CN113369498A - 一种3d打印铜合金触头材料的表面后处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及金属粉末加工技术领域,公开了一种3D打印铜合金触头材料的表面后处理方法;包括以下步骤:S1、使喷砂设备喷出喷砂磨料对铜合金触头表面进行喷砂打磨;S2、将经喷砂处理后得到的铜合金触头、清洗工装放入PP储液槽中,清洗;S3、用可降解环保溶剂中和表面;S4、先粗抛20~30min,再采用Al2O3+SiO2陶瓷磨料进行3次精抛;S5、进行磁力精密研磨,频率为20~60Hz,时间为60~180min,磁场交换时间为1~3min;S6、真空清洗烘干;本发明提供的铜合金触头表面后处理方法能够满足市场对铜合金触头外观质量的要求,具有低成本、高效率的优点。
Description
技术领域
本发明涉及金属粉末加工技术领域,具体是涉及一种3D打印铜合金触头材料的表面后处理方法。
背景技术
利用3D打印技术打印出来的铜及铜合金产品,表面都是比较粗糙的;为了更好的解决打印件的表面质量问题,这就对3D打印技术产品的表面后处理工艺提出了要求。
一直以来,人们采取了各种措施来改善金属3D打印件的表面质量,包括更换颗粒直径更小的金属粉末及粉末形态,不断调整机器精度,不断探索更优质高效的后处理工艺等。目前常规技术为物理打磨抛光,喷砂,以及近几年流行的磨粒流技术应用,还有最常用的机加工工艺;打磨抛光处理3D打印零部件,由于其结构的复杂性一般都需要手工打磨,效率极其低下,不利于批量化生产;因为它是靠人手或机械的往复运动,人员操作疲劳度较高,且容易打磨过度使得零部件变形报废;机加工表面处理则综合成本较高,不利于缩减成本;磨粒流抛光技术在金属3D打印金属件抛光领域开始应用,已经为众多企业解决了内孔及复杂外表面抛光,但存在抛光后的金属粉尘混合在磨料里,影响磨料的再次使用,以及软性磨料残留在零件表面,不易清理等问题。
目前的现有技术,对于3D打印铜合金触头原始零件表面处理均不适用,不能满足市场需求;针对此问题急需提供一种低成本、高效率的3D打印铜合金触头材料的表面后处理方法,满足外观质量的要求,适用于批量化加工处理的市场需求。
发明内容
本发明解决的技术问题是:提供一种低成本、高效率、适用于批量化加工的3D打印铜合金触头的表面后处理方法,且能够满足市场对铜合金触头外观质量的要求。
本发明的技术方案是:
一种3D打印铜合金触头材料的表面后处理方法,包括以下步骤:
S1:喷砂
使喷砂设备的喷枪距铜合金触头表面50~150mm,喷出喷砂磨料对铜合金触头表面进行喷砂打磨5~15min;然后利用2~10℃的干燥压缩空气吹扫残留在铜合金触头表面及内孔内壁的喷砂磨料;
S2:光亮剂预处理
先将步骤S1得到的铜合金触头、清洗工装放入PP储液槽中,然后将精密型环保清洗剂与去离子水按照体积比1:10配置成活化溶剂,放入PP储液槽中,直至液面没过铜合金触头;
在温度为20~50℃、pH为1~2的条件下,处理120~300s;再经过3~5次纯水清洗;
S3:中和表面
将步骤S2得到的铜合金触头放入质量浓度为1~10%的可降解环保溶剂中,在温度为23~29℃、pH为9~12的条件下浸泡1~5min,再经过3~5次纯水清洗;然后烘干;
S4:陶瓷研磨抛光
用粗抛磨料进行粗抛20~30min,铜合金触头与粗抛磨料重量比为1:1;
粗抛完成后对抛光桶进行清洗,再采用Al2O3+SiO2陶瓷磨料进行3次精抛,铜合金触头与Al2O3+SiO2陶瓷磨料重量比为1:1;依次采用粒径为3mm、2mm、1.5mm的陶瓷磨料,分别精抛8~14min;其中抛光膏配比体积浓度为1~5%;再经过3~5次纯水清洗;然后烘干;
S5:磁力精密研磨
