電解加工中利用鈍化性金屬涂層保護非加工工件表面方法
【專利摘要】一種在電解加工中利用鈍化性金屬涂層保護非加工工件表面的方法。它包括以下過程：步驟1.采用熱噴涂技術或電化學沉積方法在整個初始工件表面涂覆上一層鈍化性金屬涂層；步驟2.利用電解加工去除工件材料；步驟3.加工完畢后，去除鈍化性金屬涂層；步驟4.清洗零件。本發明的方法對減少電解加工中雜散腐蝕和提高加工精度有重要意義。
【專利說明】電解加工中利用鈍化性金屬涂層保護非加工工件表面方法
所屬【技術領域】
[0001]一種電解加工中利用鈍化性金屬涂層保護非加工工件表面的方法，屬于電解加工【技術領域】。
【背景技術】
[0002]電解加工是利用電化學反應去除工件材料，為非接觸式加工。與傳統機械加工相t匕，其具有加工工件表面無殘余應力、無冷作硬化、無塑性變形、表面粗糙度低、無工具損耗等優點。因此電解加工適用于薄壁零件、空間曲面以及形狀復雜的難切削材料的加工，在航空、汽車、國防、醫療器械等多領域得到廣泛應用。但是由于精度很難控制的問題導致電解加工的發展一直受到很大的制約。影響電解加工精度的一個重要因素就是電解加工中存在雜散腐蝕。雜散腐蝕通常發生在臨近加工區域的非加工面，是由于電場分布不集中導致的。因此，如何降低雜散腐蝕以提高電解加工精度已成為電解加工中的核心問題之一。
[0003]近年來，研究人員嘗試很多方法來減少雜散腐蝕以提高電解加工精度。在專利“采用雙極性電極的微細群坑電解加工方法及其雙極性電極”(申請號200810022327.3 申請人:南京航空航天大學，發明人朱荻曲寧松錢雙慶李冬林)中，采用帶有正負兩個極性的電極進行群坑電解加工，利用帶正電的輔助陽極來改變電場分布，從而實現減少雜散腐蝕的目的。在專利“輔助陽極管電極電解加工方法”(申請號201310199975.7 申請人:南京航空航天大學，發明人房曉龍曲寧松朱荻張玉冬)中，采用帶有正電位差的輔助陽極進行管電極加工以提高管電極電解加工群孔出口精度。在專利“可變磁場輔助電化學復合加工裝置”(申請號201110336486 申請人:北京理工大學發明人張衛民鄢勇張之敬殷亮金鑫葉鑫)中，采用外加磁場裝置配合脈沖電解加工來改變加工過程中離子運動軌跡，從而提高定域性。另外在專利“一種高頻、窄脈沖電流電解加工氣門鍛模的方法”(申請號99117001.6 申請人:華南理工大學，發明人王建業劉從寬)中，采用高頻、窄脈沖電流進行電解加工，能夠有效減少雜散腐蝕，實現高精度加工。
[0004]除上述的方法外，減少雜散腐蝕的方法還有:1)改進電解液，采用低濃度電解液；2)采用混氣電解加工方法，在電解液進入加工區前混入大量壓縮空氣，使電解液成為氣液混合兩相流，在局部電解液電導率會顯著降低，從而抑制了雜散腐蝕。以上方法中能夠有效減少雜散腐蝕，但是都有其局限性，而且不能根本上消除雜散腐蝕的影響。在加工鈦合金以及高溫合金過程中，由于其在鈍性電解液NaN03、NaClO3中不具有非線性特性，導致其在電解過程中的雜散腐蝕更為嚴重。
[0005]因此尋求一種新的能夠很大限度地減少雜散腐蝕影響的方法是非常有必要的。
【發明內容】
[0006]本發明旨在能夠有效地地減少電解加工中的雜散腐蝕尤其針對在鈍性電解液中無非線性特性的金屬如鈦合金、鎳基高溫合金的電解加工精度的提高，提出一種穩定性好、適用性強的利用鈍化性金屬涂層保護非加工工件表面方法。
[0007]—種電解加工中利用鈍化性金屬涂層保護非加工工件表面方法，其特征在于包括以下過程:
步驟1、采用熱噴涂技術或電化學沉積方法在整個初始工件表面涂覆上一層鈍化性金屬涂層；鈍化性金屬是指利用鈍性電解液加工時，其溶解速度隨著電流密度增高呈非線性增長的金屬；其中鈍化性金屬涂層與工件表面的結合力大于隨后的電解加工中的電解液沖刷力，以保證在電解加工中鈍化性金屬涂層不脫落；
步驟2、利用電解加工去除加工區工件材料，由于加工區的電流密度較大，所涂覆的鈍化性金屬涂層很快被腐蝕掉而不影響工件的加工，又由于在非加工區域處的電流密度較小，所涂覆的鈍化特性金屬層產生鈍化而保留下來，起到保護非加工區域的作用；
