CN109097778B - 用于3d打印不锈钢件零件的表面处理液及表面处理装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于3D打印不锈钢件零件的表面处理液及表面处理装置,包括碱煮液、酸洗液和化学抛光液;所述碱煮液由氢氧化钠、硝酸盐和含氯离子的盐组成,所述酸洗液由盐酸、氯化钠、氯化铁和缓蚀剂组成,所述化学抛光液由纳米级二氧化硅磨料、36wt%盐酸、85wt%磷酸、68wt%硝酸、缓蚀剂、粘度调节剂、光亮剂、OP‑10乳化剂、络合剂和去离子水组成;本发明具有可有效降低3D打印不锈钢零件表面的粗糙度,提高表面平整性,表面处理质量好,表面处理效率高的特点。

Description

用于3D打印不锈钢件零件的表面处理液及表面处理装置
技术领域
本发明属于金属3D打印表面处理技术领域,尤其是涉及一种用于3D打印不锈钢件零件的表面处理液及表面处理装置。
背景技术
3D打印是快速成型制造技术的一种,因其拥有方便快捷、材料利用率高、不受零件形状限制等优点,已广泛用于制造机械领域的工具、生物医疗领域的零件、航空航天领域的超轻构件等多个产业。
不锈钢在人们生活中较为常见、需求量也日益剧增,具有耐磨、耐蚀、韧性好等优点。金属3D打印成形的不锈钢零件,相比于普通的不锈钢制件具有致密度高、力学性能优良等特点。目前,常用SLM 技术(激光熔融成形技术)三维打印不锈钢制件。但是,SLM技术的打印工艺还不是特别完善,会引起熔敷金属的球化现象,使零件中出现空洞和微裂纹,导致零件表面粗糙度大约在Ra20~50μm,无法满足工业上零件的使用要求。
通常所用的不锈钢表面处理方法主要有机械抛光、电解抛光和化学抛光三种。机械抛光主要是通过喷砂、超声清洗、板巻钢材表面处理新技术(EPS技术)等操作,使零件表面膜层受到摩擦震荡而疏松脱落。但是,机械抛光有人工劳动强度大、效率低、复杂零件无法加工等致命缺陷。电解抛光,相对于机械抛光效率高,但其生产成本高、需要有降温的设备、很多场合不具备这样的条件而无法使用。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术中的抛光方法劳动强度大、效率低、成本高、复杂零件无法加工的不足,提供一种能够提高3D打印不锈钢零件表面质量,提高光亮性,降低粗糙度的用于3D打印不锈钢件零件的表面处理液及表面处理装置。
本发明为解决其技术问题所采用的技术方案为:
一种用于3D打印不锈钢件零件的表面处理液,包括碱煮液、酸洗液和化学抛光液;
所述碱煮液由氢氧化钠、硝酸盐和含氯离子的盐组成,碱煮液中的氢氧化钠、硝酸盐和含氯离子的盐的质量份数比为:(10-18)∶ (3-7)∶(0.05-0.15);
氢氧化钠是一种具有强腐蚀性的强碱,可以与不锈钢表面钝化膜中的致密Cr2O3发生化学反应,破坏其致密性,有利于除去3D打印不锈钢件表面的颗粒物。
硝酸盐作为强氧化剂,在碱液中发挥化学氧化作用,可与不锈钢表面钝化膜中的FeO发生化学反应,生成易溶于酸的Fe2O3
硝酸盐由硝酸钠和亚硝酸钠组成,硝酸钠和亚硝酸钠的质量份数比为(3-6)∶1。
含氯离子的盐由氯化钠和氯化铁组成,氯化钠和氯化铁质量份数比为(1-4)∶1。
含氯离子的盐可起到活化作用,降低碱液的粘附作用,从而减少碱的消耗,节约成本。
所述酸洗液由盐酸、氯化钠、氯化铁和缓蚀剂组成,酸洗液中的盐酸、氯化钠、氯化铁和缓蚀剂的质量份数比为:(15-25)∶(1-4)∶ (0.6-1)∶(0.1-0.3);
酸洗液中的盐酸、氯化钠、氯化铁均含氯离子起到活化剂的作用,将碱煮后的不锈钢表面疏松的氧化膜洗去。
