[發明專利]一種精密鈦合金零件除重熔層的方法

有效

• 申請號: 201110261577.4
• 申請日: 2011-09-06
• 公開（公告）號: CN102978631A
• 公開（公告）日: 2013-03-20
• 發明（設計）人: 孫慧艷;周靜;程世遠;孫士江;李慶春
• 申請（專利權）人: 沈陽黎明航空發動機（集團）有限責任公司
• 主分類號: C23G1/10
• 分類號: C23G1/10
• 代理公司: 沈陽晨創科技專利代理有限責任公司 21001
• 代理人: 張晨

技術領域

本發明涉及表面工程技術，具體是一種利用化學法去除精密鈦合金零件表面重熔層的技術。

背景技術

鈦合金材料零件具有密度小、強度高、耐腐蝕等優點，隨著飛機發動機的不斷更新換代，鈦合金材料在發動機上應用也越來越廣泛。由于鈦合金材料導熱性差，因此在零件進行“線切割”加工過程中，因零件“走絲”時瞬間高溫，導致在表面形成一層致密的高溫氧化層——重熔層，該重熔層的厚度一般在0.005~0.015mm之間，零件需去除重熔層部位的公差僅為0.012mm。重熔層膜層致密、硬度高，長時間工作狀態下會在零件表面產生裂紋，降低零件抗疲勞性能，從而影響零件使用壽命。

目前國內主要采用鉗工打磨的方法來去除生產過程中產生的重熔層。采用該方法去除重熔層既費時又費工具，而且勞動強度大，工作效率低，某些不易打磨的位置還易出現殘余的重熔層，導致產品的質量無法保證，零件的報廢率達30%以上，這使得確定“重熔層清除工藝及加工流程”成了滯約生產的技術瓶頸難題。因此，研究一種新型的適用于精密鈦合金零件除重熔層的方法是勢在必行。

發明內容

本發明目的是提供一種去除重熔層的方法，具體是一種去除精密鈦合金零件表面的重熔層的方法。

本發明提供一種精密鈦合金零件除重熔層的方法，其特征在于：采用化學法去除精密鈦合金零件表面的重熔層，化學法的槽液配方為50~75g/L?HF、60~75g/L?Fe(NO₃)₃、0.1~0.5g/L?C₁₂H₂₅·C₆H₄SO₃H、5~15g/L尿素和6~10g/L鈦，室溫條件下腐蝕3~5min。

本發明提供的精密鈦合金零件除重熔層的方法，其精密鈦合金零件為公差≤0.012mm的高精度零件。

本發明提供的精密鈦合金零件除重熔層的方法，其精密鈦合金材料為TC4、TC6、TA15等。

????本發明的反應機理為：

氫氟酸對鈦合金來說，它是超過其它任何酸的強腐蝕劑。在室溫的氫氟酸溶液中，鈦就能被腐蝕，隨著酸濃度增加，腐蝕速度會明顯增大，其反應如下：

2Ti+6HF=2TiF₃+3H₂↑

硝酸鐵是一種氧化劑，是溶液內Fe³⁺的來源。它離解產生的NO^3-，與H⁺結合生成硝酸，并和鈦反應：

3Ti+?10HNO₃=3TiO(NO₃)₂+5H₂O+4NO↑

反應不放出氫氣，而是一氧化氮。這是因為硝酸的強烈氧化，使氫氣隨即被氧化成水的緣故。反應在金屬表面生成不溶于硝酸TiO(NO₃)₂保護膜，使反應停止，發生鈍化。同時，硝酸能提高零件表面的光潔度。在有硝酸存在的情況下，鈦與氫氟酸反應生成4價鈦離子：

Ti+4HF=TiF₄+2H₂↑

此時的氫氣隨即被硝酸所氧化，生成水，從而減少了氫增量：

3H₂+?2HNO₃=?4H₂O+2NO↑

鈦與硝酸反應生成的鈍化膜TiO(NO₃)₂使反應速度降低，該膜可被氫氟酸溶解：

TiO(NO₃)₂+4HF=4TiF₄+?2HNO₃+H₂O

鈍化膜溶解后，鈦基體又被暴露于酸中，化學反應不斷進行下去。鈦在氫氟酸、硝酸混酸中的總反應式為

3Ti+12HF+4HNO₃=3TiF₄+8H₂O+4NO↑

十二烷基苯磺酸鈉C₁₂H₂₅·C₆H₄SO₃H即是一種緩蝕劑，也是一種潤濕劑。

尿素能與反應生成的NO反應，以排除NO。