本发明涉及抛光，尤其涉及钛合金的磨削抛光，具体涉及一种钛合金的机械化学抛光方法及钛合金抛光液。
背景技术：
1、钛合金作为一种具有良好的耐酸、耐碱性，机械强度较不锈钢、铝合金具有明显优势的合金金属，近几年在手机、智能手表、vr眼镜等电子产品上应用广泛；随着钛合金在电子产品上的应用越来越广泛，对其加工质量、加工效率均提出了更高的要求。抛光作为一种常用的方法被用于对钛合金进行加工，目前常采用磨削颗粒对钛合金进行机械抛光，或者将磨削颗粒制成抛光液对钛合金进行机械化学抛光，常用的磨削颗粒有二氧化硅、氧化铝颗粒等，但目前实践下来，采用该些磨削颗粒的抛光方法在抛光速度、抛光质量以及使用寿命等方面难以做到兼顾，存在明显的顾此失彼的问题；因此，本领域亟待寻求一种能够对钛合金进行磨削抛光时兼顾抛光速度、抛光质量以及使用寿命等方面的抛光方法。
技术实现思路
1、本发明的目的是克服现有技术中的一个或多个不足，提供一种改进的抛光钛合金的方法，该方法采用机械化学抛光方法，以不同的磨削颗粒先后进行粗抛和精抛，并且控制抛光过程，使得本发明在对钛合金进行机械抛光（同步伴随有化学抛光）时能够兼顾高抛光速度、高抛光质量以及使用寿命长等效果。
2、为达到上述目的，本发明采用的一种技术方案是：一种钛合金的机械化学抛光方法，所述机械化学抛光方法包括：
3、工序（1）、采用片状氧化铝粗抛液对钛合金进行磨削抛光，获得粗抛的钛合金工件；
4、工序（2）、采用钛合金抛光液对所述粗抛的钛合金工件进行磨削抛光；
5、所述钛合金抛光液包括球形氧化铝、片状氧化铝和无定形氧化铝，所述球形氧化铝、所述片状氧化铝和所述无定形氧化铝的投料质量比为1∶0.6-2.5∶1-4；所述球形氧化铝中，α-氧化铝占99%以上；所述片状氧化铝中，α-氧化铝占75%-87%；所述无定形氧化铝中，α-氧化铝占85%-92%；
6、其中，所述工序（1）、所述工序（2）均采用斜轴抛光机，控制所述工序（1）的抛光时间小于等于所述工序（2）的抛光时间的60%。
7、根据本发明的一些优选方面，控制所述工序（1）的抛光时间小于等于所述工序（2）的抛光时间的50%。
8、在本发明的一些实施方式中，所述工序（1）、所述工序（2）中，控制磨削抛光的抛光温度分别为15-35℃，例如可以在20-30℃下进行。
9、根据本发明的一些优选方面，所述工序（1）的磨削抛光采用lp-66聚氨酯抛光垫辅助抛光，例如可以来自美国环球。
10、根据本发明的一些优选方面，所述工序（2）的磨削抛光采用聚氨酯黑色阻尼布辅助抛光。
11、根据本发明的一些优选方面，控制磨削抛光的过程中，所述工序（1）的抛光压力小于等于所述工序（2）的抛光压力。
12、在本发明的一些实施方式中，控制磨削抛光的过程中，所述工序（1）的抛光压力为0.2-0.4mpa，所述工序（2）的抛光压力为0.3-0.5mpa。
13、在本发明的一些实施方式中，所述工序（1）、所述工序（2）中，控制磨削抛光的过程中，抛光转速分别为700-900rpm。
14、根据本发明的一些优选方面，所述工序（1）的所述片状氧化铝粗抛液中，其含有中位粒径为3-8μm的片状氧化铝。
15、在本发明的一些实施方式中，所述片状氧化铝粗抛液的制备方法包括：将拟薄水铝石和矿化剂（例如可以为氯化铵等，占拟薄水铝石的质量含量为0.2%-1.5%）混合，然后在1300-1400℃下进行煅烧，监控其α-相转化率，直至α-相转化率大于97%，然后将煅烧后的物料进行湿法球磨，球磨至中位粒径为3-8μm，得到片状氧化铝浆料；将所述片状氧化铝浆料、选择性的水和第一助剂混合得到片状氧化铝粗抛液。
16、进一步地，所述第一助剂包括选自硝酸铝、柠檬酸、聚羧酸钠盐、膨润土和消泡剂中的一种或多种的组合。
17、进一步地，所述消泡剂可以为聚氧硅烷消泡剂等。