酸洗液中的缓蚀剂由碘化钾和若丁组成,碘化钾和若丁的质量份数比为(1-3)∶1。
缓蚀剂起到减缓3D打印不锈钢件表面的过度腐蚀,破坏试样的使用性能。
所述化学抛光液由纳米级二氧化硅磨料、36wt%盐酸、85wt%磷酸、68wt%硝酸、缓蚀剂、粘度调节剂、光亮剂、OP-10乳化剂、络合剂和去离子水组成;化学抛光液中的纳米级二氧化硅磨料、36wt%盐酸、85wt%磷酸、68wt%硝酸、缓蚀剂、粘度调节剂、光亮剂、OP-10 乳化剂、络合剂和去离子水的质量份数比如下:(2-6)∶(2-3.6)∶ (1-2)∶(0.6-1.4)∶(0.02-0.1)∶(0.4-0.8)∶(0.06-0.1)∶(0.08-0.12)∶ (0.2-0.4)∶(12-16)。
化学抛光液中的硝酸为强氧化性酸,用于溶解不锈钢表面的氧化皮层,还具有钝化作用;盐酸为弱氧化性酸,作为腐蚀剂来腐蚀不锈钢表面的氧化膜;磷酸为三元无机酸,粘度较高,抑制不锈钢的过度溶解,形成一层液体膜扩散层,达到整平作用。
化学抛光液中的缓蚀剂有减慢腐蚀、稳定抛光速度的效果。其中,尿素在起到减慢腐蚀、稳定了抛光速度的同时,还发挥抑雾作用,抑制氮氧化物的有害气体产生,保持一个良好的工作环境。
粘度调节剂起到粘度调节的作用,具有表面活性高、去污能力强,且无毒、无刺激性、生物降解性能好,是一种“绿色产品”。
光亮剂可使不锈钢表面变得白亮、均匀。OP-10乳化剂起到乳化作用。
本发明的3D打印不锈钢件零件的表面处理方法投资少,适用于复杂零件的抛光,抛光后零件表面光亮性高,粗糙度低,抛光速率快、效率高、抛光后产品耐蚀性大大提高。
作为优选,纳米级二氧化硅磨料的型号为VK-SP100F,纳米级二氧化硅磨料的粒径为100nm,PH值为6-8。扩散性能好,可以在超声振动中冲刷样品表面,起到机械抛光的作用。
作为优选,化学抛光液中的缓蚀剂包括六次甲基四胺和尿素,六次甲基四胺和尿素的质量份数比为(1.9-2.1)∶1。
作为优选,所述粘度调节剂为烷基酚聚环氧乙烷醚,也可采用聚环氧乙烷烷基醇酰胺或脂肪酸聚环氧酯。
作为优选,所述光亮剂为磺基水杨酸,络合剂为氯化铵和草酸的混合物,氯化铵和草酸的质量份数比为(1.8-2.1)∶1。
作为优选,包括化学抛光液的配制步骤:
(8-1)按照质量份数比称取纳米级二氧化硅磨料,36wt%盐酸, 85wt%磷酸,68wt%硝酸,缓蚀剂,粘度调节剂,光亮剂,OP-10乳化剂,络合剂和去离子水;
(8-2)利用称取好的各组分进行化学抛光液配制:
(8-2-1)将二氧化硅磨料放入到烧杯A中;
(8-2-2)将36wt%盐酸倒入烧杯A中,得到盐酸溶液;将68wt%硝酸沿玻璃棒缓慢倒入盐酸溶液中,并不断搅拌,待其缓慢冷却到室温;
(8-2-3)在盐酸溶液中添加85wt%磷酸、粘度调节剂、OP-10 乳化剂,并搅拌均匀;
(8-2-4)将缓蚀剂、光亮剂和络合剂放入烧杯B中,将去离子水沿玻璃棒缓慢倒入烧杯B中,并搅拌均匀;
(8-2-5)将烧杯B中已配置好的溶液沿玻璃棒倒入烧杯A中,搅拌均匀;
(8-2-6)将烧杯B中的溶液在频率为100HZ、室温条件下振动 3min-5min,使抛光液分散均匀,得到化学抛光液。
化学抛光液的配置过程简单、易操作,配置过程中,无氟离子的污染、可有效抑制氮氧化物气体的产生。
一种表面处理装置,包括盛有碱煮液的电锅,盛有酸洗液的酸洗容器,超声振动仪,设于超声振动仪上的抛光桶,抛光桶底部设有电加热器,设于抛光桶中的过滤网,设于抛光桶中的化学抛光液,设于过滤网中的待抛光试样,伸入抛光液中的磁力搅拌器;还包括控制器,控制器分别与电加热器、电锅、超声振动仪和磁力搅拌器电连接;
