改善金属箔材多步微拉深成形件表面质量的纳米润滑方法

1.本发明涉及金属微成形技术领域，具体涉及一种改善金属箔材多步微拉深成形件表面质量的纳米润滑方法。


背景技术：

2.随着现代科学技术的进步以及微系统技术、微机电系统等高技术领域的快速发展，产品微型化加速。微拉深成形以其高效率、高精度和低成本等优点而成为微型零件批量化生产的关键技术之一，在生物医疗、仪器仪表、电子电路、航空航天和国防军事等领域应用广泛。
3.金属箔材作为板带领域中的重要工业原材料，产品附加值极高，其推广应用对解决当前能源结构、产业结构的突出问题具有非常重要的意义。在金属箔材多步微拉深成形过程中，由于接触摩擦的影响，模具磨损较快，并且微型件存在表面质量不佳等问题。


技术实现要素：

4.针对现有技术中的不足，本发明的目的在于提供一种改善金属箔材多步微拉深成形件表面质量的纳米润滑方法。通过在金属箔材多步微拉深前施加纳米润滑剂，不仅能够提高微型件的表面质量，而且能够降低拉深力，有效延长模具的使用寿命。
5.为实现上述目的，本发明是通过以下技术方案来实现：
6.一种改善金属箔材多步微拉深成形件表面质量的纳米润滑方法，包括如下步骤：
7.步骤1：将金属箔材表面清洗干净备用；
8.步骤2：将水、油和纳米粒子按照比例混合并进行高速搅拌和超声振动处理，配制好纳米润滑剂；
9.步骤3：将步骤1中清洗干净的金属箔材进行第一步微拉深，在微拉深前向凸模、凹模和金属箔材表面均匀喷涂步骤2中配制好的纳米润滑剂，第一步微拉深结束得到成形后的杯形微型件a；
10.步骤4：将步骤3中成形后的杯形微型件a进行超声清洗；
11.步骤5：将步骤4中清洗后的杯形微型件a进行第二步微拉深，在微拉深前向凸模及杯形微型件外表面均匀喷涂步骤2中配制好的纳米润滑剂，第二步微拉深结束后得到成形后的杯形微型件b；
12.步骤6：重复步骤4并参照步骤5的方法，分别进行第三步、第四步
……
第n步微拉深，并在每一步微拉深前向凸模及杯形微型件外表面均匀喷涂步骤2中配制好的纳米润滑剂；
13.步骤7：对n步微拉深结束后的杯形微型件进行超声清洗，最终得到表面质量良好的杯形微型成品件。
14.作为优选，所述步骤1中金属箔材的厚度为20～50μm。
15.作为优选，所述步骤1中金属箔材为不锈钢、钛、铜、镁、铝、钽、铌、钒、钼、钛合金、
铜合金、镁合金、铝合金、钽合金、铌合金、钒合金以及钼合金的中的一种或两种及以上的组合。
16.作为优选，所述步骤2中的纳米润滑剂中，油的质量分数为1％～4％，纳米粒子的质量分数不大于4％，其余为水。
17.作为优选，所述步骤2中的纳米粒子为金属氧化物、石墨烯或氧化石墨烯，其中，金属氧化物为tio2、zro2、fe3o4、al2o3、zno或cuo。
18.作为优选，所述步骤2中纳米粒子的尺寸或片层厚度不大于30nm。
19.作为优选，所述步骤2中的油为轧制润滑油。
20.作为优选，所述步骤1中的清洗具体为：使用无水乙醇进行清洗。
21.作为优选，所述步骤4、步骤7中的超声清洗具体为：使用无水乙醇进行超声清洗。
22.与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
23.1、本发明在微拉深前施加纳米润滑剂，可减小金属箔材微拉深过程中的摩擦系数，降低拉深力及模具磨损程度，从而有效延长模具的使用寿命。
24.2、本发明充分利用纳米粒子在微拉深过程中所起到的滚珠、抛光、填充修复和形成保护膜等作用，达到优化杯形微型件表面微结构、降低表面粗糙度、提高表面质量和尺寸精度的目的。
25.3、本发明可提高金属复合箔材的协调变形能力。
26.4、本发明可制备表面质量良好的杯形微型件。
附图说明
27.图1是第一步微拉深的工艺流程示意图。
28.图2是第n步微拉深的工艺流程示意图(n≥2)。
29.图3是第n步微拉深后的杯形微型件(n≥2)。