18、进一步地，以质量百分含量计，所述片状氧化铝粗抛液中，硝酸铝占1%-3%，柠檬酸占0.05%-0.6%，聚羧酸钠盐占0.2%-1.5%，膨润土占0.1%-1%，消泡剂占0.02%-0.5%。
19、根据本发明的一些优选方面，所述工序（2）中，所述球形氧化铝的中位粒径、所述片状氧化铝的中位粒径和所述无定形氧化铝的中位粒径各自独立地为0.8-2.0μm。
20、根据本发明的一些优选方面，所述工序（2）中，所述球形氧化铝的中位粒径、所述片状氧化铝的中位粒径和所述无定形氧化铝的中位粒径中，任意两者的差值的绝对值小于等于0.15μm。
21、进一步地，在本发明的一些实施方式中，所述工序（2）中，所述球形氧化铝的中位粒径、所述片状氧化铝的中位粒径和所述无定形氧化铝的中位粒径各自独立地为1.0-1.6μm。
22、根据本发明的一些优选方面，所述工序（2）中，所述球形氧化铝、所述片状氧化铝和所述无定形氧化铝的投料质量比为1∶0.8-1.5∶1.5-4。
23、根据本发明的一些优选方面，所述工序（2）中，以质量百分含量计，所述钛合金抛光液中，所述球形氧化铝占0.60%-1.75%，所述片状氧化铝占0.9%-1.75%，所述无定形氧化铝占1.5%-2.8%。
24、根据本发明的一些优选方面，所述工序（2）中，所述钛合金抛光液的制备方法包括：使所述球形氧化铝、所述片状氧化铝、所述无定形氧化铝分别与硅烷偶联剂搅拌混合后，再与所述第二助剂进行混合。
25、根据本发明的一些优选且具体的方面，所述钛合金抛光液的制备过程中，所述球形氧化铝、所述片状氧化铝和所述无定形氧化铝的添加总质量与所述硅烷偶联剂的添加质量之比为1∶0.008-0.1。
26、根据本发明的一些优选且具体的方面，所述钛合金抛光液的制备过程中，以质量百分含量计，所述钛合金抛光液中，所述硅烷偶联剂占0.05%-0.5%。
27、本发明中，通过硅烷偶联剂预处理氧化铝磨料颗粒，有利于使得三种氧化铝磨料与树脂抛光垫之间的桥接结合，强化磨粒在抛光垫上的磨削切削作用。在一些实施方式中，可以采用质量浓度为10wt.%-15wt.%的硅烷偶联剂水溶液处理氧化铝磨料颗粒。
28、在本发明的一些实施方式中，所述钛合金抛光液的制备过程中，控制所述搅拌混合的过程中温度始终小于等于22℃。
29、在本发明的一些实施方式中，所述第二助剂包括选自分散剂、氧化剂、润滑剂、悬浮剂、消泡剂和ph值调节剂中的一种或多种的组合。
30、根据本发明的一些优选且具体的方面，所述第二助剂包括分散剂、氧化剂、润滑剂、悬浮剂和消泡剂；
31、以质量百分含量计，所述钛合金抛光液中，所述分散剂占0.2%-1.5%、所述氧化剂占1.0%-2.5%、所述润滑剂占0.5%-1.6%、所述悬浮剂占0.1%-2%、所述消泡剂占0.01%-0.5%。
32、在一些实施方式中，所述钛合金抛光液中，所述分散剂可以为聚羧酸钠盐。
33、在一些实施方式中，所述钛合金抛光液中，所述氧化剂可以为过硫酸钾。
34、在一些实施方式中，所述钛合金抛光液中，所述润滑剂可以为丙三醇。
35、在一些实施方式中，所述钛合金抛光液中，所述悬浮剂可以为膨润土。
36、在一些实施方式中，所述钛合金抛光液中，所述消泡剂可以为聚氧硅烷消泡剂，例如可以为byk-024聚氧硅烷消泡剂。
37、根据本发明的一些具体方面，所述ph值调节剂用于将所述钛合金抛光液的ph值调节至3.5-7.5。在一些实施方式中，所述ph值调节剂可以选自碱金属氢氧化物或其水溶液、硝酸铝或其水溶液等等，碱金属氢氧化物可以为氢氧化钠、氢氧化钾或它们各自的水溶液。
38、根据本发明的一些优选方面，所述工序（2）中，所述球形氧化铝的制备方法包括：将拟薄水铝石、硫酸和水混合配置成浆料后进行喷雾造粒，得到球形颗粒，然后将所述球形颗粒进行煅烧，煅烧温度为1030-1200℃，监控其α-相转化率，直至α-相转化率达到99%以上，然后将煅烧后的物料进行湿法球磨，得到所述球形氧化铝。