(9-1)控制器控制电锅加热,使碱煮液加热到140℃-150℃,将 10个试样放到电锅中煮15min-20min;
(9-2)利用夹具将各个试样从电锅中取出,将各个试样放到酸洗液中酸洗2min-5min;
(9-3)当各个试样在电锅的碱煮液中碱煮的次数≥3时,返回步骤(9-1);否则,转入步骤(9-4);
(9-4)控制器控制电加热器加热化学抛光液加热至65-80℃,并保温10min后,用工具将各个试样放入过滤网上,使化学抛光液浸没各个试样,控制器控制超声振动仪和磁力搅拌器工作,化学抛光液击打各个试样表面进行抛光,抛光时间达到10min-15min后;控制器控制电加热器、超声振动仪和磁力搅拌器停止工作,采用去离子水洗清洗各个试样。
作为优选,所述磁力搅拌器包括电机,支撑杆,搅拌轴和设于搅拌轴下部的若干个搅拌叶片;支撑杆通过电机与搅拌轴上端连接,电机与控制器电连接。
本发明中采用SRT-6223型号的粗糙度仪,对试样处理前后的表面粗糙度Rz进行多点采集取平均值,绘制成折线图,来确认试样抛光前后的粗糙度变化。然后,需要把Rz值换算成Ra的值,再绘制成折线图进行对比观察。另外,称量试样抛光前后的重量差,来计算腐蚀速率V/(g/h·m2)。
本发明具有如下有益效果:采用化学抛光、机械抛光(二氧化硅流体冲击)和超声振动相结合的抛光方式,可有效降低3D打印不锈钢零件表面的粗糙度,提高表面平整性,提高表面光亮性;抛光速度稳定、无氟离子的污染、可有效抑制氮氧化物气体的产生、配制方便;表面处理质量好,表面处理效率高。
附图说明
图1是本发明的各个实施例的一种粗糙度Rz对比折线图;
图2是本发明的各个实施例的一种粗糙度Rz换算成Ra值的对比折线图;
图3是本发明的各个实施例的一种腐蚀速率对比图;
图4是本发明的表面处理装置的一种结构示意图。
图中:超声振动仪1、抛光桶2、过滤网3、待抛光试样5、磁力搅拌器6、电机61、支撑杆62、搅拌轴63、搅拌叶片64。
具体实施方案
下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步的描述:
实施例1
一种用于3D打印不锈钢件零件的表面处理液,包括碱煮液、酸洗液和化学抛光液:
碱煮液中的氢氧化钠、硝酸盐、含氯离子的盐的质量份数比如下: 10∶5∶0.15。
硝酸盐由硝酸钠和亚硝酸钠组成,硝酸钠和亚硝酸钠的质量份数比为3∶1。
含氯离子的盐由氯化钠和氯化铁组成,氯化钠和氯化铁质量份数比为2.5∶1。
酸洗液中盐酸、氯化钠、氯化铁、缓蚀剂的质量份数比为:15∶ 3.2∶0.6∶0.2。
缓蚀剂由碘化钾和若丁组成,碘化钾和若丁的质量份数比为2∶1。
化学抛光液由纳米级二氧化硅磨料,36wt%盐酸,85wt%磷酸,68wt%硝酸,缓蚀剂,粘度调节剂,光亮剂,OP-10乳化剂,络合剂和去离子水组成;化学抛光液中的纳米级二氧化硅磨料, 36wt%盐酸,85wt%磷酸,68wt%硝酸,缓蚀剂,粘度调节剂,光亮剂,OP-10乳化剂,络合剂和去离子水的质量份数比如下: 4∶2∶1.6∶0.6∶0.06∶0.6∶0.08∶0.01∶0.4∶16。
纳米级二氧化硅磨料的型号为VK-SP100F,纳米级二氧化硅磨料的粒径为100nm,PH值为7.2。
缓蚀剂由六次甲基四胺和尿素组成,六次甲基四胺和尿素的质量份数比为1.9∶1。
粘度调节剂为烷基酚聚环氧乙烷醚。
光亮剂由磺基水杨酸,络合剂由氯化铵和草酸组成,氯化铵和草酸的质量份数比为1.8∶1。
化学抛光液的配制步骤如下:
(8-1)按照质量份数比称取纳米级二氧化硅磨料,36wt%盐酸, 85wt%磷酸,68wt%硝酸,缓蚀剂,粘度调节剂,光亮剂,OP-10乳化剂,络合剂和去离子水;
