸洗池中，酸洗浸泡时间应根据零部件表面的实际情形，在30分钟以上，环境温度为10—30℃，氯离子浓度小于25ppm；
7）表面清洗
用高压水枪罐以纯水来漂洗零部件表面两次。
优选的，所述步骤4）中，粗抛选用的原料及用量为：磷酸300—350mL/L，硝酸230—280mL/L，清水400—550mL/L，粗抛时间为5—8min。
优选的，所述步骤4）中，细抛选用的原料及用量为：磷酸310—330mL/L，硝酸180—210mL/L，双氧水80—110mL/L，稳定剂45—60mL/L，缓蚀剂10—20mL/L，清水280—460mL/L，细抛时间为8—10min。
优选的，所述步骤5）中，电解液的质量比为浓硝酸10%—15%、浓磷酸10%—15%和水70—80%。
优选的，所述步骤5）中，采用高频高压窄脉冲电场对零部件进行等离子电浆抛光，高频高压窄脉冲电场的形成条件为：电压为220—320V的正向脉冲电压，脉冲频率为10—20KHz，正向脉冲占空比为15%—60%。
优选的，所述步骤7）之后，对零部件进行钝化处理，预先准备好的浓度为10％的硝酸溶液的钝化池中再将零部件浸入中，浸泡时间为5分钟，环境温度在20度，对于不锈钢零部件氯离子浓度小于25ppm。
优选的，所述钝化处理之后，进行超声波清洗，将零部件置于水中，超声振动时间为10—15分钟，超声振动温度为30—50℃。
优选的，所述超声波清洗之后，对零部件擦干或烘干，用压缩空气吹去零部件表面的水分，并用白色绒布擦 干表面的残留水分，采用热氮气或电加热炉烘干零部件表面水分以保证零部件表面色泽均匀无水斑。
采用以上技术方案的有益效果是：本发明的工艺具有以下特点：
（1）电解抛光表面可达镜面级光泽，一般表面粗糙度可达Ra＝0.1—0.5μm，最高可达Ra＝0.05μm；
（2）化学抛光表面将生成钝化膜，可提高表面抗腐蚀性能；
（3）抛光的表面不会产生变质层，无附加应力，并可去除或减小原有的应力层，不产生剥离层；
（4）对难于用机械抛光的硬质材料、软质材料以及薄壁、形状复杂、细小的零件和制品都能加工；
（5）抛光时间短，而且可以多件同时抛光，生产效率高；
（6）电解抛光所能达到的表面粗糙度与原始表面粗糙度有关，在一定的表面精度范围内可提高两级。
具体实施方式
下面详细说明本发明的优选实施方式。
实施例1：
一种机械零部件表面处理工艺，包括以下步骤：
1）零部件除油
用脱脂剂或丙酮采用刷子或百洁布擦 洗除去零部件表面局部重厚油污；
2）零部件水洗
用高压水枪罐以纯水来漂洗零部件表面两次，对有重油污的零部件采用高温纯水，温度为40℃；
3）表面抛光
将零部件与介质一起放入行星滚抛机滚筒内进行滚抛，所述介质的质量比为煤油15%、抛光剂25%、钢丸50%、水10%，滚抛时间为30分钟；
4）化学抛光
使用化学药剂分别进行粗抛和精抛，化学药剂为硝酸和硝酸的混合液，时间为5分钟；
5）电解质等离子抛光
以零部件为阳极，与直流稳压电源正极相连，浸入电解液中；以铂片为阴极，与直流稳压电源负极相连；两者相距一定距离浸入电解液中，电解液以硝酸﹑磷酸为基本成分，浸入电解抛光液中以3A的电流进行抛光，抛光温度为-5℃；
6）浸酸
将零部件浸泡在预先准备好的浓度为3％硝酸水溶液酸洗池中，酸洗浸泡时间应根据零部件表面的实际情形，在30分钟以上，环境温度为10℃，氯离子浓度小于25ppm；
7）表面清洗
用高压水枪罐以纯水来漂洗零部件表面两次。
所述步骤4）中，粗抛选用的原料及用量为：磷酸300mL/L，硝酸230mL/L，清水400mL/L，粗抛时间为5min；细抛选用的原料及用量为：磷酸310mL/L，硝酸180mL/L，双氧水80mL/L，稳定剂45mL/L，缓蚀剂10mL/L，清水280mL/L，细抛时间为8min。
步骤5）中，电解液的质量比为浓硝酸10%%、浓磷酸10%%和水80%；采用高频高压窄脉冲电场对零部件进行等离子电浆抛光，高频高压窄脉冲电场的形成条件为：电压为220V的正向脉冲电压，脉冲频率为10KHz，正向脉冲占空比为15%。
