[发明专利]用于SLM成形不锈钢零件的表面处理液和表面处理装置

说明书

本发明公开了一种用于SLM成形不锈钢零件的表面处理液和表面处理装置，包括碱煮液、酸洗液和化学抛光液；所述碱溶液由氢氧化钾、氧化剂和氯化钠组成，所述酸洗液由氯化钠、盐酸和硫酸组成，所述化学抛光液由胶体二氧化硅、氧化锆、68wt％硝酸、36wt％盐酸、85％wt磷酸、98％wt硫酸、粘度调节剂、缓蚀剂、光亮剂、抑雾剂和水组成；本发明具有可大幅降低SLM成形不锈钢件的表面粗糙度，提高表面光洁性和光亮度的特点。

技术领域

本发明属于金属3D打印技术中的SLM成形(选区激光熔融成形)领域，尤其是涉及一种能够高效抛光试样表面、提高试样表面光洁性和光亮度的用于SLM成形不锈钢零件的表面处理液和表面处理装置。

背景技术

金属3D打印技术即增材制造技术，是针对近些年航空航核能和医疗等领域的应用需求而产生的。目前，SLM成形(选区激光熔融成形)是金属3D打印技术中至关重要的成形方法之一。

SLM成形原理，是通过激光束将金属粉末快速熔融，又急速冷却，使得微小的金属熔池相互融合并凝固成型成线或面状金属层，如此层层累积。利用该技术成型的零件，可以为任意形状、力学性能优良、金属层间结合性好。现在，已经成功应用于生物医疗中的骨科手术导板、个性化牙齿矫正器，航空航天的火箭喷射器等实际产业中。

此外，SLM成形所采用的金属粉末多为进口的单一组分金属，包括奥氏体不锈钢、镍基合金、钛基合金和贵金属等。奥氏体不锈钢粉末中，其典型代表粉末为316L粉末，具有粉末成形性好、制备工艺简单、成本低等优点。

但是，在SLM成形过程中，由于金属粉末熔融、冷却的不稳定性，导致成品表面和内部均会产生一定量的孔隙。另外，由于成形时产生的球化现象，使得成品表面有小颗粒状固态金属存在。更重要的是，SLM成形的316L零件表面粗糙度Ra在几十微米，无法达到实际应用的要求。况且，成形零件的结构复杂、不规则，依靠单一的机械抛光、喷丸(砂)、电解抛光，无法真正解决零件的表面质量问题，使其达到使用精度。

发明内容

本发明的目的在于克服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，提供了一种能够高效抛光试样表面、提高试样表面光洁性和光亮度的用于SLM成形不锈钢零件的表面处理液和表面处理装置。

本发明为解决其技术问题所采用的技术方案为：

一种用于SLM成形不锈钢零件的表面处理液，包括碱溶液、酸洗液和化学抛光液；

所述碱溶液由氢氧化钾、氧化剂和氯化钠组成，碱溶液中的氢氧化钾、氧化剂、氯化钠的质量份数比为：(14-18)∶(10-15)∶1；

所述酸洗液由氯化钠、盐酸和硫酸组成，酸洗液中的氯化钠、盐酸、硫酸的质量份数比为(5-12)∶(4-6)∶1；

所述化学抛光液由胶体二氧化硅、氧化锆、68wt％硝酸、36wt％盐酸、85％wt磷酸、98％wt硫酸、粘度调节剂、缓蚀剂、光亮剂、抑雾剂和水组成，胶体二氧化硅、氧化锆、68wt％硝酸、36wt％盐酸、85％wt磷酸、98％wt硫酸、粘度调节剂、缓蚀剂、光亮剂、抑雾剂和水的质量份数比如下：

(1.6-2.4)∶(7-9)∶(3.5-6.5)∶(4-7.5)∶(3-4)∶(2-3.5)∶(1-2)∶(0.05-0.25)∶(0.15-0.3)∶(0.005-0.1)∶(15-25)。

氢氧化钾是一种极具腐蚀性的强碱，能够与不锈钢表面凹凸不平的钝化膜中的各种氧化物，尤其是性质非常稳定的CrO₂发生化学反应，松动钝化膜。

氯化钠，作为活化剂，降低碱溶液在试样表面的附着量，同时CI^-的存在促进钝化膜进一步疏松。