30.图中，1-纳米润滑剂第一喷涂系统，2-纳米润滑剂第二喷涂系统，3-纳米润滑剂第三喷涂系统，4-纳米润滑剂第四喷涂系统，5-纳米润滑剂第五喷涂系统，6-纳米润滑剂第六喷涂系统。
具体实施方式
31.以下所述实例以本发明技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但并不限制本发明专利的保护范围，凡采用等同替换或等效变换的形式所获得的技术方案，均应落在本发明的保护范围之内。
32.实施例1
33.如图1、2、3所示，一种改善金属箔材多步微拉深成形件表面质量的纳米润滑方法，包括以下步骤：
34.步骤1，将厚度为20μm的t2紫铜箔材表面用无水乙醇清洗干净备用；
35.步骤2，将水、轧制润滑油和纳米粒子按照98：1：1(质量分数)的比例混合并进行高速搅拌和超声振动处理，配制好纳米润滑剂，其中：纳米粒子为tio2，粒径为5nm；
36.步骤3，将步骤1中清洗干净的t2紫铜箔材进行第一步微拉深，在微拉深前用纳米润滑剂第一喷涂系统1向凸模、第二喷涂系统2及第三喷涂系统3向t2紫铜箔材上下表面、第
四喷涂系统4向凹模均匀喷涂步骤2中配制好的纳米润滑剂，第一步微拉深结束后得到成形后的杯形微型件a；
37.步骤4，将步骤3中成形后的杯形微型件a用无水乙醇进行超声清洗；
38.步骤5，将步骤4中清洗后的杯形微型件a进行第二步微拉深，在微拉深前用纳米润滑剂第五喷涂系统5向凸模、第六喷涂系统6向杯形微型件外表面均匀喷涂步骤2中配制好的纳米润滑剂，第二步微拉深结束后得到成形后的杯形微型件b；
39.步骤6，重复步骤4并参照步骤5的方法，分别进行第三步、第四步
……
第n步微拉深，并在每一步微拉深前用纳米润滑剂第五喷涂系统5向凸模、第六喷涂系统6向杯形微型件外表面均匀喷涂步骤2中配制好的纳米润滑剂；
40.步骤7，对n步微拉深结束后的杯形微型件进行超声清洗，最终得到表面质量良好的杯形微型成品件。
41.实施例2
42.如图1、2、3所示，一种改善金属箔材多步微拉深成形件表面质量的纳米润滑方法，包括以下步骤：
43.步骤1，将厚度为30μm的304奥氏体不锈钢箔材表面用无水乙醇清洗干净备用；
44.步骤2，将水、轧制润滑油和纳米粒子按照97：1：2(质量分数)的比例混合并进行高速搅拌和超声振动处理，配制好纳米润滑剂，其中：纳米粒子为cuo，粒径为30nm；
45.步骤3，将步骤1中清洗干净的304奥氏体不锈钢箔材进行第一步微拉深，在微拉深前用纳米润滑剂第一喷涂系统1向凸模、第二喷涂系统2及第三喷涂系统3向304奥氏体不锈钢箔材上下表面、第四喷涂系统4向凹模均匀喷涂步骤2中配制好的纳米润滑剂，第一步微拉深结束后得到成形后的杯形微型件a；
46.步骤4，将步骤3中成形后的杯形微型件a用无水乙醇进行超声清洗；
47.步骤5，将步骤4中清洗后的杯形微型件a进行第二步微拉深，在微拉深前用纳米润滑剂第五喷涂系统5向凸模、第六喷涂系统6向杯形微型件外表面均匀喷涂步骤2中配制好的纳米润滑剂，第二步微拉深结束后得到成形后的杯形微型件b；
48.步骤6，重复步骤4并参照步骤5的方法，分别进行第三步、第四步
……
第n步微拉深，并在每一步微拉深前用纳米润滑剂第五喷涂系统5向凸模、第六喷涂系统6向杯形微型件外表面均匀喷涂步骤2中配制好的纳米润滑剂；
49.步骤7，对n步微拉深结束后的杯形微型件进行超声清洗，最终得到表面质量良好的杯形微型成品件。
50.实施例3
51.如图1、2、3所示，一种改善金属箔材多步微拉深成形件表面质量的纳米润滑方法，包括以下步骤：
52.步骤1，将厚度为50μm的铜/铝复合箔材表面用无水乙醇清洗干净备用；
53.步骤2，将水、轧制润滑油和纳米粒子按照96：2：2(质量分数)的比例混合并进行高速搅拌和超声振动处理，配制好纳米润滑剂，其中：纳米粒子为fe3o4，粒径为20nm；
