【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于機械制造，具體涉及一種脫合金化難加工材料和電解-電鑄協同加工方法及裝置。
技術介紹
0、技術背景
1、航空發動機的制造是一個高度復雜且技術密集型的領域，航空發動機的材料、結構和制造工藝提出了極高的要求，航空發動機需要用到能夠兼具超強抗高溫性和強度的材料，同時，航空發動機的進氣系統也是其制造過程中的關鍵環節,需要使用過濾網來防止昆蟲、灰塵和其他外部顆粒進入發動機內部，這些過濾網往往采用復雜特殊的分層多孔結構。
2、鈦鋁合金作為一種兼具高強度與低密度的材料，因其獨特的物理和化學性質，在建筑材料與功能材料領域展現出卓越性能，同時在航空航天領域也獲得了廣泛應用。然而，其特殊的材料特性給加工過程帶來了許多困難。為了克服這些困難，可以通過化學反應有效分離并去除金屬中的雜質或合金元素，使金屬結構變得疏松多孔，從而降低切削力，實現高效且低損傷的加工，該方法稱為鈦鋁合金的脫合金化加工。同樣的，非編織型微小孔陣列作為航空微型精密濾網、篩網以及航空發動機高壓壓氣機空氣導管內的阻尼襯套、加力燃燒室的防振裝置、隔熱屏等金屬制品的核心部件，其幾何相貌特征對產品的性能起到決定性的作用，由于其特殊的結構同樣使其加工繁瑣且困難。常規的加工制造方式是通過二次或多次電鑄的方式來實現。
3、但值得注意的是，傳統的脫合金化工藝流程存在高污染和高消耗的問題，這導致了我國廢舊鈦鋁合金資源的不斷增加。因此，鈦鋁合金的脫鋁富鈦處理成為了亟需關注的研究方向。但是當前在該領域的研究相對較少；公開號為cn115707798a的專利提供
4、然而低溫熔鹽電解鈦鋁合金的方法雖然在極大程度上降低了能耗，減少了污染，但是脫合金程度并不高而且對于陰極的化學反應卻并沒有充分利用，這也是對于能源的一種消耗，針對電化學反應中的陰陽電極發生的反應來實現電解與電鑄兩種電化學反應協同進行的研究目前并沒有相關涉及。
5、因此將掩模電鑄加工與掩模電解加工這兩種各具特色的加工方法相結合來解決問題，通過電鑄反應使鈦鋁合金材料表面制備出多孔疏松結構同時吸附到微孔材料上，然后再通過掩膜電解可以進一步制備出更為復雜的微細多孔結構，旨在融合其各自優勢，規避短板，在解決鈦鋁合金脫合金化的同時使加工微孔材料的電解和電鑄反應有效協同。然而，這兩種加工方法的成形機制截然不同，使得它們的集成面臨極大的挑戰。
6、鈦鋁合金與鋁制多孔材料在原材料的獲取及后續的加工處理環節中，存在著一定程度的關聯性與互補性。這兩種材料不僅在化學成分上有所交集，更在于它們在制備過程中的潛在協同效應，使得在進行鈦鋁合金的脫合金化處理以形成特定結構，以及生產鋁制多孔結構時，能夠高效且充分地利用原材料資源，實現資源的優化配置與循環利用。
技術實現思路
1、針對上述問題，本專利技術提供了一種鈦鋁合金電解和加工微細多孔材料的方法及裝置,可通過聯動機構實現電解處理和電鑄處理兩種工藝的有效協同，既可保證合金材料在電解處理和電鑄處理的不同電解質的要求，又可滿足兩種工藝的溫度要求。同時可實現兩種電化學反應的循環進行模式，充分利用了能源并且提升了效率。
2、第一方面，本專利技術提供一種鈦鋁合金脫合金與鋁制多孔結構協同加工裝置，其包括工作臺、工件對調機構、協同加工槽體和直流電源；所述協同加工槽體安裝在工作臺上；所述協同加工槽體中設有隔板；所述隔板采用導電材料，并將協同加工槽體的內腔分隔為相互獨立的電解腔和電鑄腔；