(8-2)利用称取好的各组分进行化学抛光液配制:
(8-2-1)将二氧化硅磨料放入到烧杯A中;
(8-2-2)将36wt%盐酸倒入烧杯A中,得到盐酸溶液;将68wt%硝酸沿玻璃棒缓慢倒入盐酸溶液中,并不断搅拌,待其缓慢冷却到室温;
(8-2-3)在盐酸溶液中添加85wt%磷酸、粘度调节剂、OP-10 乳化剂,并搅拌均匀;
(8-2-4)将缓蚀剂、光亮剂和络合剂放入烧杯B中,将去离子水沿玻璃棒缓慢倒入烧杯B中,并搅拌均匀;
(8-2-5)将烧杯B中已配置好的溶液沿玻璃棒倒入烧杯A中,搅拌均匀;
(8-2-6)将烧杯B中的溶液在频率为100HZ、室温条件下振动 3min-5min,使抛光液分散均匀,得到化学抛光液。
如图4所示,一种表面处理装置,包括盛有碱煮液的电锅,盛有酸洗液的酸洗容器,超声振动仪1,设于超声振动仪上的抛光桶2,抛光桶底部设有电加热器,设于抛光桶中的过滤网3,设于抛光桶中的化学抛光液,设于过滤网中的待抛光试样5,伸入抛光液中的磁力搅拌器6;还包括控制器,控制器分别与电加热器、电锅、超声振动仪和磁力搅拌器电连接;
磁力搅拌器包括电机61,支撑杆62,搅拌轴63和设于搅拌轴下部的3个搅拌叶片64;支撑杆通过电机与搅拌轴上端连接,电机与控制器电连接。
首先,用粗糙度仪测量试样的粗糙度,用精密天平称量试样初始重量,用卡尺测量试样外形尺寸并记录;
(9-1)控制器控制电锅加热,使碱煮液加热到145℃,将6个试样放到电锅中煮15min;;
(9-2)利用夹具将各个试样从电锅中取出,将各个试样放到酸洗液中酸洗2min;
(9-3)当各个试样在电锅的碱煮液中碱煮的次数为3,返回步骤 (9-1);
(9-4)控制器控制电加热器加热化学抛光液加热至70℃,并保温10min后,用工具将各个试样放入过滤网上,使化学抛光液浸没各个试样,控制器控制超声振动仪和磁力搅拌器工作,化学抛光液击打各个试样表面进行抛光,抛光时间达到12min后;控制器控制电加热器、超声振动仪和磁力搅拌器停止工作,采用去离子水洗清洗各个试样。
结束后,电吹风凉风吹干试样后,再进行粗糙度、重量的测量,并记录和计算其腐蚀速率。
实施例2
实施例2包括实施例1的溶液配制步骤和表面处理装置,实施例 2的表面处理液包括碱煮液、酸洗液和化学抛光液:
碱煮液中的氢氧化钠、硝酸盐、含氯离子的盐的质量份数比如下: 18∶3∶0.05。
硝酸盐由硝酸钠和亚硝酸钠组成,硝酸钠和亚硝酸钠的质量份数比为5∶1。
含氯离子的盐由氯化钠和氯化铁组成,氯化钠和氯化铁质量份数比为1∶1。
酸洗液中的盐酸、氯化钠、氯化铁、缓蚀剂的质量份数比为: 15∶4∶0.8∶0.2。
缓蚀剂由碘化钾和若丁组成,碘化钾和若丁的质量份数比为3∶1。
化学抛光液中的纳米级二氧化硅磨料,36wt%盐酸,85wt%磷酸, 68wt%硝酸,缓蚀剂,粘度调节剂,光亮剂,OP-10乳化剂,络合剂和去离子水按照的质量份数比如下: 2∶3.6∶1∶1.4∶0.02∶0.4∶0.06∶0.01∶0.4∶14。
纳米级二氧化硅磨料的型号为VK-SP100F,纳米级二氧化硅磨料的粒径为100nm,PH值为6.3。
化学抛光液中的缓蚀剂包括六次甲基四胺和尿素,六次甲基四胺和尿素的质量份数比为2.1∶1。
粘度调节剂为烷基酚聚环氧乙烷醚。
光亮剂为磺基水杨酸,络合剂为氯化铵和草酸的混合物,氯化铵和草酸的质量份数比为1.8∶1。
首先,用粗糙度仪测量试样的粗糙度,用精密天平称量试样初始重量,用卡尺测量试样外形尺寸并记录;
(9-1)控制器控制电锅加热,使碱煮液加热到145℃,将10个试样放到电锅中煮18min;
