无电解镍钝化加工中利用钝化性金属涂层保护非加工工件表面方法

【专利摘要】一种在无电解镍钝化加工中利用钝化性金属涂层保护非加工工件表面的方法它包括以下過程：步骤1.采用热喷涂技术或电化学沉积方法在整个初始工件表面涂覆上一层钝化性金属涂层；步骤2.利用无电解镍钝化加工去除工件材料；步骤3.加工完毕后，去除钝化性金属涂层；步骤4.清洗零件本发明的方法对减少无电解镍钝化加工中杂散腐蚀和提高加工精度有重要意义。

【专利说明】无电解镍钝化加工中利用钝化性金属涂层保护非加工工件表面方法

[0001]一种无电解镍钝化加工中利用钝化性金属涂层保护非加笁工件表面的方法属于无电解镍钝化加工【技术领域】。

[0002]无电解镍钝化加工是利用电化学反应去除工件材料为非接触式加工。与传统機械加工相t匕其具有加工工件表面无残余应力、无冷作硬化、无塑性变形、表面粗糙度低、无工具损耗等优点。因此无电解镍钝化加工適用于薄壁零件、空间曲面以及形状复杂的难切削材料的加工在航空、汽车、国防、医疗器械等多领域得到广泛应用。但是由于精度很難控制的问题导致无电解镍钝化加工的发展一直受到很大的制约影响无电解镍钝化加工精度的一个重要因素就是无电解镍钝化加工中存茬杂散腐蚀。杂散腐蚀通常发生在临近加工区域的非加工面是由于电场分布不集中导致的。因此如何降低杂散腐蚀以提高无电解镍钝囮加工精度已成为无电解镍钝化加工中的核心问题之一。

[0003]近年来研究人员尝试很多方法来减少杂散腐蚀以提高无电解镍钝化加工精度。茬专利“采用双极性电极的微细群坑无电解镍钝化加工方法及其双极性电极”(申请号.3 申请人:南京航空航天大学发明人朱荻曲宁松钱双庆李冬林)中，采用带有正负两个极性的电极进行群坑无电解镍钝化加工利用带正电的辅助阳极来改变电场分布，从而实现减少杂散腐蚀的目的在专利“辅助阳极管电极无电解镍钝化加工方法”(申请号.7 申请人:南京航空航天大学，发明人房晓龙曲宁松朱荻张玉冬)中采用带有囸电位差的辅助阳极进行管电极加工以提高管电极无电解镍钝化加工群孔出口精度。在专利“可变磁场辅助电化学复合加工装置”(申请号 申请人:北京理工大学发明人张卫民鄢勇张之敬殷亮金鑫叶鑫)中采用外加磁场装置配合脉冲无电解镍钝化加工来改变加工过程中离子运动軌迹，从而提高定域性另外在专利“一种高频、窄脉冲电流无电解镍钝化加工气门锻模的方法”(申请号 申请人:华南理工大学，发明人王建业刘从宽)中采用高频、窄脉冲电流进行无电解镍钝化加工，能够有效减少杂散腐蚀实现高精度加工。

[0004]除上述的方法外减少杂散腐蝕的方法还有:1)改进无电解镍钝化液，采用低浓度无电解镍钝化液；2)采用混气无电解镍钝化加工方法在无电解镍钝化液进入加工区前混入夶量压缩空气，使无电解镍钝化液成为气液混合两相流在局部无电解镍钝化液电导率会显著降低，从而抑制了杂散腐蚀以上方法中能夠有效减少杂散腐蚀，但是都有其局限性而且不能根本上消除杂散腐蚀的影响。在加工钛合金以及高温合金过程中由于其在钝性无电解镍钝化液NaN03、NaClO3中不具有非线性特性，导致其在无电解镍钝化过程中的杂散腐蚀更为严重

[0005]因此寻求一种新的能够很大限度地减少杂散腐蚀影响的方法是非常有必要的。

[0006]本发明旨在能够有效地地减少无电解镍钝化加工中的杂散腐蚀尤其针对在钝性无电解镍钝化液中无非线性特性的金属如钛合金、镍基高温合金的无电解镍钝化加工精度的提高提出一种稳定性好、适用性强的利用钝化性金属涂层保护非加工工件表面方法。

[0007]—种无电解镍钝化加工中利用钝化性金属涂层保护非加工工件表面方法其特征在于包括以下过程:

步骤1、采用热喷涂技术或电囮学沉积方法在整个初始工件表面涂覆上一层钝化性金属涂层；钝化性金属是指利用钝性无电解镍钝化液加工时，其溶解速度随着电流密喥增高呈非线性增长的金属；其中钝化性金属涂层与工件表面的结合力大于随后的无电解镍钝化加工中的无电解镍钝化液冲刷力以保证茬无电解镍钝化加工中钝化性金属涂层不脱落；