步驟3、加工完畢后，去除非加工區表面的鈍化性金屬涂層；
步驟4、清洗零件。
[0008]上述鈍性電解液為NaNO3或NaClO3溶液，所使用的鈍化性金屬為鐵或鐵基合金。所述步驟3去除零件表面的鈍化特性金屬的方法為以下方法之一:化學溶解法，機械去除法。
[0009]本發明具有以下優點:
1、由于在所需加工區域的電流密度較大，所涂覆的鈍化性金屬涂層很快被腐蝕掉而不影響工件的加工，又由于在非加工區域處的電流密度較小，所涂覆的鈍化性金屬涂層產生鈍化而保留下來，從而可以很好的保護內部工件不受雜散腐蝕的影響。
[0010]2、在本發明中利用鈍化性金屬涂層保護非加工工件表面的方法適用廣泛，可有效解決大多數電解加工場合的雜散腐蝕問題，如孔電解加工、型面電解加工、開槽電解加工坐寸ο
[0011]3、在本方法中，只需在待加工工件表面涂覆鈍化性金屬涂層，操作簡單方便。與將工件表面非加工區域局部利用絕緣材料屏蔽方法相比，本方法無需考慮金屬層涂覆的位置，只需在加工初始時刻在整個工件表面涂覆上一層即可實現非加工區域的保護。
[0012]4、在本方法中，鈍化性金屬涂層與陽極工件材料之間通過擴散連接，形成一定的連接強度。當大電流密度區域的涂覆層發生溶解時，在非加工區域保留下來的涂覆層仍然能與工件保持連接，從而提高了加工穩定性。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0013]圖1電解加工中存在的雜散腐蝕示意圖；
圖2在初始工件表面涂覆鈍化性金屬涂層的示意圖；
圖3所涂覆的鈍化性金屬涂層的最終狀態示意圖；
圖中標號名稱:1、工件陽極，2、工具陰極，3、非加工表面的雜散腐蝕，4、鈍化性金屬涂層，5、非加工表面剩余的鈍化性金屬涂層。
【具體實施方式】
[0014]圖1為不同電解加工中存在的雜散腐蝕示意圖，可以看出在電解加工中雜散腐蝕現象普遍存在，雜散腐蝕導致加工出工件成型精度較差。
[0015]結合圖2、3，說明本發明的實施過程: (1)采用熱噴涂技術或電化學沉積方法在整個初始工件表面涂覆上一層鈍化性金屬涂層；由于所涂覆的鈍化性金屬涂層在非加工表面可能存在少量腐蝕，涂層的厚度可根據腐蝕量略微調整；
(2)利用電解加工去除加工區工件材料；
(3)加工完畢后，去除鈍化特性的鈍化性金屬涂層；
(4)清洗零件。
【權利要求】
1.一種電解加工中利用鈍化性金屬涂層保護非加工工件表面方法，其特征在于包括以下過程: 步驟1、采用熱噴涂技術或電化學沉積方法在整個初始工件表面涂覆上一層鈍化性金屬涂層；鈍化性金屬是指利用鈍性電解液加工時，其溶解速度隨著電流密度增高呈非線性增長的金屬；其中鈍化性金屬涂層與工件表面的結合力大于隨后的電解加工中的電解液沖刷力，以保證在電解加工中鈍化性金屬涂層不脫落； 步驟2、利用電解加工去除加工區工件材料，由于加工區的電流密度較大，所涂覆的鈍化性金屬涂層很快被腐蝕掉而不影響工件的加工，又由于在非加工區域處的電流密度較小，所涂覆的鈍化特性金屬層產生鈍化而保留下來，起到保護非加工區域的作用； 步驟3、加工完畢后，去除非加工區表面的鈍化性金屬涂層； 步驟4、清洗零件。
2.根據權利要求1所述的電解加工中利用鈍化性金屬涂層保護非加工工件表面方法，其特征在于:上述鈍性電解液為NaNO3或NaClO3溶液。
3.根據權利要求1所述的電解加工中利用鈍化性金屬涂層保護非加工工件表面方法，其特征在于:上述鈍化性金屬為鐵或鐵基合金。
4.根據權利要求1所述的電解加工中利用鈍化性金屬涂層保護非加工工件表面方法，其特征在于:所述步驟3去除零件表面的鈍化特性金屬的方法為以下方法之一:化學溶解法，機械去除法。
【文檔編號】B23H3/00GK104384636SQ201410525749
【公開日】2015年3月4日 申請日期:2014年10月9日 優先權日:2014年10月9日
【發明者】王登勇, 鮑均, 朱增偉, 朱荻 申請人:南京航空航天大學