[发明专利]一种磁引导定阈释放磁性剪切增稠化学抛光方法

说明书

本发明公开一种磁引导定阈释放磁性剪切增稠化学抛光方法，属于磁场辅助复合抛光技术领域。为解决当前磁场辅助抛光过程中面临的材料去除率低、无法实现精准定域抛光的难题，采用具有磁引导效应的抛光介质，利用加工区域内不同磁极配置产生的磁场引导抛光介质中氧化物精准作用于工件加工区域，进行定域侵蚀，弱化工件加工区域的材料硬度；结合磁性剪切增稠化学抛光系统驱动抛光介质对侵蚀区域产生冲击载荷，抛光介质发生剪切增稠的群聚现象，在磁场的耦合下形成“增强柔性仿形粒子簇”，以“增强柔性仿形粒子簇”的方式去除定域侵蚀的工件表面材料。本发明可应用于复杂结构、微细结构、螺旋结构等具有复杂结构特征零部件的定域高效抛光。

技术领域

本发明属于磁场辅助复合抛光技术领域，具体涉及一种磁引导定阈释放磁性剪切增稠化学抛光方法。

背景技术

面向航空航天、5G通讯、生物医疗等高端装备的性能需求，从而对直接决定高端装备性能的零部件的表面质量提出了严苛的要求。抛光作为改善零部件表面质量的最终工序，决定着高端装备产品的性能。现有抛光技术主要有化学抛光、电化学抛光、超声波抛光、激光抛光、离子束抛光、磁场辅助抛光等。其中化学抛光利用化学物质的浸蚀作用对工件表面凹凸不平区域进行选择性溶解，以消除表面缺陷，提高表面质量。因其具有抛光效率高、装置结构简单、不受工件结构限制、影响抛光效果因素少等优势被广泛应用。磁场辅助抛光技术主要有磁力研磨、磁流变抛光技术、磁射流抛光技术、磁性剪切增稠抛光技术等，利用磁场对高导磁率磁性介质的超距作用实现零部件表面的抛光，具有游离磨料的柔性和可控性等优势。其中磁性剪切增稠抛光采用具有“磁化增强”与“剪切增稠”双重效应的智能复合材料的新型抛光介质对零部件表面进行抛光，具有可控性强、磨粒把持力大、工件复杂型面自适应性好、抛光去除函数稳定、工件起始表面质量影响弱等优点，因此具有非常广阔的应用前景。为了进一步保证零部件表面的抛光质量，提高抛光效率，结合化学抛光与磁性剪切增稠抛光的优势，开展新型磁性剪切增稠化学抛光方法，具有重要的理论意义与实际应用价值。

发明内容

本发明围绕当前磁场辅助抛光过程中面临的材料去除率低、无法实现精准定域抛光的难题，提出一种磁引导定阈释放磁性剪切增稠化学抛光方法。通过加工区域内的磁场引导具有磁引导效应的抛光介质，实现加工区域的定域侵蚀；结合磁场以及运动场下，抛光介质在毫秒内形成的“增强柔性仿形粒子簇”，利用“增强柔性仿形粒子簇”去除定域侵蚀的工件表面材料，实现工件的定域高效抛光。

本发明的一种磁引导定阈释放磁性剪切增稠化学抛光方法，具有磁引导效应的抛光介质包括磨粒、磁性颗粒、氧化剂、分散介质、分散相、磁性包裹体和添加剂，所述磁性包裹体包括磁性颗粒和氧化剂；磨粒选用金刚石、立方氮化硼、碳化硅或氧化铝，磁性颗粒选用羰基铁粉、四氧化三铁或球墨铸铁；氧化剂提供腐蚀工件表面的作用，包括过氧化氢、过硫酸铵或硝酸钠；分散介质选用聚乙二醇、去离子水或矿物油；分散相选用二氧化硅、羟丙基二淀粉磷酸酯或聚甲基丙烯酸甲酯；添加剂选用过氧化钠、氨基硅氧烷、乙酸或碳酸氢钠。

本发明的一种磁引导定阈释放磁性剪切增稠化学抛光方法所提供的抛光方法：

（1）将工件浸入到具有磁引导效应的抛光介质中，使工件表面与抛光介质相接触；

（2）在加工区域内配置不同分布与极性的磁极，通过改变加工区域磁极的配置方式，进而改变生成磁场的作用形式；磁性颗粒在磁场的作用下形成磁偶极子并相互约束形成“柔性仿形粒子簇”，同时磁场引导磁性包裹体移动到加工区域；移动到加工区域的磁性包裹体受到“柔性仿形粒子簇”和工件接触面的挤压而破裂，氧化剂被定域释放到工件加工区域的接触面，工件加工区域的接触面迅速与氧化剂发生化学反应并生成氧化膜；