(9-2)利用夹具将各个试样从电锅中取出,将各个试样放到酸洗液中酸洗3min;
(9-3)当各个试样在电锅的碱煮液中碱煮的次数为3,返回步骤 (9-1);
(9-4)控制器控制电加热器加热化学抛光液加热至65℃,并保温10min后,用工具将各个试样放入过滤网上,使化学抛光液浸没各个试样,控制器控制超声振动仪和磁力搅拌器工作,化学抛光液击打各个试样表面进行抛光,抛光时间达到15min后;控制器控制电加热器、超声振动仪和磁力搅拌器停止工作,采用去离子水洗清洗各个试样。
结束后,电吹风凉风吹干试样后,再进行粗糙度、重量的测量,并记录和计算其腐蚀速率。
实施例3:
实施例3包括实施例1的溶液配制步骤和表面处理装置,实施例 3的表面处理液包括碱煮液、酸洗液和化学抛光液:
碱煮液中的氢氧化钠、硝酸盐、含氯离子的盐的质量份数比如下: 15∶5∶0.1。
硝酸盐由硝酸钠和亚硝酸钠组成,硝酸钠和亚硝酸钠的质量份数比为5∶1。
含氯离子的盐由氯化钠和氯化铁组成,氯化钠和氯化铁质量份数比为2.5∶1。
酸洗液中的盐酸、氯化钠、氯化铁、缓蚀剂的质量份数比为: 20∶3.2∶0.8∶0.1;
缓蚀剂由碘化钾和若丁组成,碘化钾和若丁的质量份数比为2∶1。
化学抛光液中的纳米级二氧化硅磨料,36wt%盐酸,85wt%磷酸, 68wt%硝酸,缓蚀剂,粘度调节剂,光亮剂,OP-10乳化剂,络合剂和去离子水按照的质量份数比如下: 6∶2∶2∶0.6∶0.1∶0.8∶0.1∶0.01∶0.2∶15。
纳米级二氧化硅磨料的型号为VK-SP100F,纳米级二氧化硅磨料的粒径为100nm,PH值为7.2。
化学抛光液中的缓蚀剂包括六次甲基四胺和尿素,六次甲基四胺和尿素的质量份数比为2∶1。
粘度调节剂为烷基酚聚环氧乙烷醚。
光亮剂由磺基水杨酸,络合剂为氯化铵和草酸组成,氯化铵和草酸的质量份数比为2∶1。
首先,用粗糙度仪测量试样的粗糙度,用精密天平称量试样初始重量,用卡尺测量试样外形尺寸并记录;
(9-1)控制器控制电锅加热,使碱煮液加热到145℃,将10个试样放到电锅中煮20min;
(9-2)利用夹具将各个试样从电锅中取出,将各个试样放到酸洗液中酸洗3min;
(9-3)当各个试样在电锅的碱煮液中碱煮的次数为4,返回步骤 (9-1);
(9-4)控制器控制电加热器加热化学抛光液加热至65℃,并保温10min后,用工具将各个试样放入过滤网上,使化学抛光液浸没各个试样,控制器控制超声振动仪和磁力搅拌器工作,化学抛光液击打各个试样表面进行抛光,抛光时间达到15min后;控制器控制电加热器、超声振动仪和磁力搅拌器停止工作,采用去离子水洗清洗各个试样。
结束后,电吹风凉风吹干试样后,再进行粗糙度、重量的测量,并记录和计算其腐蚀速率。
实施例4:
实施例4包括实施例1的溶液配制步骤和表面处理装置,实施例 4的表面处理液包括碱煮液、酸洗液和化学抛光液:
碱煮液中的氢氧化钠、硝酸盐、含氯离子的盐的质量份数比如下: 15∶7∶0.1。
硝酸盐由硝酸钠和亚硝酸钠组成,硝酸钠和亚硝酸钠的质量份数比为6∶1。
含氯离子的盐由氯化钠和氯化铁组成,氯化钠和氯化铁质量份数比为4∶1。
酸洗液中的盐酸、氯化钠、氯化铁、缓蚀剂的质量份数比为: 25∶1∶1∶0.3。
酸洗液中的缓蚀剂采用碘化钾和若丁的混合物,碘化钾和若丁的质量份数比为1∶1。
化学抛光液中的纳米级二氧化硅磨料,36wt%盐酸,85wt%磷酸, 68wt%硝酸,缓蚀剂,粘度调节剂,光亮剂,OP-10乳化剂,络合剂和去离子水按照的质量份数比如下: 4∶3∶1.6∶1∶0.1∶0.4∶0.06∶0.01∶0.2∶15。
纳米级二氧化硅磨料的型号为VK-SP100F,纳米级二氧化硅磨料的粒径为100nm,PH值为8。