39、在一些实施方式中，制备所述球形氧化铝的实施方式包括：
40、将拟薄水铝石粉体加入到去离子水中，再加入质量浓度为10%-25%的稀硫酸，搅拌50-100min后过50-70目筛网，然后进行喷雾造粒，喷雾造粒的参数为：进口温度260-300℃，出口温度为：110-130℃，雾化盘频率40-60hz。
41、根据本发明的一些优选方面，所述工序（2）中，所述片状氧化铝的制备方法包括：将拟薄水铝石和/或氢氧化铝、矿化剂混合，然后在1020-1200℃下进行煅烧，监控其α-相转化率，直至α-相转化率达到75%-87%，然后将煅烧后的物料进行湿法球磨，得到所述片状氧化铝。
42、进一步地，所述矿化剂包括氯化铵；和/或，以质量百分含量计，所述矿化剂的添加量占所述拟薄水铝石和/或氢氧化铝的添加量的0.4%-1.0%。
43、根据本发明的一些优选方面，所述工序（2）中，所述无定形氧化铝的制备方法包括：使拟薄水铝石和/或氢氧化铝在1050-1250℃下进行煅烧，监控其α-相转化率，直至α-相转化率达到85%-92%，然后将煅烧后的物料进行湿法球磨，得到所述无定形氧化铝。
44、在本发明的一些实施方式中，所述工序（2）中，所述钛合金抛光液的制备方法包括：
45、（1）将拟薄水铝石粉体加入到水中，再加入质量浓度为10%-25%的稀硫酸配置成浆料后进行喷雾造粒，得到中位粒径在30-80μm的球形颗粒；其中，以质量百分含量计，配置的浆料中，所述拟薄水铝石粉体占40%-50%，水占49%-59%，稀硫酸占0.1%-1.0%；
46、将所述球形颗粒进行煅烧，煅烧温度为1030-1200℃，监控其α-相转化率，直至α-相转化率达到99%以上，然后将煅烧后的物料进行湿法球磨，球磨至中位粒径为0.8-2.0μm，得到固含量为30%-40%的球形氧化铝浆料；
47、将拟薄水铝石和/或氢氧化铝、矿化剂混合，然后在1020-1200℃下进行煅烧，监控其α-相转化率，直至α-相转化率达到75%-87%，然后将煅烧后的物料进行湿法球磨，球磨至中位粒径为0.8-2.0μm，得到固含量为30%-40%的片状氧化铝浆料；
48、使拟薄水铝石和/或氢氧化铝在1050-1250℃下进行煅烧，监控其α-相转化率，直至α-相转化率达到85%-92%，然后将煅烧后的物料进行湿法球磨，球磨至中位粒径为0.8-2.0μm，得到固含量为30%-40%的无定形氧化铝浆料；
49、（2）将固含量为30%-40%的球形氧化铝浆料、固含量为30%-40%的片状氧化铝浆料和固含量为30%-40%的无定形氧化铝浆料混合搅拌，加入质量浓度为10%-25%的硅烷偶联剂水溶液，搅拌，获得预处理磨料浆料；其中，在搅拌过程中使浆料温度小于等于22℃，所述硅烷偶联剂水溶液通过将硅烷偶联剂分散在水中获得；
50、（3）按配方将预处理磨料浆料、水和第二助剂混合，并采用ph值调节剂调节体系的ph值至3.5-7.5，得到所述钛合金抛光液。
51、在一些实施方式中，所述水可以采用去离子水。
52、在一些实施方式中，本发明中的湿法球磨均采用直径为2-4mm的球形锆珠。
53、本发明提供的又一技术方案：一种钛合金抛光液，其包括磨料和第二助剂，所述磨料由球形氧化铝、片状氧化铝和无定形氧化铝构成；
54、所述球形氧化铝中，α-氧化铝占99%以上；
55、所述片状氧化铝中，α-氧化铝占75%-87%；
56、所述无定形氧化铝中，α-氧化铝占85%-92%；
57、所述球形氧化铝、所述片状氧化铝和所述无定形氧化铝的投料质量比为1∶0.6-2.5∶1-4。