步骤7）之后，对零部件进行钝化处理，预先准备好的浓度为10％的硝酸溶液的钝化池中再将零部件浸入中，浸泡时间为5分钟，环境温度在20度，对于不锈钢零部件氯离子浓度小于25ppm。
钝化处理之后，进行超声波清洗，将零部件置于水中，超声振动时间为10分钟，超声振动温度为50℃。
超声波清洗之后，对零部件擦干或烘干，用压缩空气吹去零部件表面的水分，并用白色绒布擦 干表面的残留水分，采用热氮气或电加热炉烘干零部件表面水分以保证零部件表面色泽均匀无水斑
实施例2：
一种机械零部件表面处理工艺，包括以下步骤：
1）零部件除油
用脱脂剂或丙酮采用刷子或百洁布檫洗除去零部件表面局部重厚油污；
2）零部件水洗
用高压水枪罐以纯水来漂洗零部件表面两次，对有重油污的零部件采用高温纯水，温度为68℃；
3）表面抛光
将零部件与介质一起放入行星滚抛机滚筒内进行滚抛，所述介质的质量比为煤油20%、抛光剂30%、钢丸40%、水10%，滚抛时间为50分钟；
4）化学抛光
使用化学药剂分别进行粗抛和精抛，化学药剂为硝酸和硝酸的混合液，时间为10分钟；
5）电解质等离子抛光
以零部件为阳极，与直流稳压电源正极相连，浸入电解液中；以铂片为阴极，与直流稳压电源负极相连；两者相距一定距离浸入电解液中，电解液以硝酸﹑磷酸为基本成分，浸入电解抛光液中以10A的电流进行抛光，抛光温度为30℃；
6）浸酸
将零部件浸泡在预先准备好的浓度为5％硝酸水溶液酸洗池中，酸洗浸泡时间应根据零部件表面的实际情形，在30分钟以上，环境温度为30℃，氯离子浓度小于25ppm；
7）表面清洗
用高压水枪罐以纯水来漂洗零部件表面两次。
步骤4）中，粗抛选用的原料及用量为：磷酸350mL/L，硝酸280mL/L，清水550mL/L，粗抛时间为8min；细抛选用的原料及用量为：磷酸330mL/L，硝酸210mL/L，双氧水110mL/L，稳定剂60mL/L，缓蚀剂20mL/L，清水460mL/L，细抛时间为10min。
步骤5）中，电解液的质量比为浓硝酸15%、浓磷酸15%和水70%；采用高频高压窄脉冲电场对零部件进行等离子电浆抛光，高频高压窄脉冲电场的形成条件为：电压为320V的正向脉冲电压，脉冲频率为20KHz，正向脉冲占空比为60%。
步骤7）之后，对零部件进行钝化处理，预先准备好的浓度为10％的硝酸溶液的钝化池中再将零部件浸入中，浸泡时间为5分钟，环境温度在20度，对于不锈钢零部件氯离子浓度小于25ppm。
钝化处理之后，进行超声波清洗，将零部件置于水中，超声振动时间为15分钟，超声振动温度为30℃。
超声波清洗之后，对零部件擦干或烘干，用压缩空气吹去零部件表面的水分，并用白色绒布擦 干表面的残留水分，采用热氮气或电加热炉烘干零部件表面水分以保证零部件表面色泽均匀无水斑
实施例3：
一种机械零部件表面处理工艺，包括以下步骤：
1）零部件除油
用脱脂剂或丙酮采用刷子或百洁布檫洗除去零部件表面局部重厚油污；
2）零部件水洗
用高压水枪罐以纯水来漂洗零部件表面两次，对有重油污的零部件采用高温纯水，温度为54℃；
3）表面抛光
将零部件与介质一起放入行星滚抛机滚筒内进行滚抛，所述介质的质量比为煤油18%、抛光剂28%、钢丸44%、水10%，滚抛时间为40分钟；
4）化学抛光
使用化学药剂分别进行粗抛和精抛，化学药剂为硝酸和硝酸的混合液，时间为8分钟；
5）电解质等离子抛光
以零部件为阳极，与直流稳压电源正极相连，浸入电解液中；以铂片为阴极，与直流稳压电源负极相连；两者相距一定距离浸入电解液中，电解液以硝酸﹑磷酸为基本成分，浸入电解抛光液中以6A的电流进行抛光，抛光温度为20℃；
6）浸酸
将零部件浸泡在预先准备好的浓度为4％硝酸水溶液酸洗池中，酸洗浸泡时间应根据零部件表面的实际情形，在30分钟以上，环境温度为20℃，氯离子浓度小于25ppm；
7）表面清洗
用高压水枪罐以纯水来漂洗零部件表面两次。
