[发明专利]一种电化学微增材的表面修复方法

说明书

本发明涉及一种电化学微增材的表面修复方法，包括：在清洁干燥的阴极工件表面上贴敷感光干膜，制作与非修复区域形状匹配的掩膜底片，将掩膜底片放在非修复区域的感光干膜的表面，然后将该阴极工件曝光，使阴极工件的非修复区域的感光部位固化形成牢固绝缘的保护膜，再将曝光后阴极工件的修复区域未感光部位的感光干膜在显影溶液中溶解，露出待修复区域的金属；使阳极工具与待修复区域的金属之间保持一定压力的接触；将电解液以一定的流速持续注入阳极工具与阴极工件之间，对阴极工件的待修复区域进行微增材的电化学修复；修复完毕后除去工件表面的绝缘保护膜；最后对工件修复区域表面进行热处理，得到0.2～10μm厚的预沉积修复层。

技术领域

本发明涉及电化学加工技术领域，特别是涉及在高温合金表面进行电化学微增材修复的一种方法。

背景技术

随着先进飞机、发动机的大量服役，先进飞行器典型关键件如叶片、轮轴、机翼等或先进机载设备元器件在长期使用过程中，由于各种机械和化学作用，部分金属零部件会从零件表面局部开始发生失效，先是产生尺寸较小，尺寸小于0.2mm的微裂纹、微坑、磨损以及局部腐蚀等微损伤，如果不及时修复，就会慢慢扩展成为疲劳裂纹，并由零件表面向里延伸，最终造成零件失效，损失巨大。因此，在使用及维护工作中，如何提高零件表面质量、降低维修成本是急需解决的问题。表面技术是近年来新兴的一种维修技术。表面技术最突出的特点是无需整体改变材质而能获得原基材不具备的某些特殊性能，因此采用先进的表面工程技术作为支撑，对零件进行有效的表面修复和表面强化，对提高表面质量具有重大意义。对于材料表面小尺寸微缺陷，常通过减材的方式来实现，一般以抛光和研磨为主。但是，常规修复手段费时费力，成本较高，而且容易造成表面尺寸超差，无法满足微修复要求。

电化学沉积技术作为表面工程技术和重新制造技术的重要组成部分，以电化学沉积原理为基础，是一种有效的微增材技术的研究手段。电化学沉积过程是一个很复杂的过程，一般分为以下几个步骤：首先是金属阳离子通过液相传质从溶液中运动到阴极表面，到达阴极表面后通过电场作用向电极表面的双电层内进行迁移。随后金属阳离子在双电层内接受电子放电，形成吸附原子。最后吸附原子在电极表面移动到能量较低的位置，向晶格内嵌入，形成沉积层。该方法由于具有适用材料广、实施温度低(一般70℃以下)、应用形式灵活、组织-形貌-性能可协同控制、不受尺寸限制等优点，在面向金属微增材制造修复方面颇具发展潜能，可大规模化生产且所制备的修复层附着力好等优点而在零件的表面修复与强化方面得到广泛应用。

利用电化学微增材技术进行修复的方法可以在常规尺度基础上将精度提高至微纳米级，实现对材料表面小尺寸微缺陷的可控修复，能够在形状复杂的导电工作表面选定部位快速制备金属沉积层，用来修复工件的表面缺陷，调整几何尺寸和精度，改善工件表面理化性能，提高使用寿命等。

电化学沉积过程影响因素较多，主要有沉积溶液状态、沉积电位、沉积时间以及反应区温度等，这些因素均与采用电化学方法所得修复层的表面形貌、组成和结构的精确控制密切相关，对修复层质量具有决定性作用。由于金属盐前驱体发生水解或与水性电解液中的溶解氧发生反应，使电沉积方法制备修复层的过程中会产生氧化物或氢氧化物等杂质。多因素影响导致重现性较差，使修复层的质量难以控制。

然而，基底材料不同，由于表面导电性差异导致相同的电化学修复方法制备的修复层结构性能也会发生变化。传统的电化学修复方法多用于在铸铁和钢制材料表面进行修复，而且得到的修复层较厚，不适用于对尺寸较小的微缺陷的修复，限制了电化学修复技术的持续拓展应用。

发明内容

(1)要解决的技术问题

为解决现有技术的不足，本发明提供一种电化学微增材的表面修复方法，能够用于对高温合金表面进行修复，通过对待修复表面微缺陷形状进行掩膜处理，实现了精密定域修复，解决了现有修复方法重现性差，修复层质量难以控制的问题。

(2)技术方案

本发明的实施例提出了一种电化学微增材的表面修复方法，该方法包括：