将步骤S4得到的铜合金触头平铺在不锈钢洗篮中,研磨槽内先加入研磨油,再将组合磁化不锈钢针与研磨油按照一定比例混合加入研磨槽内;
按照以下参数进行研磨:频率为20~60Hz,时间为60~180min,磁场交换时间为1~3min;
S6:真空清洗烘干
先采用环保碳氢溶剂进行清洗;然后真空烘干300~480s。
进一步地,步骤S1中喷砂磨料采用高强度喷砂玻璃珠,规格为200~320目。
通过喷砂玻璃珠粉能够去除铜合金触头表面毛刺,同时使得触头表面更加平整,形成亚光表面。
进一步地,步骤S2中的精密型环保清洗剂按质量百分比计,包括:光亮剂1~3%,烷基糖苷1~5%,乙酸1~3%,柠檬酸2~10%,脂肪醇聚氧乙烯醚10~30%,水余量。
上述精密型环保清洗剂清洗过程不会在清洗对象表面残留不溶物,不产生新污垢,不形成新的有害于后续工序的覆盖层,清洗污垢的速度快,溶垢彻底,并且清洗综合成本低,对设备的腐蚀极小。
进一步地,步骤S3中可降解环保溶剂按质量百分比计,包括:碳酸钠5~10%,螯合剂5~10%,铜材光亮剂1~5%,缓蚀剂1~5%,表调剂10~20%,水余量。
通过可降解环保溶剂能够有效中和残留在触头表面的酸液,使得触头表面光滑。
进一步地,在步骤S6中清洗的步骤具体是:依次进行蒸汽脱脂30~60s,超声清洗60~180s,喷淋30~90s,蒸汽脱脂30~90s。
蒸气脱脂结合超声清洗能够有效去除铜合金触头表面的污渍,具有简单可靠,清洗效果好的优点。
进一步地,步骤S2在进行纯水清洗之前先把铜合金触头拿出,并在PP储液槽上方悬停10~15s。
通过悬停能够保证产品活化后表面的溶剂尽可能的掉落到PP储液槽内,防止对后续溶液造成影响,也可以减少产品带液量,有效降低生产成本。
进一步地,步骤S4中的粗抛磨料为斜三角棕刚玉抛光石。
斜三角棕刚玉抛光石能够研磨触头表面,有效降低粗糙度,结合精抛工艺研磨铜合金触头表面能够提高抛光精度,对公差损失更小,效果更均匀。
进一步地,步骤S5中的组合磁化不锈钢针是由3组规格分别是φ1.0×5mm、φ0.8×5mm、φ0.5×5mm的磁化不锈钢针按照重量比例1:2:1混合而成。
通过磁力精密研磨抛光触头表面,磁性磨料与内壁(内孔)、凹凸曲面接触时发生研磨,磁化不锈钢针在磁场力的作用下不断研磨触头表面,有效降低粗糙度。
进一步地,步骤S5中的磁化不锈钢针与研磨油重量比为1:3~10。
通过大量生产实验证明磁化不锈钢针与研磨油重量比的合理设计能够有效确保研磨效率,提高研磨精度。
本发明的有益效果是:本发明提供了一种用于3D打印铜合金触头材料的表面后处理方法,其具有低成本、高效率的优势;本方法将铜合金触头依次经过喷砂、光亮剂预处理、中和表面、陶瓷研磨抛光、磁力研磨处理,不仅能够得到表面质量良好的铜合金触头,而且适用于对大批量铜合金触头进行表面处理,并且能够保证批量处理下的表面处理质量,因此铜合金触头的单个表面处理成本极低,且效率较高;通过喷砂处理,能够去除铜合金触头表面毛刺,同时使得铜合金触头表面更加平整,形成亚光表面;再通过光亮剂处理可有效去除铜合金触头加工的金属粉末以及喷砂粉末;粗抛、精抛则能够降低铜合金触头表面的粗糙度;然后再通过磁力研磨使得铜合金触头表面光滑;通过陶瓷研磨、磁力研磨结合能够有效避免过度打磨,利于提高打磨精度,降低加工误差;由于铜合金触头的接触电阻受到表面粗糙度影响,本发明通过有效改善铜合金触头表面的粗糙度,能够使得铜合金触头的接触电阻较低且稳定,一定程度上提高铜合金触头的耐弧性能、抗电磨性能,从而使得铜合金触头具有较好的使用效果,提高铜合金触头的使用寿命。
附图说明
图1是本发明实施例1的工艺流程图;
图2是本发明实施例1处理前铜合金触头的表面放大图;
图3是本发明实施例1的处理得到的铜合金触头表面放大图。
具体实施方式
实施例1:
如图1所示的一种3D打印铜合金触头材料的表面后处理方法,包括以下步骤:
S1:喷砂
使喷砂设备的喷枪距铜合金触头表面50mm,喷出喷砂磨料对铜合金触头表面进行喷砂打磨5min;然后利用2℃的干燥压缩空气吹扫残留在铜合金触头表面及内孔内壁的喷砂磨料;
喷砂磨料采用高强度喷砂玻璃珠,规格为200目;
S2:光亮剂预处理
先将步骤S1得到的铜合金触头、清洗工装放入PP储液槽中,然后将精密型环保清洗剂与去离子水按照体积比1:10配置成活化溶剂,放入PP储液槽中,直至液面没过铜合金触头;
在温度为20℃、pH为1的条件下,处理120s;
然后把铜合金触头拿出,并在PP储液槽上方悬停10s;再经过3次纯水清洗;
S3:中和表面
将步骤S2得到的铜合金触头放入质量浓度为1%的可降解环保溶剂中,在温度为23℃、pH为9的条件下浸泡1min,再经过3次纯水清洗;然后烘干;
S4:陶瓷研磨抛光
用粗抛磨料进行粗抛20min,铜合金触头与粗抛磨料重量比为1:1;
粗抛完成后对抛光桶进行清洗,再采用Al2O3+SiO2陶瓷磨料进行3次精抛,铜合金触头与Al2O3+SiO2陶瓷磨料重量比为1:1;依次采用粒径为3mm、2mm、1.5mm的陶瓷磨料,分别精抛8min;其中抛光膏配比体积浓度为1%;再经过3次纯水清洗;然后烘干;
其中,粗抛磨料为斜三角棕刚玉抛光石;
S5:磁力精密研磨
将步骤S4得到的铜合金触头平铺在不锈钢洗篮中,研磨槽内先加入研磨油,再将组合磁化不锈钢针与研磨油按照一定比例混合加入研磨槽内;
组合磁化不锈钢针与研磨油重量比为1:3;
组合磁化不锈钢针是由3组规格分别是φ1.0×5mm、φ0.8×5mm、φ0.5×5mm的磁化不锈钢针按照重量比例1:2:1混合而成;
按照以下参数进行研磨:频率为20Hz,时间为60min,磁场交换时间为1min;
S6:真空清洗烘干
先采用环保碳氢溶剂依次进行蒸汽脱脂60s,超声清洗180s,喷淋90s,蒸汽脱脂90s;然后真空烘干480s。
其中,精密型环保清洗剂、可降解环保溶剂均采用现有市售产品,且具体的产品型号本领域内技术人员可根据需要进行选择。
对比图2、图3能够看出,通过实施例1处理后可以大幅度改善铜合金触头表面的粗糙度,从而使得铜合金触头具有较好的使用效果,提高铜合金触头的使用寿命。
实施例2:
一种3D打印铜合金触头材料的表面后处理方法,包括以下步骤:
S1:喷砂
使喷砂设备的喷枪距铜合金触头表面150mm,喷出喷砂磨料对铜合金触头表面进行喷砂打磨15min;然后利用10℃的干燥压缩空气吹扫残留在铜合金触头表面及内孔内壁的喷砂磨料;
喷砂磨料采用高强度喷砂玻璃珠,规格为320目;
S2:光亮剂预处理
先将步骤S1得到的铜合金触头、清洗工装放入PP储液槽中,然后将精密型环保清洗剂与去离子水按照体积比1:10配置成活化溶剂,放入PP储液槽中,直至液面没过铜合金触头;
在温度为50℃、pH为2的条件下,处理300s;
然后把铜合金触头拿出,并在PP储液槽上方悬停15s;再经过5次纯水清洗;
精密型环保清洗剂按质量百分比计,包括:光亮剂3%,烷基糖苷5%,乙酸3%,柠檬酸10%,脂肪醇聚氧乙烯醚30%,水余量;
S3:中和表面
将步骤S2得到的铜合金触头放入质量浓度为10%的可降解环保溶剂中,在温度为29℃、pH为12的条件下浸泡5min,再经过5次纯水清洗;然后烘干;
可降解环保溶剂按质量百分比计,包括:碳酸钠10%,螯合剂10%,铜材光亮剂5%,缓蚀剂5%,表调剂20%,水余量;
S4:陶瓷研磨抛光
用粗抛磨料进行粗抛30min,铜合金触头与粗抛磨料重量比为1:1;
粗抛完成后对抛光桶进行清洗,再采用Al2O3+SiO2陶瓷磨料进行3次精抛,铜合金触头与Al2O3+SiO2陶瓷磨料重量比为1:1;依次采用粒径为3mm、2mm、1.5mm的陶瓷磨料,分别精抛8~14min;其中抛光膏配比体积浓度为5%;再经过5次纯水清洗;然后烘干;