3、所述的工件對調機構包括對調驅動機構、安裝板和兩個模板裝夾結構；兩個模板裝夾結構間隔安裝在安裝板上；對調驅動機構用于帶動兩個模板裝夾結構分別進入電解腔和電鑄腔中，并能夠使得兩個模板裝夾結構交換位置；所述的直流電源具有三個電極結構，分別為正極接口、中間接口和負極接口；中間接口的電勢處于正極接口與負極接口的電勢之間；
4、工作過程中，隔板靠近電鑄腔的一側安裝將鈦鋁合工件；兩個模板裝夾結構各自夾持多孔模板，并分別浸入電解腔和電鑄腔的電解液中；浸入電解腔的多孔模板連接直流電源的正極接口；浸入電鑄腔的多孔模板連接直流電源的負極接口。
5、作為優選，還包括機架和x軸位移機構；x軸位移機構安裝在機架上；所述的工作臺由x軸位移機構驅動進行滑動。
6、作為優選，所述隔板與協同加工槽體中部的插槽結構插接配合。
7、作為優選，所述的多孔模板為開設有陣列狀排布的多個通孔的平板結構。
8、作為優選，所述的對調驅動機構包括y軸位移機構、z軸位移機構和旋轉驅動機構；z軸位移機構安裝在y軸位移機構上；旋轉驅動機構安裝在z軸位移機構；安裝板的中部安裝在旋轉驅動機構上。
9、作為優選，所述電鑄腔中填充的電解液為1-丁基-3-甲基咪唑氯鋁酸鹽；所述電解腔中填充的中加入nano3溶液。
10、作為優選，所述的隔板上靠近電鑄腔設有用于裝夾鈦鋁合金工件的工件安裝結構。
11、第二方面，本專利技術提供一種鈦鋁合金脫合金與鋁制多孔結構協同加工方法，其使用前述的一種鈦鋁合金脫合金與鋁制多孔結構協同加工裝置；該協同加工方法包括以下步驟：
12、步驟一、將表面未形成鋁金屬層的多孔模板作為電鑄電極，在電鑄電極的其中一個側面上覆蓋絕緣層；將一側形成有鋁金屬層的多孔模板作為電解電極；在電解電極形成鋁金屬層的側面上覆蓋絕緣層；將暴露出被加工表面的鈦鋁合金工件安裝在隔板靠近電鑄腔的一側；
13、步驟二、將電鑄電極浸沒到電鑄腔的電解液中，電解電極浸沒到電解腔的電解液中；電鑄電極接入直流電源的負極接口；電解電極接入直流電源的正極接口；直流電源啟動，發生電化學反應；
14、反應過程中，隔板靠近電解腔的一側與電解液中的含金屬離子結合形成金屬鍍層；安裝在隔板靠近電鑄腔的鈦鋁合金工件被加工表面脫合金化，鋁原子轉化為含鋁離子，并進入電鑄腔的電解液中；電鑄電極上發生還原反應，電鑄電極背離絕緣層一側的表面生長出帶有喇叭口孔隙結構的鋁金屬層；電解電極上發生氧化反應，鋁金屬層的孔隙結構發生電解，使得鋁金屬層形成具有目標形狀的鋁制多孔結構，即鋁金屬層的孔隙結構呈現沙漏形狀。
15、重復執行步驟一和二，進行鋁制多孔結構的循環生產，以及不同鈦鋁合金工件的脫合金。
16、作為優選，在加工的第一個反應周期，使用鋁片代替一側形成有鋁金屬層的多孔模板，作為電解電極。
17、作為優選，步驟二中，通過反應時長和調節直流電源中間接口的電勢，控制電鑄電極上鋁合金層的生成量和電鑄電極上鋁合金層的去除量。
18、本專利技術具有的有益效果：
19、1.?本專利技術將制備鋁制多孔結構的電鑄環節、電解環節，以及對鈦鋁合金工件的脫合金化生產集成在同一套裝置中，提高了加工設備的本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種鈦鋁合金脫合金與鋁制多孔結構協同加工裝置，包括工作臺（3）；其特征在于：還包括工件對調機構、協同加工槽體（4）和直流電源（5）；所述協同加工槽體（4）安裝在工作臺（3）上；所述協同加工槽體（4）中設有隔板（4-1）；所述隔板（4-1）采用導電材料，并將協同加工槽體（4）的內腔分隔為相互獨立的電解腔（4-2）和電鑄腔（4-3）；