化学抛光液中的缓蚀剂由六次甲基四胺和尿素组成,六次甲基四胺和尿素的质量份数比为2.1∶1。
粘度调节剂为烷基酚聚环氧乙烷醚。
光亮剂由磺基水杨酸,络合剂为氯化铵和草酸组成,氯化铵和草酸的质量份数比为2∶1。
首先,用粗糙度仪测量试样的粗糙度,用精密天平称量试样初始重量,用卡尺测量试样外形尺寸并记录;
(9-1)控制器控制电锅加热,使碱煮液加热到145℃,将10个试样放到电锅中煮20min;
(9-2)利用夹具将各个试样从电锅中取出,将各个试样放到酸洗液中酸洗2min;
(9-3)当各个试样在电锅的碱煮液中碱煮的次数为4,返回步骤 (9-1);
(9-4)控制器控制电加热器加热化学抛光液加热至70℃,并保温10min后,用工具将各个试样放入过滤网上,使化学抛光液浸没各个试样,控制器控制超声振动仪和磁力搅拌器工作,化学抛光液击打各个试样表面进行抛光,抛光时间达到12min后;控制器控制电加热器、超声振动仪和磁力搅拌器停止工作,采用去离子水洗清洗各个试样。
结束后,电吹风凉风吹干试样后,再进行粗糙度、重量的测量,并记录和计算其腐蚀速率。
实施例5:
实施例5包括实施例1的溶液配制步骤和表面处理装置,实施例 5的表面处理液包括碱煮液、酸洗液和化学抛光液:
碱煮液中的氢氧化钠、硝酸盐、含氯离子的盐的质量份数比如下:10∶7∶0.15。
硝酸盐由硝酸钠和亚硝酸钠组成,硝酸钠和亚硝酸钠的质量份数比为3∶1。
含氯离子的盐由氯化钠和氯化铁组成,氯化钠和氯化铁质量份数比为4∶1。
酸洗液中的盐酸、氯化钠、氯化铁、缓蚀剂的质量份数比如下: 20∶4∶1∶0.2。
缓蚀剂由碘化钾和若丁组成,碘化钾和若丁的质量份数比为3∶1。
化学抛光液中的纳米级二氧化硅磨料,36wt%盐酸,85wt%磷酸, 68wt%硝酸,缓蚀剂,粘度调节剂,光亮剂,OP-10乳化剂,络合剂和去离子水按照的质量份数比如下: 2∶3∶1∶1∶0.02∶0.8∶0.1∶0.1∶0.2∶15。
纳米级二氧化硅磨料的型号为VK-SP100F,纳米级二氧化硅磨料的粒径为100nm,PH值为6.3。
化学抛光液中的缓蚀剂包括六次甲基四胺和尿素,六次甲基四胺和尿素的质量份数比为2∶1。
粘度调节剂为脂肪酸聚环氧酯。
光亮剂为磺基水杨酸,络合剂为氯化铵和草酸的混合物,氯化铵和草酸的质量份数比为2.1∶1。
首先,用粗糙度仪测量试样的粗糙度,用精密天平称量试样初始重量,用卡尺测量试样外形尺寸并记录;
(9-1)控制器控制电锅加热,使碱煮液加热到145℃,将10个试样放到电锅中煮18min;
(9-2)利用夹具将各个试样从电锅中取出,将各个试样放到酸洗液中酸洗5min;
(9-3)当各个试样在电锅的碱煮液中碱煮的次数为5,返回步骤 (9-1);
(9-4)控制器控制电加热器加热化学抛光液加热至80℃,并保温10min后,用工具将各个试样放入过滤网上,使化学抛光液浸没各个试样,控制器控制超声振动仪和磁力搅拌器工作,化学抛光液击打各个试样表面进行抛光,抛光时间达到10min后;控制器控制电加热器、超声振动仪和磁力搅拌器停止工作,采用去离子水洗清洗各个试样。
结束后,电吹风凉风吹干试样后,再进行粗糙度、重量的测量,并记录和计算其腐蚀速率。
实施例6:
实施例6包括实施例1的溶液配制步骤和表面处理装置,实施例 6的表面处理液包括碱煮液、酸洗液和化学抛光液:
碱煮液中的氢氧化钠、硝酸盐、含氯离子的盐的质量份数比如下: 18∶3∶0.05。
硝酸盐由硝酸钠和亚硝酸钠组成,硝酸钠和亚硝酸钠的质量份数比为6∶1。
含氯离子的盐由氯化钠和氯化铁组成,氯化钠和氯化铁质量份数比为1∶1。