其中,粗抛磨料为斜三角棕刚玉抛光石;
S5:磁力精密研磨
将步骤S4得到的铜合金触头平铺在不锈钢洗篮中,研磨槽内先加入研磨油,再将组合磁化不锈钢针与研磨油按照一定比例混合加入研磨槽内;
组合磁化不锈钢针与研磨油重量比为1:10;
组合磁化不锈钢针是由3组规格分别是φ1.0×5mm、φ0.8×5mm、φ0.5×5mm的磁化不锈钢针按照重量比例1:2:1混合而成;
按照以下参数进行研磨:频率为60Hz,时间为180min,磁场交换时间为3min;
S6:真空清洗烘干
先采用环保碳氢溶剂依次进行蒸汽脱脂60s,超声清洗180s,喷淋90s,蒸汽脱脂90s;然后真空烘干480s。
实施例3:
一种3D打印铜合金触头材料的表面后处理方法,包括以下步骤:
S1:喷砂
使喷砂设备的喷枪距铜合金触头表面100mm,喷出喷砂磨料对铜合金触头表面进行喷砂打磨10min;然后利用6℃的干燥压缩空气吹扫残留在铜合金触头表面及内孔内壁的喷砂磨料;
喷砂磨料采用高强度喷砂玻璃珠,规格为260目;
S2:光亮剂预处理
先将步骤S1得到的铜合金触头、清洗工装放入PP储液槽中,然后将精密型环保清洗剂与去离子水按照体积比1:10配置成活化溶剂,放入PP储液槽中,直至液面没过铜合金触头;
在温度为35℃、pH为1.5的条件下,处理210s;
然后把铜合金触头拿出,并在PP储液槽上方悬停12.5s;再经过4次纯水清洗;
精密型环保清洗剂按质量百分比计,包括:光亮剂1%,烷基糖苷1%,乙酸1%,柠檬酸2%,脂肪醇聚氧乙烯醚10%,水余量;
S3:中和表面
将步骤S2得到的铜合金触头放入质量浓度为5%的可降解环保溶剂中,在温度为26℃、pH为10.5的条件下浸泡3min,再经过4次纯水清洗;然后烘干;
可降解环保溶剂按质量百分比计,包括:碳酸钠5%,螯合剂5%,铜材光亮剂1%,缓蚀剂1%,表调剂10%,水余量;
S4:陶瓷研磨抛光
用粗抛磨料进行粗抛25min,铜合金触头与粗抛磨料重量比为1:1;
粗抛完成后对抛光桶进行清洗,再采用Al2O3+SiO2陶瓷磨料进行3次精抛,铜合金触头与Al2O3+SiO2陶瓷磨料重量比为1:1;依次采用粒径为3mm、2mm、1.5mm的陶瓷磨料,分别精抛11min;其中抛光膏配比体积浓度为3%;再经过4次纯水清洗;然后烘干;
其中,粗抛磨料为斜三角棕刚玉抛光石;
S5:磁力精密研磨
将步骤S4得到的铜合金触头平铺在不锈钢洗篮中,研磨槽内先加入研磨油,再将组合磁化不锈钢针与研磨油按照一定比例混合加入研磨槽内;
组合磁化不锈钢针与研磨油重量比为1:5;
组合磁化不锈钢针是由3组规格分别是φ1.0×5mm、φ0.8×5mm、φ0.5×5mm的磁化不锈钢针按照重量比例1:2:1混合而成;
按照以下参数进行研磨:频率为40Hz,时间为120min,磁场交换时间为2min;
S6:真空清洗烘干
先采用环保碳氢溶剂依次进行蒸汽脱脂45s,超声清洗120s,喷淋60s,蒸汽脱脂60s;然后真空烘干400s。
试验例:分别采用上述实施例1~3的方法对3D打印得到的铜合金触头表面进行处理,并与常规处理得到的铜合金触头进行对比,记录实验数据:
实施例1平均表面粗糙度Ra为0.08;
实施例2平均表面粗糙度Ra为0.07;
实施例3平均表面粗糙度Ra为0.06;
常规抛光工艺平均表面粗糙度Ra为0.10。
通过采用实施例1~3工艺及常规抛光处理工艺对铜合金触头进行表面处理,并对得到的铜合金触头表面粗糙度进行检测,能够看出实施例1~3的处理工艺明显优于常规抛光工艺;并且能够看出实施例3公开的处理工艺以及参数为本技术方案公开的最佳实施方式;
