[发明专利]一种合金工件表面的富氮水基强化超精加工方法及超精加工液配方

说明书

本发明公开了一种合金工件表面的富氮水基强化超精加工方法及超精加工液配方。该超精加工液由富氮水基超精浓缩液与水配制而成，所述富氮水基超精浓缩液中含有25～30％(质量)的混合极压添加剂和5～10％(质量)的渗透剂混合物；所述混合极压添加剂含以下质量百分比的原料：脂肪酸咪唑啉硼酸酯10～20％、松香酰胺3～5％、聚乙二醇烷基醚3～6％和余量的水；所述渗透剂混合物为乙二胺四乙酸二钠、稀土化合物与乙醇按照任意比例的混合物。本发明所述的加工方法采用不含煤油的富氮水基超精液，利用装在振动头上的细粒度油石对精加工表面进行精整加工，过程简单，易于操作，效率高，适用于大规模批量化生产。

技术领域

本发明属于合金工件表面的超精加工领域，具体涉及一种合金工件表面的富氮水基强化超精加工方法及超精加工液配方。

背景技术

金属材料表面加工技术(尤其是表面超精改性技术)可大大提高材料的强度、耐磨性能和疲劳寿命，已被广泛应用于机械零部件的加工领域。

现有技术已经公开了很多金属材料表面改性的相关技术。其中，等离子注入法是目前应用最为广泛的一种金属材料表面改性技术。刘宣勇等人的发明专利CN102191454B公开了一种医用钛金属材料的表面改性方法，采用复合等离子注入工艺在钛合金表面注入金属元素或非金属元素提高工件的表面硬度、耐腐性和抗菌性，但该方法需在真空、高电压的环境下进行，并需较长的注入时间(0.5～3小时)，难以应用于大工件、大批量的快速生产，且难以保证加工后工件的精度。崔承云等人的发明专利CN103643243A公开了一种金属材料高强韧化表面改性方法，将工件进行打磨、抛光、清洗、激光喷丸、磁场渗氮、磁场淬火等一系列加工以增加渗氮层深度，提高渗氮层强韧性，但该方法加工工艺过程较为繁琐，涉及的步骤众多，加工成本较高，工艺技术难以把握，且加工后工件的精度难以保证。

一直以来，对合金工件进行表面加工都难以达到以下综合技术效果，即：既能获取高精度的表面尺寸，并提高其表面硬度，形成有利于抗疲劳、耐磨损的加工表面油囊和纹理及残余压力等有益效果，又能实现加工的高效与节能，还能使材料工件获得更为显著利于抗疲劳、抗磨损的加工表面的改性层。

发明人刘晓初教授早期的发明专利CN 103878703A公开了一种合金工件的表面强化研磨方法，将混合料以100～300m/s的速度和15～75°的喷射角喷射到合金工件表面上，并使喷射点完全覆盖合金工件表面进行强化处理，将氮和硼离子注入工件表面，以提高工件的疲劳寿命和表面硬度。该方法既能工件的表面粗糙度，并提高其表面硬度，形成有利于抗疲劳、耐磨损的加工表面油囊和纹理及残余压力等有益效果，又能实现加工的高效与节能，还能使材料工件获得更为显著利于抗疲劳、抗磨损的加工表面的改性层，加工效率高，适用范围广。但该方法无法获取高精度的工件表面尺寸，不适用于工件表面的超精加工。

发明内容

为解决现有技术的缺点和不足之处，本发明的首要目的在于提供一种合金工件表面的富氮水基强化超精加工液配方。

本发明的另一目的在于提供一种合金工件表面的富氮水基强化超精加工方法。该方法可在超精加工的过程中对耐磨合金工件表面进行强化处理，以提高工件的表面强度、耐磨性能和疲劳寿命。该方法不但可去除前工序留下的薄变质层及改善表面粗糙度和形状精度，而且使工件表面获得较佳的形貌和交叉纹理以及粗糙度的同时，获得具有油囊交叉纹理的表面织构层、含残余应力的富氮表面强化层、含氮和硼化合物的富氮化学物理强化层的三层复合结构，以提高工件的表面强度、耐磨性能和疲劳寿命。

本发明目的通过以下技术方案实现：

一种合金工件表面的富氮水基强化超精加工液，其特征在于，其由富氮水基超精浓缩液与水配制而成，所述富氮水基超精浓缩液中含有25～30％(质量)的混合极压添加剂和5～10％(质量)的渗透剂混合物；按质量百分比计所述混合极压添加剂包含以下原料：脂肪酸咪唑啉硼酸酯10～20％、松香酰胺3～5％、聚乙二醇烷基醚3～6％和余量的水；所述渗透剂混合物为乙二胺四乙酸二钠、稀土化合物与乙醇按照任意比例的混合物。