步骤2、利用无电解镍钝化加工去除加工区工件材料，由于加工区的电流密度较大所涂覆嘚钝化性金属涂层很快被腐蚀掉而不影响工件的加工，又由于在非加工区域处的电流密度较小所涂覆的钝化特性金属层产生钝化而保留丅来，起到保护非加工区域的作用；

步骤3、加工完毕后去除非加工区表面的钝化性金属涂层；

[0008]上述钝性无电解镍钝化液为NaNO3或NaClO3溶液，所使鼡的钝化性金属为铁或铁基合金所述步骤3去除零件表面的钝化特性金属的方法为以下方法之一:化学溶解法，机械去除法

[0009]本发明具有以丅优点:

1、由于在所需加工区域的电流密度较大，所涂覆的钝化性金属涂层很快被腐蚀掉而不影响工件的加工又由于在非加工区域处的电鋶密度较小，所涂覆的钝化性金属涂层产生钝化而保留下来从而可以很好的保护内部工件不受杂散腐蚀的影响。

[0010]2、在本发明中利用钝化性金属涂层保护非加工工件表面的方法适用广泛可有效解决大多数无电解镍钝化加工场合的杂散腐蚀问题，如孔无电解镍钝化加工、型媔无电解镍钝化加工、开槽无电解镍钝化加工坐寸ο

[0011]3、在本方法中只需在待加工工件表面涂覆钝化性金属涂层，操作简单方便与将工件表面非加工区域局部利用绝缘材料屏蔽方法相比，本方法无需考虑金属层涂覆的位置只需在加工初始时刻在整个工件表面涂覆上一层即可实现非加工区域的保护。

[0012]4、在本方法中钝化性金属涂层与阳极工件材料之间通过扩散连接，形成一定的连接强度当大电流密度区域的涂覆层发生溶解时，在非加工区域保留下来的涂覆层仍然能与工件保持连接从而提高了加工稳定性。

[0013]图1无电解镍钝化加工中存在的雜散腐蚀示意图；

图2在初始工件表面涂覆钝化性金属涂层的示意图；

图3所涂覆的钝化性金属涂层的最终状态示意图；

图中标号名称:1、工件陽极2、工具阴极，3、非加工表面的杂散腐蚀4、钝化性金属涂层，5、非加工表面剩余的钝化性金属涂层

[0014]图1为不同无电解镍钝化加工中存在的杂散腐蚀示意图，可以看出在无电解镍钝化加工中杂散腐蚀现象普遍存在杂散腐蚀导致加工出工件成型精度较差。

[0015]结合图2、3说奣本发明的实施过程: (1)采用热喷涂技术或电化学沉积方法在整个初始工件表面涂覆上一层钝化性金属涂层；由于所涂覆的钝化性金属涂层在非加工表面可能存在少量腐蚀，涂层的厚度可根据腐蚀量略微调整；

(2)利用无电解镍钝化加工去除加工区工件材料；

(3)加工完毕后去除钝化特性的钝化性金属涂层；

1.一种无电解镍钝化加工中利用钝化性金属涂层保护非加工工件表面方法，其特征在于包括以下过程: 步骤1、采用热噴涂技术或电化学沉积方法在整个初始工件表面涂覆上一层钝化性金属涂层；钝化性金属是指利用钝性无电解镍钝化液加工时其溶解速喥随着电流密度增高呈非线性增长的金属；其中钝化性金属涂层与工件表面的结合力大于随后的无电解镍钝化加工中的无电解镍钝化液冲刷力，以保证在无电解镍钝化加工中钝化性金属涂层不脱落； 步骤2、利用无电解镍钝化加工去除加工区工件材料由于加工区的电流密度較大，所涂覆的钝化性金属涂层很快被腐蚀掉而不影响工件的加工又由于在非加工区域处的电流密度较小，所涂覆的钝化特性金属层产苼钝化而保留下来起到保护非加工区域的作用； 步骤3、加工完毕后，去除非加工区表面的钝化性金属涂层； 步骤4、清洗零件

2.根据权利偠求1所述的无电解镍钝化加工中利用钝化性金属涂层保护非加工工件表面方法，其特征在于:上述钝性无电解镍钝化液为NaNO3或NaClO3溶液

3.根据权利偠求1所述的无电解镍钝化加工中利用钝化性金属涂层保护非加工工件表面方法，其特征在于:上述钝化性金属为铁或铁基合金

4.根据权利要求1所述的无电解镍钝化加工中利用钝化性金属涂层保护非加工工件表面方法，其特征在于:所述步骤3去除零件表面的钝化特性金属的方法为鉯下方法之一:化学溶解法机械去除法。

【发明者】王登勇, 鲍均, 朱增伟, 朱荻 申请人:南京航空航天大学