实施例3的工艺方法处理得到的铜合金触头平均表面粗糙度为0.06,相对于常规抛光工艺处理得到的平均表面粗糙度0.1,可以大幅度改善铜合金触头表面的粗糙度,从而使得铜合金触头具有较好的使用效果,提高铜合金触头的使用寿命。
Claims (9)
1.一种3D打印铜合金触头材料的表面后处理方法,其特征在于,包括以下步骤:
S1:喷砂
使喷砂设备的喷枪距铜合金触头表面50~150mm,喷出喷砂磨料对铜合金触头表面进行喷砂打磨5~15min;然后利用2~10℃的干燥压缩空气吹扫残留在铜合金触头表面及内孔内壁的喷砂磨料;
S2:光亮剂预处理
先将步骤S1得到的铜合金触头、清洗工装放入PP储液槽中,然后将精密型环保清洗剂与去离子水按照体积比1:10配置成活化溶剂,放入PP储液槽中,直至液面没过铜合金触头;
在温度为20~50℃、pH为1~2的条件下,处理120~300s;再经过3~5次纯水清洗;
S3:中和表面
将步骤S2得到的铜合金触头放入质量浓度为1~10%的可降解环保溶剂中,在温度为23~29℃、pH为9~12的条件下浸泡1~5min,再经过3~5次纯水清洗;然后烘干;
S4:陶瓷研磨抛光
用粗抛磨料进行粗抛20~30min,铜合金触头与粗抛磨料重量比为1:1;
粗抛完成后对抛光桶进行清洗,再采用Al2O3+SiO2陶瓷磨料进行3次精抛,铜合金触头与Al2O3+SiO2陶瓷磨料重量比为1:1;依次采用粒径为3mm、2mm、1.5mm的陶瓷磨料,分别精抛8~14min;其中抛光膏配比体积浓度为1~5%;再经过3~5次纯水清洗;然后烘干;
S5:磁力精密研磨
将步骤S4得到的铜合金触头平铺在不锈钢洗篮中,研磨槽内先加入研磨油,再将组合磁化不锈钢针与研磨油按照一定比例混合加入研磨槽内;
按照以下参数进行研磨:频率为20~60Hz,时间为60~180min,磁场交换时间为1~3min;
S6:真空清洗烘干
先采用环保碳氢溶剂进行清洗;然后真空烘干300~480s。
2.根据权利要求1所述的一种3D打印铜合金触头材料的表面后处理方法,其特征在于,步骤S1中喷砂磨料采用高强度喷砂玻璃珠,规格为200~320目。
3.根据权利要求1所述的一种3D打印铜合金触头材料的表面后处理方法,其特征在于,步骤S2中的精密型环保清洗剂按质量百分比计,包括:光亮剂1~3%,烷基糖苷1~5%,乙酸1~3%,柠檬酸2~10%,脂肪醇聚氧乙烯醚10~30%,水余量。
4.根据权利要求1所述的一种3D打印铜合金触头材料的表面后处理方法,其特征在于,步骤S3中可降解环保溶剂按质量百分比计,包括:碳酸钠5~10%,螯合剂5~10%,铜材光亮剂1~5%,缓蚀剂1~5%,表调剂10~20%,水余量。
5.根据权利要求1所述的一种3D打印铜合金触头材料的表面后处理方法,其特征在于,在步骤S6中清洗的步骤具体是:依次进行蒸汽脱脂30~60s,超声清洗60~180s,喷淋30~90s,蒸汽脱脂30~90s。
6.根据权利要求1所述的一种3D打印铜合金触头材料的表面后处理方法,其特征在于,步骤S2在进行纯水清洗之前先把铜合金触头拿出,并在PP储液槽上方悬停10~15s。
7.根据权利要求1所述的一种3D打印铜合金触头材料的表面后处理方法,其特征在于,步骤S4中的粗抛磨料为斜三角棕刚玉抛光石。
8.根据权利要求1所述的一种3D打印铜合金触头材料的表面后处理方法,其特征在于,步骤S5中的组合磁化不锈钢针是由3组规格分别是φ1.0×5mm、φ0.8×5mm、φ0.5×5mm的磁化不锈钢针按照重量比例1:2:1混合而成。
9.根据权利要求1所述的一种3D打印铜合金触头材料的表面后处理方法,其特征在于,步骤S5中的磁化不锈钢针与研磨油重量比为1:3~10。
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