钛合金酸洗工艺与设备的研究.pdf

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1、学术钛合金酸洗工艺与设备的研究有限公司一李佳云摘要：酸洗也称为除灰、除渍及光化处理。钛合金工件在在铸造过程中会在工件表面形成一层不溶I生的氧化物层，这层氧化物，只是附着在工件表面上的一层疏松组织，必须采用酸洗的方法将其清除。酸洗也可称为酸出光，在很多行业标准中都是采用酸出光这一称谓。本文首先对酸洗的理论进行概述，其次提出一种钛合金的酸洗工艺．并结合该酸洗工艺对酸洗设备进行研究与分析，最后分析酸洗过程中易出现的问题，并提出相应的解决办法。1．酸洗的理论概述2．钛合金的酸洗工艺及设备酸洗时把铸件放入特定的酸洗框中，框的1．1．酸洗的内涵钛及钛合金由

2、于其具有良好的耐腐蚀性、材料一般为PVC材料。为了达到酸洗的效果，酸洗包括：酸浸、酸洗和酸沾。较高的工作温度范围、比强度高，铸造可直接有时根据不同结构的铸件还需设计不同的酸洗1．1．t．酸浸：将金属浸泡在酸液中，长时形成各种形状和尺寸的近净尺寸或净尺寸的结工装用来悬挂或支撑钛合金铸件，然后用升降间浸泡，清除较厚的氧化物。如冷轧前热轧钢构件等优点，其广泛应用于航空航天，化工等机吊入酸洗槽中进行酸洗。酸洗过后一般要进板酸浸脱除轧制过程中产生的鳞皮和氧化皮。行业。行水冲洗和水浸洗，同时伴有压缩空气搅拌，1．1．2．酸洗：用于金属设备除垢，也用于2．1

3、．钛合金的酸洗工艺以洗掉酸洗时钛合金铸件表面的酸液和残留物。不需要长时间用酸浸泡，就可以清除的金属氧由于钛及钛合金零件在生产过程中表面会为了使铸件水洗时洗的干净彻底，可以把水冲化物。如进行电镀、涂装、磷化前氧化皮和锈出现氧化层或其它污物，并且零件表面的氧化洗槽和水浸洗槽设计成逆流漂洗(见图1)。由的清除，钛表层氧化物的去除。层对零件的性能可靠性也有一定的影响，所以于水源从B槽进入，A槽排出，所以逆流漂洗时1．1．3．酸沾：金属件在加工和短时存放过一般在喷砂工序后铸件需进行酸洗。酸洗不仅先把铸件放入A槽清洗，再进入B槽浸洗。水程中，可能在表面生成

4、一层很薄的氧化物层，能去除钛及钛合金零件表面的氧化层和其它污浸洗过后还需进行一道去离子水清洗工序，以这时只需要用浓度较小的酸溶液在金属表面擦物，还可以根据技术要求的壁厚去除少量的钛免自来水中的存在的有机物离子与钛发生反应拭就可除去氧化物层。如焊接或热加工而在金和钛合金材料[5]。如果酸洗质量达不到预期的生成沉淀。属表面产生的变色部分和氧化皮的清除。要求，会给后续加工带来极大的影响。所以，1．2．酸洗原理酸洗过程必须严格按照工艺要求进行处理。1．2．i．溶解作用钛可与盐酸、硝酸、氢氟酸等各种酸发生金属表面氧化层中各种溶于酸的氧化物与反应，由于硝酸

5、盐溶解度大，同时硝酸又具有口‘1一酸发生化学反应，生成溶于水的金属盐而溶解定的氧化性，因此它对氧化物的溶解性较强。．．-：-●于酸溶液内从而去除氧化层表皮，这种作用，一些用盐酸溶不了的金属氧化物和垢物，常用；：}；、l；一般称作溶解作用。硝酸溶液来进行酸洗。所以钛合金的酸洗选用i．2．2．机械剥离作用硝酸配氢氟酸来进行。酸洗液中硝酸与氢氟酸金属表面氧化层中除各种氧化物外，还夹的配比要达到15：l以上[5]。钛与酸反应公式杂着部分的金属单质，并且氧化层具有多孔性，如下：酸溶液通过氧化层的孔隙和裂缝与氧化层中的3Ti+4HNO3+4H20=3H4T

6、iO4+4NO(1)金属单质或基体单质作用，并相应产生大量的3Ti+4HNO3+H2O=3H2TiO3+4NO(2)氢气。由这部分氢气产生的膨胀压力，就可以Ti+8}INO3：Ti(NO3)4+4NO2+4H20(3)把氧化层从金属表面上剥离下来。这种通过反Ti+4}1NO3=Ti(NO3)2+2N02+2H2O(4)应产生氢气的膨胀压力把氧化层剥离下来的作Ti+6HN03=TiO(N03)2+4NO2+3H20(5)用，一般称为机械剥离作用。Ti+4HF=TiF4+2H2(6)图l逆流渫洗i．2．3．还原作用2Ti+6HF=2TiF4+3H2

7、2．2．钛合金的酸洗设备金属与酸作用时，首先产生氢原子。一部TiF4+2F一=[TiF6]2(7)由于酸洗的特殊性，酸洗一般在特定的酸分氢原子相互结合成为氢分子，促使氧化层的钛合金酸洗中酸洗时间和酸洗温度是比较洗槽中进行，也可在特制的塑料滚筒中进行。剥离；另一部分氢原子靠其化学活泼性及很强重要的工艺参数，酸洗过程中根据合金的成分酸洗槽的尺寸设计要根据酸洗产品的形状大小的还原能力，将高价金属的氧化物和高价金属和需酸洗的金属量，要严格控制好酸洗的时间和数量来进行，一般设计成长方体槽体(如图盐还原成易溶于酸溶液的低价金属氧化物及低和温度，不能超过规定

8、的参数范围，以免铸件2)，槽子内部材料一般为耐酸塑料材质，外部价盐。吸氢[5]。酸洗时间需根据零件工艺需要来确定。包裹不锈钢并喷涂防酸漆。20Mach