58、进一步地，以质量百分含量计，所述钛合金抛光液包含：0.60%-1.75%的球形氧化铝、0.9%-1.75%的片状氧化铝、1.5%-2.8%的无定形氧化铝、0.05%-0.5%的硅烷偶联剂、0.2%-1.5%的分散剂、1.0%-2.5%的氧化剂、0.5%-1.6%的润滑剂、0.1%-2%的悬浮剂、0.01%-0.5%的消泡剂和50%-76%的水；
59、所述钛合金抛光液还包含用于将所述钛合金抛光液的ph值调节至3.5-7.5的ph值调节剂。
60、本发明提供的又一技术方案：一种钛合金的机械化学抛光方法，所述抛光方法包括：采用钛合金抛光液抛光钛合金的工序以及制备所述钛合金抛光液的工序；
61、制备所述钛合金抛光液的工序包括：分别制备球形氧化铝、片状氧化铝和无定形氧化铝，将所述球形氧化铝、所述片状氧化铝、所述无定形氧化铝和第二助剂混合；
62、其中，所述球形氧化铝中，α-氧化铝占99%以上；
63、所述片状氧化铝中，α-氧化铝占75%-87%；
64、所述无定形氧化铝中，α-氧化铝占85%-92%；
65、所述球形氧化铝、所述片状氧化铝和所述无定形氧化铝的投料质量比为1∶0.6-2.5∶1-4。
66、本发明中，“无定形氧化铝”是指具有不规则形貌的氧化铝。
67、由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：
68、本发明基于现有抛光钛合金的过程中存在的顾此失彼的问题，创新地提供了一种改进的抛光方法，该方法采用机械化学抛光方法，以不同的磨削颗粒先后进行粗抛和精抛，并且控制抛光过程，使得本发明在对钛合金进行机械抛光（同步伴随有化学抛光）时能够兼顾高抛光速度、高抛光质量以及使用寿命长等效果；
69、具体地，本发明中，采用本发明的机械化学抛光方法，可以极大地缩短粗抛的抛光时间，可以选用大尺寸片状氧化铝粗抛液，不仅提高了钛合金的抛光速度，而且简化了粗抛液制备过程中的研磨时间，提高了工作效率；尤其是，在整体减少抛光时间的基础上，本发明还获得了优异的抛光质量，解决了现有技术中存在的顾此失彼的问题。
70、此外，本发明的钛合金抛光液中，采用含有特定复合磨料体系的抛光液，复合磨料体系由三种形貌的氧化铝构成，实践表明，当进一步控制不同形貌氧化铝的α-相转化率，也即控制不同形貌氧化铝中α-氧化铝的占比，同时控制三种形貌氧化铝的相互配比，不仅调整并且平衡了不同形貌氧化铝之间切削力的差异，避免了不同形貌磨料在抛光过程中可能产生的不均匀切削的问题，进一步确保采用本发明方法抛光钛合金后获得了优异的表面质量，表面粗糙度低，表面光泽度高，而且抛光液使用寿命获得了出乎意料的提升，也即本发明大大地延长了单批次抛光液的抛光寿命，从而降低了更换抛光液的频率，显著降低了生产成本。
1.一种钛合金的机械化学抛光方法，其特征在于，所述机械化学抛光方法包括：
2.根据权利要求1所述的钛合金的机械化学抛光方法，其特征在于，控制所述工序（1）的抛光时间小于等于所述工序（2）的抛光时间的50%。
3.根据权利要求1所述的钛合金的机械化学抛光方法，其特征在于，所述工序（1）、所述工序（2）中，控制磨削抛光的抛光温度分别为15-35℃。
4.根据权利要求1所述的钛合金的机械化学抛光方法，其特征在于，所述工序（1）的磨削抛光采用lp-66聚氨酯抛光垫辅助抛光，所述工序（2）的磨削抛光采用聚氨酯黑色阻尼布辅助抛光。
5.根据权利要求1所述的钛合金的机械化学抛光方法，其特征在于，控制磨削抛光的过程中，所述工序（1）的抛光压力小于等于所述工序（2）的抛光压力。
6.根据权利要求1或5所述的钛合金的机械化学抛光方法，其特征在于，控制所述工序（1）的抛光压力为0.2-0.4mpa，所述工序（2）的抛光压力为0.3-0.5mpa。
7.根据权利要求1所述的钛合金的机械化学抛光方法，其特征在于，所述工序（1）、所述工序（2）中，控制磨削抛光的过程中，抛光转速分别为700-900rpm。