步骤4）中，粗抛选用的原料及用量为：磷酸325mL/L，硝酸255mL/L，清水475mL/L，粗抛时间为6min；细抛选用的原料及用量为：磷酸320mL/L，硝酸195mL/L，双氧水95L/L，稳定剂52mL/L，缓蚀剂15mL/L，清水370mL/L，细抛时间为9min。
步骤5）中，电解液的质量比为浓硝酸12%、浓磷酸13%和水75%；采用高频高压窄脉冲电场对零部件进行等离子电浆抛光，高频高压窄脉冲电场的形成条件为：电压为270V的正向脉冲电压，脉冲频率为15KHz，正向脉冲占空比为38%。
步骤7）之后，对零部件进行钝化处理，预先准备好的浓度为10％的硝酸溶液的钝化池中再将零部件浸入中，浸泡时间为5分钟，环境温度在20度，对于不锈钢零部件氯离子浓度小于25ppm。
钝化处理之后，进行超声波清洗，将零部件置于水中，超声振动时间为12分钟，超声振动温度为40℃。
超声波清洗之后，对零部件擦干或烘干，用压缩空气吹去零部件表面的水分，并用白色绒布擦 干表面的残留水分，采用热氮气或电加热炉烘干零部件表面水分以保证零部件表面色泽均匀无水斑。
本发明的工艺具有以下特点：电解抛光表面可达镜面级光泽，一般表面粗糙度可达Ra＝0.1—0.5μm，最高可达Ra＝0.05μm；化学抛光表面将生成钝化膜，可提高表面抗腐蚀性能；抛光的表面不会产生变质层，无附加应力，并可去除或减小原有的应力层，不产生剥离层；对难于用机械抛光的硬质材料、软质材料以及薄壁、形状复杂、细小的零件和制品都能加工；抛光时间短，而且可以多件同时抛光，生产效率高；电解抛光所能达到的表面粗糙度与原始表面粗糙度有关，在一定的表面精度范围内可提高两级。
以上所述的仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。
Claims (1)
1.一种机械零部件表面处理工艺，其特征在于，包括以下步骤：
1）零部件除油
用脱脂剂或丙酮采用刷子或百洁布擦洗除去零部件表面局部重厚油污；
2）零部件水洗
用高压水枪罐以纯水来漂洗零部件表面两次，对有重油污的零部件采用高温纯水，温度为40—68℃；
3）表面抛光
将零部件与介质一起放入行星滚抛机滚筒内进行滚抛，所述介质的质量比为煤油15—20%、抛光剂25—30%、钢丸40—50%、余量为水，滚抛时间为30—50分钟；
4）化学抛光
使用化学药剂分别进行粗抛和精抛，所述粗抛选用的原料及用量为：磷酸300—350mL/L，硝酸230—280mL/L，清水400—550mL/L，其中粗抛时间为5—8min；所述精抛选用的原料及用量为：磷酸310—330mL/L，硝酸180—210mL/L，双氧水80—110mL/L，稳定剂 20—45mL/L，缓蚀剂10—20mL/L，清水280—460mL/L，其中精抛时间为8—10min；
5）电解质等离子抛光
以零部件为阳极，与直流稳压电源正极相连，浸入电解液中；以铂片为阴极，与直流稳压电源负极相连；两者相距一定距离浸入电解液中，电解液以硝酸﹑磷酸为基本成分，其中电解液的质量比为浓硝酸10%—15%、浓磷酸10%—15%和水70—80%；浸入电解抛光液中以3—10A的电流进行抛光，抛光温度为-5—30℃；
6）浸酸
将零部件浸泡在预先准备好的浓度为3—5％硝酸水溶液酸洗池中，酸洗浸泡时间应根据零部件表面的实际情形，在30分钟以上，环境温度为10—30℃，氯离子浓度小于25ppm；
（7）表面处理
用高压水枪罐以纯水来漂洗零部件表面两次；
步骤7之后，对零部件进行钝化处理，将零部件浸入到预先准备好的浓度为10%的硝酸溶液的钝化池中，浸泡时间为5分钟，环境温度在20度，对于不锈钢零部件氯离子浓度小于25ppm；钝化处理之后，进行超声波清洗，将零部件置于水中，超声振动时间为10—15分钟，超声振动温度30—50 ℃；所述超声波清洗之后，对零部件擦干或烘干，用压缩空气吹去零部件表面的水分，并用白色绒布擦干表面的残留水分，采用热氮气或电加热炉烘干零部件表面水分以保证零部件表面色泽均匀无水斑。
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