2.根據權利要求1所述的一種鈦鋁合金脫合金與鋁制多孔結構協同加工裝置，其特征在于：還包括機架（1）和X軸位移機構（2）；X軸位移機構（2）安裝在機架（1）上；所述的工作臺（3）由X軸位移機構（2）驅動進行滑動。
3.根據權利要求1所述的一種鈦鋁合金脫合金與鋁制多孔結構協同加工裝置，其特征在于：所述隔板（4-1）與協同加工槽體（4）中部的插槽結構插接配合。
4.根據權利要求1所述的一種鈦鋁合金脫合金與鋁制多孔結構協同加工裝置，其特征在于：所述的多孔模板（11）為開設有陣列狀排布的多個通孔的平板結構。
5.根據權利要求1所述的一種鈦鋁合金脫合金與鋁制多孔結構協同加工裝置，其特征在于：所述的對調驅動機構包括
6.根據權利要求1所述的一種鈦鋁合金脫合金與鋁制多孔結構協同加工裝置，其特征在于：所述電鑄腔（4-3）中填充的電解液為1-丁基-3-甲基咪唑氯鋁酸鹽；所述電解腔（4-2）中填充的中加入NaNO3溶液。
7.根據權利要求1所述的一種鈦鋁合金脫合金與鋁制多孔結構協同加工裝置，其特征在于：所述的隔板（4-1）上靠近電鑄腔（4-3）設有用于裝夾鈦鋁合金工件的工件安裝結構。
8.一種鈦鋁合金脫合金與鋁制多孔結構協同加工方法，其特征在于：使用如權利要求1所述的一種鈦鋁合金脫合金與鋁制多孔結構協同加工裝置；該協同加工方法包括以下步驟：
9.根據權利要求8所述的一種鈦鋁合金脫合金與鋁制多孔結構協同加工方法，其特征在于：在加工的第一個反應周期，使用鋁片代替一側形成有鋁金屬層的多孔模板（11），作為電解電極。
10.根據權利要求8所述的一種鈦鋁合金脫合金與鋁制多孔結構協同加工方法，其特征在于：步驟二中，通過反應時長和調節直流電源（5）中間接口的電勢，控制電鑄電極上鋁合金層的生成量和電鑄電極上鋁合金層的去除量。
...【技術特征摘要】
1.一種鈦鋁合金脫合金與鋁制多孔結構協同加工裝置，包括工作臺（3）；其特征在于：還包括工件對調機構、協同加工槽體（4）和直流電源（5）；所述協同加工槽體（4）安裝在工作臺（3）上；所述協同加工槽體（4）中設有隔板（4-1）；所述隔板（4-1）采用導電材料，并將協同加工槽體（4）的內腔分隔為相互獨立的電解腔（4-2）和電鑄腔（4-3）；
2.根據權利要求1所述的一種鈦鋁合金脫合金與鋁制多孔結構協同加工裝置，其特征在于：還包括機架（1）和x軸位移機構（2）；x軸位移機構（2）安裝在機架（1）上；所述的工作臺（3）由x軸位移機構（2）驅動進行滑動。
3.根據權利要求1所述的一種鈦鋁合金脫合金與鋁制多孔結構協同加工裝置，其特征在于：所述隔板（4-1）與協同加工槽體（4）中部的插槽結構插接配合。
4.根據權利要求1所述的一種鈦鋁合金脫合金與鋁制多孔結構協同加工裝置，其特征在于：所述的多孔模板（11）為開設有陣列狀排布的多個通孔的平板結構。
5.根據權利要求1所述的一種鈦鋁合金脫合金與鋁制多孔結構協同加工裝置，其特征在于：所述的對調驅動機構包括y軸位移機構（8）、z軸位移機構（9）和旋轉驅動機構（10）；z軸位移機構（9）安裝在...
【專利技術屬性】
技術研發人員：蒙臻，陳浩源，林少榮，周章峰，李旺澤，柳偉光，
申請(專利權)人：杭州電子科技大學，
類型：發明
國別省市：
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