[發明專利]一種γ-鈦鋁基金屬間化合物的化銑溶液及化銑方法

有效

• 申請號: 201310598193.0
• 申請日: 2013-11-22
• 公開（公告）號: CN103556151A
• 公開（公告）日: 2014-02-05
• 發明（設計）人: 趙煥;劉建國;管勇;趙麗娜;李慶鵬;嚴川偉
• 申請（專利權）人: 中國科學院金屬研究所
• 主分類號: C23F1/04
• 分類號: C23F1/04;C23F1/30
• 代理公司: 沈陽優普達知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 21234
• 代理人: 張志偉

技術領域

本發明涉及化學銑切加工領域，特別是一種γ-鈦鋁基金屬間化合物材料的化學銑切溶液及化學銑切方法。

背景技術

鈦鋁金屬間化合物材料是目前備受矚目的一類輕質高溫材料。γ-鈦鋁基合金的密度為3.7～3.9g/cm³，不到鎳基高溫合金的一半，高溫性能、抗蠕變性與鎳基高溫合金接近，最高使用溫度可達到950℃，可以填補鈦合金和鎳基高溫合金的使用空白，一定溫度范圍內替代密度較大的鎳基高溫合金，有效實現零部件的減重，可用于航空航天、汽車等行業的耐高溫零部件或者超高速飛行器的殼體等，被認為是最有應用潛力的新一代輕質耐高溫結構材料。2007年，美國波音公司宣布，787民用客機使用GE公司的發動機中后兩級葉片使用鈦鋁合金，減輕發動機質量363kg，這是鈦鋁合金在航空航天領域上的重大應用，也推動了全球鈦鋁基合金的應用研究熱潮。

γ-鈦鋁具有正方點陣結構，在任何溫度下都呈有序結構，因此室溫塑性極低，硬度較高，具有本征脆性的鈦鋁基金屬間化合物能否作為高溫結構材料得到大范圍應用，其強韌化改性是基礎，先進的成形加工技術也是需要解決的關鍵問題之一，目前鈦鋁金屬間化合物多采用鑄造成型，化學銑切加工在上述工序后的小余量去除上有著不可取代的優勢。

化學銑切也叫腐蝕加工，是利用酸、堿、鹽等化學溶液對金屬產生化學反應，使金屬溶解，改變工件尺寸和形狀（或表面性能）的一種加工方法。目前，鈦合金和鋁合金的化銑加工已經成為航空航天零部件成形的可靠加工方法，有關鈦鋁金屬間化合物的化學銑切加工還未見報道。鈦鋁金屬間化合物有2～3種主要組成元素。材料的組織結構和腐蝕性能均與鈦合金和鋁合金有很大不同，傳統的鈦合金或鋁合金化銑工藝不能適用于γ-鈦鋁基金屬間化合物。

發明內容

本發明的目的在于提供一種γ-鈦鋁基金屬間化合物材料的化學銑切溶液及化學銑切方法，替代機械加工用于調節零部件的余量，生產效率高，成品率高，且工藝設備簡單，易于操作和控制。

本發明的技術方案是：

一種γ-鈦鋁基金屬間化合物的化銑溶液，化銑溶液成份為：氫氟酸3～20wt%，鹽酸0～10wt%，硝酸8～30wt%，冰乙酸1～3wt%，緩蝕劑0.1～5g/L，鈦離子0～100g/L，鋁離子0～80g/L，其余為水。

所述的γ-鈦鋁基金屬間化合物的化銑溶液，化銑溶液成份優選為：氫氟酸8～14wt%，鹽酸5～8wt%，硝酸18～25wt%，冰乙酸1～3wt%，緩蝕劑1～3g/L，鈦離子20～50g/L，鋁離子20～50g/L，其余為水。

所述的γ-鈦鋁基金屬間化合物的化銑溶液，緩蝕劑為磷酸二氫鈉、磷酸氫二鈉、偏磷酸鈉、多聚磷酸鈉、重鉻酸鈉、吐溫、直鏈烷基苯磺酸鈉、十二烷基硫酸鈉、十二烷基磺酸鈉、二辛基琥珀酸磺酸鈉、十二烷基苯磺酸、十二烷基苯磺酸鹽、硫脲、二苯硫脲、尿素、糠醛、肉桂醛、丁炔二醇、溴代十六烷基吡啶、2-苯基吡啶、聚乙二醇辛基苯基醚、亞甲基四胺、六氟磷酸銨中的一種或兩種以上。

所述的γ-鈦鋁基金屬間化合物的化銑溶液，鈦離子以金屬鈦、鈦合金或鈦鋁金屬間化合物的粉末或者顆粒形式加入。

所述的γ-鈦鋁基金屬間化合物的化銑溶液，鋁離子以金屬鋁、鋁合金或鈦鋁金屬間化合物的粉末或者顆粒形式加入。

所述化銑溶液的γ-鈦鋁基金屬間化合物的化銑方法，包含以下步驟：

(1)將需要進行化銑加工的γ-鈦鋁基金屬間化合物材料去除表面灰塵和油污；

(2)將洗凈的零部件浸沒化銑溶液中，在35～60℃下進行化銑加工，達到要求尺寸后馬上將零部件取出，用40～50℃溫水清洗去除表面殘留化銑溶液；

(3)將化銑后的零部件浸沒在除灰溶液中3～10min進行除灰處理；

(4)除灰結束的零部件用40～50℃溫水清洗去除表面殘留除灰溶液，再用70～80℃的熱水清洗干凈并吹干。

所述的γ-鈦鋁基金屬間化合物的化銑方法，步驟(1)中，用清水洗去表面灰塵，用乙醇或丙酮洗去表面油污，再用清水清洗干凈并吹干。

所述的γ-鈦鋁基金屬間化合物的化銑方法，步驟(2)中，化銑速率為0.01～0.04mm/min。

所述的γ-鈦鋁基金屬間化合物的化銑方法，步驟(3)中，除灰溶液成份為質量分數20%～50%的硝酸溶液。

所述的γ-鈦鋁基金屬間化合物的化銑方法，按原子百分比計，γ-鈦鋁基金屬間化合物的成份為：Ti-(45～50)%Al-(1～12)%M，M為V、Cr、Mn、Nb、Ta、W、Mo合金元素中的一種或兩種以上。