8.根据权利要求1所述的钛合金的机械化学抛光方法，其特征在于，所述工序（1）的所述片状氧化铝粗抛液中，其含有中位粒径为3-8μm的片状氧化铝。
9.根据权利要求8所述的钛合金的机械化学抛光方法，其特征在于，所述片状氧化铝粗抛液的制备方法包括：将拟薄水铝石和矿化剂混合，然后在1300-1400℃下进行煅烧，监控其α-相转化率，直至α-相转化率大于97%，然后将煅烧后的物料进行湿法球磨，球磨至中位粒径为3-8μm，得到片状氧化铝浆料；将所述片状氧化铝浆料、选择性的水和第一助剂混合得到片状氧化铝粗抛液，所述第一助剂包括选自硝酸铝、柠檬酸、聚羧酸钠盐、膨润土和消泡剂中的一种或多种的组合。
10.根据权利要求1所述的钛合金的机械化学抛光方法，其特征在于，所述工序（2）中，所述球形氧化铝的中位粒径、所述片状氧化铝的中位粒径和所述无定形氧化铝的中位粒径各自独立地为0.8-2.0μm；和/或，所述工序（2）中，所述球形氧化铝的中位粒径、所述片状氧化铝的中位粒径和所述无定形氧化铝的中位粒径中，任意两者的差值的绝对值小于等于0.15μm。
11.根据权利要求1所述的钛合金的机械化学抛光方法，其特征在于，所述工序（2）中，所述球形氧化铝的中位粒径、所述片状氧化铝的中位粒径和所述无定形氧化铝的中位粒径各自独立地为1.0-1.6μm；和/或，所述工序（2）中，所述球形氧化铝、所述片状氧化铝和所述无定形氧化铝的投料质量比为1∶0.8-1.5∶1.5-4。
12.根据权利要求1所述的钛合金的机械化学抛光方法，其特征在于，所述工序（2）中，以质量百分含量计，所述钛合金抛光液中，所述球形氧化铝占0.60%-1.75%，所述片状氧化铝占0.9%-1.75%，所述无定形氧化铝占1.5%-2.8%。
13.根据权利要求1所述的钛合金的机械化学抛光方法，其特征在于，所述工序（2）中，所述钛合金抛光液的制备方法包括：使所述球形氧化铝、所述片状氧化铝、所述无定形氧化铝分别与硅烷偶联剂搅拌混合后，再与所述第二助剂进行混合；其中，控制所述搅拌混合的过程中温度始终小于等于22℃，所述第二助剂包括选自分散剂、氧化剂、润滑剂、悬浮剂、消泡剂和ph值调节剂中的一种或多种的组合。
14.根据权利要求13所述的钛合金的机械化学抛光方法，其特征在于，所述球形氧化铝、所述片状氧化铝和所述无定形氧化铝的添加总质量与所述硅烷偶联剂的添加质量之比为1∶0.008-0.1；和/或，以质量百分含量计，所述钛合金抛光液中，所述硅烷偶联剂占0.05%-0.5%。
15.根据权利要求1所述的钛合金的机械化学抛光方法，其特征在于，所述工序（2）中，所述球形氧化铝的制备方法包括：将拟薄水铝石、硫酸和水混合配置成浆料后进行喷雾造粒，得到球形颗粒，然后将所述球形颗粒进行煅烧，煅烧温度为1030-1200℃，监控其α-相转化率，直至α-相转化率达到99%以上，然后将煅烧后的物料进行湿法球磨，得到所述球形氧化铝；
16.根据权利要求15所述的钛合金的机械化学抛光方法，其特征在于，所述矿化剂包括氯化铵；和/或，以质量百分含量计，所述矿化剂的添加量占所述拟薄水铝石和/或氢氧化铝的添加量的0.4%-1.0%。
17.根据权利要求1所述的钛合金的机械化学抛光方法，其特征在于，所述工序（2）中，所述钛合金抛光液的制备方法包括：
18.一种钛合金抛光液，其包括磨料和第二助剂，其特征在于，所述磨料由球形氧化铝、片状氧化铝和无定形氧化铝构成；
19.根据权利要求18所述的钛合金抛光液，其特征在于，以质量百分含量计，所述钛合金抛光液包含：0.60%-1.75%的球形氧化铝、0.9%-1.75%的片状氧化铝、1.5%-2.8%的无定形氧化铝、0.05%-0.5%的硅烷偶联剂、0.2%-1.5%的分散剂、1.0%-2.5%的氧化剂、0.5%-1.6%的润滑剂、0.1%-2%的悬浮剂、0.01%-0.5%的消泡剂和50%-76%的水；
