专利名称：除钛合金污染层溶液的制作方法
技术领域：
本发明属于化学腐蚀技术领域。
现代航空工业的发展要求设计制造公差精密的整体加强构件，按空气动力学及应力分布要求的变截面或曲面零件，还有日益采用强度高、比重轻、物理和机械性能好的特种金属材料，如钛合金，这些都给普通切削方法带来很大困难。
如钛合金在常压热处理过程里因高温氧化形成晶粒粗大的富α相组成的污染层，质地坚硬很难切削，在950℃模锻的钛合金叶片，测定其污染层最外层显微硬度换算成Rc达59，而基体硬度仅Rc36。污染层在叶片型面的加工余量范围内，采用一般的机械加工方法很难“啃动”。
化学铣削不受零件形状复杂性限制，也不受零件硬度、强度等限制，化学铣削量波动范围一般可达±0.05mm，可以代替机械加工除去精密或半精密锻造零件的加工余量。所以用化学铣削除掉污染层改善零件表面的切削加工性能，去除部分加工余量有很大意义。
BT3-1钛合金属于α+β钛合金，化学铣削β和α+β钛合金相当困难，选择一个合适的腐蚀溶液很有必要。性能良好的腐蚀溶液的标准有两个方面，一是能够均匀地和以适当的稳定速率铣削金属表面而不影响零件的尺寸公差；二是在温度和浓度差别较大的范围内都能够有效地进行铣削。如果经化学铣削后，零件表面出现点状腐蚀、晶间腐蚀或表面粗糙等，这说明化学铣削不成功。
本发明的溶液是采用硝酸、氢氟酸加上两种添加剂配制而成。氢氟酸采用HF(42％)，硝酸HNO3(65～68％)1号添加剂为H3Po4(85％)。
2号添加剂为碳酰胺衍生物。其用量为HF(42％)50ml/l～150ml/l；HNO3(65～68％)100ml/l～300ml/l；1号添加剂H3Po4(85％)80ml/l～200ml/l；2号添加剂碳酰胺衍生物15g/l～40g/l；余量为水。
本发明的溶液采用一般方法均匀混合而成。通过正交试验优选出本发明腐蚀溶液配方为氢氟酸HF(42％) 120ml/L硝酸HNO3(65～68％) 260ml/L1号添加剂H3Po4(85％) 160ml/L2号添加剂碳酰胺衍生物25g/L余量为水。
使用本发明，首先依以上配方配制好溶液，装在处理槽中，然后将钛合金件进行化学除油，除去表面油污等，将去油后的钛合金件装筐，整齐摆放，不允许相互重叠，在钛合金件下槽前准备一个试样(和待腐蚀件状态相同)，测量某位置尺寸，腐蚀几分钟后取出，再取该位置尺寸，得出腐蚀速度，从而算出去掉污染层的时间，然后依算出的时间将钛合金件放入处理槽中腐蚀，出槽后先后用热水和冷水洗干净，然后将工件吹干后装箱。
本发明能够彻底除掉钛合金污染层，解决了钛合金拉铣削加工的关键，使钛合金使用成为现实，同时可使机械加工效率显著提高，拉刀使用寿命明显增加。
氢氟酸HF(42％)70ml/L硝酸HNO3(65～68％) 150ml/L1号添加剂H3Po4(85％)100ml/L2号添加剂碳酰胺衍生物 25g/L余量为水试样准备将BT3-1棒材加热到870℃保温1h随炉冷至650℃，保温2h空冷，加工成直径为65mm的圆片。
试验结果腐蚀速度与溶液温度关系钛合金的化学铣削是化学反应过程，因此腐蚀溶液温度影响钛合金的溶解速度，溶液温度越高，钛合金的溶解速度也越快，结果见表1表1在不同温度腐蚀溶液里腐蚀速度
铣削均匀性钛合金化学铣削是用化学方法代替机械方法除去污染层及加工余量，所以化学铣削均匀性是非常重要的，否则会影响零件的尺寸和形状，在试验里每次在试片上测量5个点，其最大铣削量之差称为不均匀度。
表2腐蚀溶液铣削均匀性情况
腐蚀溶液温度比较高，反应更激烈，产生气体较多冲刷试片，影响铣削均匀性。
时间按污染层深度而定，溶液温度控制在45℃～65℃，温度过低腐蚀速度慢，温度过高反应太激烈，甚至放出有毒的NO2气体污染环境。
检查腐蚀后试样有无晶间腐蚀现象由于使用的腐蚀溶液是强酸溶液，有必要检查腐蚀后有无晶间腐蚀，试样用德国产欧波同光学显微镜检查。
两个试样，其腐蚀深度分别是0.110mm和0.166mm，经检查都没有发现晶间腐蚀现象。
表面光洁度变化腐蚀后的零件表面光洁度直接影响零件的表面质量和使用量，所以检查腐蚀前后的试样表面光洁度变化很重要，试样呈圆柱状，测定两端面的粗糙度，用德国产T4000表面粗糙度检查仪进行测量。
表3化学铣削前后表面光洁度变化
从结果可以看出使用的腐蚀溶液有整平作用。
权利要求
1.一种除钛合金污染层溶液，其特征在于该溶液是采用氢氟酸、硝酸及两种添加剂配制而成，其用量为氢氟酸HF(42％)50ml/l～150ml/l；硝酸HNO3(65～68％)100ml/l～300ml/l；1号添加剂为磷酸H3Po4(85％)80ml/l～200ml/l；2号添加剂为碳酰胺衍生物15g/l～40g/l，余量为水，其配制方法采用一般方法均匀混合而成。
2.根据权利要求1所述的除钛合金污染层溶液，其特征在于该溶液的优选配方为氢氟酸HF(42％) 120ml/L硝酸HNO3(65～68％) 260ml/L1号添加剂H3Po4(85％) 160ml/L2号添加剂碳酰胺衍生物25g/L余量为水。
全文摘要
一种除钛合金污染层溶液采用氢氟酸、硝酸和两种添加剂配制而成,其用量为氢氟酸HF(42%):50ml/l～150ml/l;硝酸HNO
文档编号C23F1/26GK1352321SQ0113338
公开日2002年6月5日 申请日期2001年10月31日 优先权日2001年10月31日
发明者张叶盛, 王学连, 韩立夫 申请人:沈阳黎明航空发动机集团公司