54.步骤3，将步骤1中清洗干净的铜/铝复合箔材进行第一步微拉深，在微拉深前用纳米润滑剂第一喷涂系统1向凸模、第二喷涂系统2及第三喷涂系统3向铜/铝复合箔材上下表面、第四喷涂系统4向凹模均匀喷涂步骤2中配制好的纳米润滑剂，第一步微拉深结束后得
到成形后的杯形微型件a；
55.步骤4，将步骤3中成形后的杯形微型件a用无水乙醇进行超声清洗；
56.步骤5，将步骤4中清洗后的杯形微型件a进行第二步微拉深，在微拉深前用纳米润滑剂第五喷涂系统5向凸模、第六喷涂系统6向杯形微型件外表面均匀喷涂步骤2中配制好的纳米润滑剂，第二步微拉深结束后得到成形后的杯形微型件b；
57.步骤6，重复步骤4并参照步骤5的方法，分别进行第三步、第四步
……
第n步微拉深，并在每一步微拉深前用纳米润滑剂第五喷涂系统5向凸模、第六喷涂系统6向杯形微型件外表面均匀喷涂步骤2中配制好的纳米润滑剂；
58.步骤7，对n步微拉深结束后的杯形微型件进行超声清洗，最终得到表面质量良好的杯形微型成品件。
59.实施例4
60.如图1、2、3所示，一种改善金属箔材多步微拉深成形件表面质量的纳米润滑方法，包括以下步骤：
61.步骤1，将厚度为50μm的钢/铝复合箔材表面用无水乙醇清洗干净备用；
62.步骤2，将水、轧制润滑油和纳米粒子按照95：4：1(质量分数)的比例混合并进行高速搅拌和超声振动处理，配制好纳米润滑剂，其中：纳米粒子为zro2，粒径为10nm；
63.步骤3，将步骤1中清洗干净的钢/铝复合箔材进行第一步微拉深，在微拉深前用纳米润滑剂第一喷涂系统1向凸模、第二喷涂系统2及第三喷涂系统3向钢/铝复合箔材上下表面、第四喷涂系统4向凹模均匀喷涂步骤2中配制好的纳米润滑剂，第一步微拉深结束后得到成形后的杯形微型件a；
64.步骤4，将步骤3中成形后的杯形微型件a用无水乙醇进行超声清洗；
65.步骤5，将步骤4中清洗后的杯形微型件a进行第二步微拉深，在微拉深前用纳米润滑剂第五喷涂系统5向凸模、第六喷涂系统6向杯形微型件外表面均匀喷涂步骤2中配制好的纳米润滑剂，第二步微拉深结束后得到成形后的杯形微型件b；
66.步骤6，重复步骤4并参照步骤5的方法，分别进行第三步、第四步
……
第n步微拉深，并在每一步微拉深前用纳米润滑剂第五喷涂系统5向凸模、第六喷涂系统6向杯形微型件外表面均匀喷涂步骤2中配制好的纳米润滑剂；
67.步骤7，对n步微拉深结束后的杯形微型件进行超声清洗，最终得到表面质量良好的杯形微型成品件。
68.实施例5
69.如图1、2、3所示，一种改善金属箔材多步微拉深成形件表面质量的纳米润滑方法，包括以下步骤：
70.步骤1，将厚度为50μm的铜/钢复合箔材表面用无水乙醇清洗干净备用；
71.步骤2，将水、轧制润滑油和纳米粒子按照95：3：2(质量分数)的比例混合并进行高速搅拌和超声振动处理，配制好纳米润滑剂，其中：纳米粒子为al2o3，粒径为30nm；
72.步骤3，将步骤1中清洗干净的铜/钢复合箔材进行第一步微拉深，在微拉深前用纳米润滑剂第一喷涂系统1向凸模、第二喷涂系统2及第三喷涂系统3向铜/钢复合箔材上下表面、第四喷涂系统4向凹模均匀喷涂步骤2中配制好的纳米润滑剂，第一步微拉深结束后得到成形后的杯形微型件a；
73.步骤4，将步骤3中成形后的杯形微型件a用无水乙醇进行超声清洗；
74.步骤5，将步骤4中清洗后的杯形微型件a进行第二步微拉深，在微拉深前用纳米润滑剂第五喷涂系统5向凸模、第六喷涂系统6向杯形微型件外表面均匀喷涂步骤2中配制好的纳米润滑剂，第二步微拉深结束后得到成形后的杯形微型件b；
75.步骤6，重复步骤4并参照步骤5的方法，分别进行第三步、第四步
……
第n步微拉深，并在每一步微拉深前用纳米润滑剂第五喷涂系统5向凸模、第六喷涂系统6向杯形微型件外表面均匀喷涂步骤2中配制好的纳米润滑剂；
76.步骤7，对n步微拉深结束后的杯形微型件进行超声清洗，最终得到表面质量良好的杯形微型成品件。