酸洗液中的盐酸、氯化钠、氯化铁、缓蚀剂的质量份数比为: 25∶1∶0.6∶0.1。
缓蚀剂由碘化钾和若丁组成,碘化钾和若丁的质量份数比为1∶1。
化学抛光液中的纳米级二氧化硅磨料,36wt%盐酸,85wt%磷酸, 68wt%硝酸,缓蚀剂,粘度调节剂,光亮剂,OP-10乳化剂,络合剂和去离子水按照的质量份数比如下: 6∶3.6∶2∶1.4∶0.06∶0.8∶0.08∶0.01∶0.4∶12。
纳米级二氧化硅磨料的型号为VK-SP100F,纳米级二氧化硅磨料的粒径为100nm,PH值为8。
化学抛光液中的缓蚀剂包括六次甲基四胺和尿素,六次甲基四胺和尿素的质量份数比为1.9∶1。
粘度调节剂为脂肪酸聚环氧酯。
光亮剂为磺基水杨酸,络合剂为氯化铵和草酸的混合物,氯化铵和草酸的质量份数比为2.1∶1。
首先,用粗糙度仪测量试样的粗糙度,用精密天平称量试样初始重量,用卡尺测量试样外形尺寸并记录;
(9-1)控制器控制电锅加热,使碱煮液加热到145℃,将10个试样放到电锅中煮15min;
(9-2)利用夹具将各个试样从电锅中取出,将各个试样放到酸洗液中酸洗5min;
(9-3)当各个试样在电锅的碱煮液中碱煮的次数为5,返回步骤 (9-1);
(9-4)控制器控制电加热器加热化学抛光液加热至80℃,并保温10min后,用工具将各个试样放入过滤网上,使化学抛光液浸没各个试样,控制器控制超声振动仪和磁力搅拌器工作,化学抛光液击打各个试样表面进行抛光,抛光时间达到10min后;控制器控制电加热器、超声振动仪和磁力搅拌器停止工作,采用去离子水洗清洗各个试样。
结束后,电吹风凉风吹干试样后,再进行粗糙度、重量的测量,并记录和计算其腐蚀速率。
由图1和图2可看出,本发明中的所有实施例均能使试样表面粗糙度降低,但最好的优选例是实施例4,实施例4的粗糙度下降的最明显,达到72.32%。另外,从图3的腐蚀速率中可以看出,实施例4 的腐蚀速率相对较慢,即抛光前后材料损失的量较小。简而言之,就是实施例4能够在保证材料损失量较小的情况下,达到最好的表面粗糙度。因此,采用实施例4的配方,能够使得不锈钢表面的粗糙度大大降低,颗粒状物质变小明显,平整度和光亮性也提升不少,表面无挂灰。
应说明,本领域的相关技术人员可对本发明中的实施例进行改动或变形,但是这些同等技术范围内的改动或变形属于本发明的保护限定范围之内。

Claims (9)

1.一种用于3D打印不锈钢件零件的表面处理液,其特征是,包括碱煮液、酸洗液和化学抛光液;
所述碱煮液由氢氧化钠、硝酸盐和含氯离子的盐组成,碱煮液中的氢氧化钠、硝酸盐和含氯离子的盐的质量份数比为:(10-18):(3-7):(0.05-0.15);
硝酸盐由硝酸钠和亚硝酸钠混合而成,硝酸盐中的硝酸钠和亚硝酸钠的质量份数比为(3-6):1;含氯离子的盐由氯化钠和氯化铁混合而成,含氯离子的盐中的氯化钠和氯化铁质量份数比为(1-4):1;
所述酸洗液由盐酸、氯化钠、氯化铁和缓蚀剂组成,酸洗液中的盐酸、氯化钠、氯化铁和缓蚀剂的质量份数比为:(15-25):(1-4):(0.6-1):(0.1-0.3);
所述化学抛光液由纳米级二氧化硅磨料、36wt%盐酸、85wt%磷酸、68wt%硝酸、缓蚀剂、粘度调节剂、光亮剂、OP-10乳化剂、络合剂和去离子水组成;化学抛光液中的纳米级二氧化硅磨料、36wt%盐酸、85wt%磷酸、68wt%硝酸、缓蚀剂、粘度调节剂、光亮剂、OP-10乳化剂、络合剂和去离子水的质量份数比如下:(2-6):(2-3.6):(1-2):(0.6-1.4):(0.02-0.1):(0.4-0.8):(0.06-0.1):(0.08-0.12):(0.2-0.4):(12-16)。
2.根据权利要求1所述的用于3D打印不锈钢件零件的表面处理液,其特征是,酸洗液中的缓蚀剂由碘化钾和若丁组成,缓蚀剂中的碘化钾和若丁的质量份数比为(1-3):1。
3.根据权利要求1所述的用于3D打印不锈钢件零件的表面处理液,其特征是,纳米级二氧化硅磨料的型号为VK-SP100F, 纳米级二氧化硅磨料的粒径为100nm, p H值为6-8。
4.根据权利要求1所述的用于3D打印不锈钢件零件的表面处理液,其特征是,化学抛光液中的缓蚀剂包括六次甲基四胺和尿素,六次甲基四胺和尿素的质量份数比为(1.9-2.1):1。
5.根据权利要求1所述的用于3D打印不锈钢件零件的表面处理液,其特征是,所述粘度调节剂为烷基酚聚环氧乙烷醚。
6.根据权利要求1所述的用于3D打印不锈钢件零件的表面处理液,其特征是,所述光亮剂为磺基水杨酸,络合剂为氯化铵和草酸的混合物,氯化铵和草酸的质量份数比为(1.8-2.1):1。
7.根据权利要求1或2或3或4或5或6任意一项中所述的用于3D打印不锈钢件零件的表面处理液,其特征是,包括化学抛光液的配制步骤:
(7-1)按照质量份数比称取纳米级二氧化硅磨料,36wt%盐酸,85wt%磷酸,68wt%硝酸,缓蚀剂,粘度调节剂,光亮剂,OP-10乳化剂,络合剂和去离子水;
(7-2)利用称取好的各组分进行化学抛光液配制:
(7-2-1)将二氧化硅磨料放入到烧杯A中;
(7-2-2)将36wt%盐酸倒入烧杯A中,得到盐酸溶液;将68wt%硝酸沿玻璃棒缓慢倒入盐酸溶液中,并不断搅拌,待其缓慢冷却到室温;
(7-2-3)在盐酸溶液中添加85wt%磷酸、粘度调节剂、OP-10乳化剂,并搅拌均匀;
(7-2-4)将缓蚀剂、光亮剂和络合剂放入烧杯B中,将去离子水沿玻璃棒缓慢倒入烧杯B中,并搅拌均匀;
(7-2-5)将烧杯B中已配置好的溶液沿玻璃棒倒入烧杯A中,搅拌均匀;
(7-2-6)将烧杯B中的溶液在频率为100HZ、室温条件下振动3min -5min,使抛光液分散均匀,得到化学抛光液。
8.一种表面处理装置,采用权利要求1中所述的用于3D打印不锈钢件零件的表面处理液,其特征是,包括盛有碱煮液的电锅,盛有酸洗液的酸洗容器,超声振动仪(1),设于超声振动仪上的抛光桶(2),抛光桶底部设有电加热器,设于抛光桶中的过滤网(3),设于抛光桶中的化学抛光液,设于过滤网中的待抛光试样(5),伸入抛光液中的磁力搅拌器(6);还包括控制器,控制器分别与电加热器、电锅、超声振动仪和磁力搅拌器电连接;
(8-1)控制器控制电锅加热,使碱煮液加热到140℃-150℃,将若干个试样放到电锅中煮15min-20min;
(8-2)利用夹具将各个试样从电锅中取出,将各个试样放到酸洗液中酸洗2 min -5min;
(8-3)当各个试样在电锅的碱煮液中碱煮的次数≥3时,返回步骤(8-1);否则,转入步骤(8-4);
(8-4)控制器控制电加热器加热化学抛光液加热至65℃-80℃,并保温10min后,用工具将各个试样放入过滤网上,使化学抛光液浸没各个试样,控制器控制超声振动仪和磁力搅拌器工作,化学抛光液击打各个试样表面进行抛光,抛光时间达到10min-15min后;控制器控制电加热器、超声振动仪和磁力搅拌器停止工作,采用去离子水洗清洗各个试样。
9.根据权利要求8所述的表面处理装置,其特征是,所述磁力搅拌器包括电机(61),支撑杆(62),搅拌轴(63)和设于搅拌轴下部的若干个搅拌叶片(64);支撑杆通过电机与搅拌轴上端连接,电机与控制器电连接。
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