专利名称：钛合金的化学蚀刻制备工艺及该工艺所用蚀刻药剂的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种钛合金的化学蚀刻工艺及该工艺所用蚀刻药剂。
背景技术：
现有的制造钛合金多孔表面层的方法，如烧结法制造钛珠粒层、等离子喷涂钛合金微孔结构等方法，均需要将钛合金基体进行高温处理，但是高温处理会改变钛合金的晶体结构，从而降低基体的疲劳强度，使钛合金工件的使用寿命缩短。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的在于提供一种基体无需高温处理、工艺简单可靠、生产成本低廉、微孔及花纹的图案可精确设计、产品光洁美观的钛合金的化学蚀刻制备工艺及该工艺所用蚀刻药剂。
为达到上述目的，本发明的技术解决方案为一种钛合金的化学蚀刻制备工艺，该工艺包括以下步骤(一)将钛合金工件清洗除油；(二)在所述钛合金工件表面喷涂塑料保护层；(三)在所述塑料保护层上雕刻出微孔；(四)化学腐蚀上述微孔将上述塑料保护层上雕刻有微孔的钛合金工件浸入硝酸和氢氟酸的混合酸溶液中，使所述微孔处的钛合金工件表面被腐蚀，从而在钛合金工件表面上蚀刻出微孔。
(五)脱除残余的塑料保护膜。
进一步，所述塑料保护层为环氧树脂或呋喃树脂或聚四氟乙烯。
进一步，所述塑料保护层的厚度为50-70微米。
进一步，所述混合酸溶液为重量含量为20-50％的硝酸及重量含量为3-15％的氢氟酸按1∶1.0-1∶3的体积比混合而成。
进一步，所述混合酸溶液的温度为35-50℃。
进一步，所述钛合金工件表面的微孔花纹的深度为200-500微米。
进一步，所述钛合金工件表面的微孔为穿透该工件的通孔。
进一步，在所述步骤(五)中，将所述蚀刻出微孔花纹后的钛合金工件放入塑料容器中，倒入酸性脱塑剂，浸泡后用稀碱水冲洗，然后用铁刷除去残余的塑料保护层，再用清水冲洗。
一种上述权利要求1至8中任一方法所用的蚀刻药剂，其特征在于，所述蚀刻药剂为重量含量为20-50％的硝酸及重量含量为3-15％的氢氟酸按1∶1.0-1∶3的体积比混合得到的混合液。
采用上述工艺后，在蚀刻过程中，钛合金工件不需高温处理，并且工艺简便可靠，所雕刻的微孔和花纹的图案可以精确设计，生产成本低廉、产品光洁美观；另外，由于所述蚀刻药剂为重量含量为20-50％的硝酸及重量含量为3-15％的氢氟酸按1∶1.0-1∶3的体积比混合得到的混合液，该浓度的混合液腐蚀速度快、混合液不需升温太高，略高于常温即可，因此对钛合金工件的性能影响很小；采用上述工艺，可在钛合金工件表面得到任意需要的花纹图案；另外，由于钛合金特殊的晶体结构使得钛合金工件用常用的机械加工方法来加工会影响其机械性能，采用上述制备工艺增加蚀刻时间或在钛合金工件两个对应面的同一位置同时蚀刻则可得到通孔，解决了在钛合金工件上加工通孔的问题。
具体实施例方式实施例1本发明钛合金的化学蚀刻制备工艺包括以下过程(一)工件的清洗除油为使钛合金工件表面喷涂的塑料保护层牢固可靠，工件需经过硷水清洗，彻底除去表面油污后再用清水冲洗，然后自然干燥；(二)喷涂塑料保护层用粉末喷涂机将环氧树脂喷涂在待蚀刻的上述清洁过的钛合金工件表面，喷涂厚度为50-70微米；(三)使用激光雕刻机，按照设计好的花纹，在钛合金工件表面的塑料保护层上打出花纹，使花纹部分的塑料保护层去除形成微孔，无数微孔形成设计好的花纹，使钛合金工件基体裸露出来，在塑料保护层上雕刻出花纹微孔以便于化学蚀刻；(四)化学蚀刻微孔将重量含量为65％的硝酸(HNO3)用蒸馏水稀释为20％，将重量含量为40％的氢氟酸(HF)用蒸馏水稀释为7％，将上述20％的硝酸和6％的氢氟酸按体积比为1∶1.5混合，即得到混合酸，将上述塑料保护层上刻有微孔花纹图案的钛合金工件浸入所述混合酸中，使混合酸的温度保持在35℃，经12分钟即可在钛合金工件表面上蚀刻出微孔花纹，花纹的深度取决于蚀刻时间，时间越长、深度越深，花纹的深度一般控制在200-500微米，蚀刻后的工件立即用清水冲洗；(五)脱除塑料保护膜将上述蚀刻后的工件放入塑料容器中，倒入酸性脱塑剂，该酸性脱塑剂为北京爱尔斯姆公司生产，浸泡5-10分钟，用稀碱水冲洗后，用铁刷除去残余的塑料保护层，再用清水冲洗，自然干燥后转入洁净室。
实施例2本发明钛合金的化学蚀刻制备工艺包括以下过程(一)工件的清洗除油；(二)喷涂塑料保护层用粉末喷涂机将环氧树脂喷涂在待蚀刻的上述清洁过的钛合金工件表面，喷涂厚度为50-70微米；(三)使用激光雕刻机，按照设计好的花纹，在钛合金工件表面的塑料保护层上打出花纹，使花纹部分的塑料保护层去除形成微孔，使钛合金工件基体裸露出来，在塑料保护层上雕刻出花纹微孔以便于化学蚀刻；(四)化学蚀刻微孔将重量含量为65％的硝酸(HNO3)用蒸馏水稀释为50％，将重量含量为40％的氢氟酸(HF)用蒸馏水稀释为12％，将上述50％的硝酸和12％的氢氟酸按体积比为1∶2混合，即得到混合酸，将混合酸喷淋到上述塑料保护层上刻有微孔花纹图案的钛合金工件上，使混合酸的温度保持在40℃左右，经8分钟即可在钛合金工件表面上蚀刻出微孔花纹，花纹的深度取决于蚀刻时间，时间越长、深度越深，花纹的深度一般控制在200-500微米，蚀刻后的工件立即用清水冲洗；(五)脱除塑料保护膜将上述蚀刻后的工件放入塑料容器中，倒入酸性脱塑剂，该酸性脱塑剂为北京爱尔斯姆公司生产，浸泡5-10分钟，用稀碱水冲洗后，用铁刷除去残余的塑料保护层，再用清水冲洗，自然干燥后转入洁净室。
实施例3本发明钛合金的化学蚀刻制备工艺包括以下过程(一)工件的清洗除油；(二)喷涂塑料保护层用粉末喷涂机将聚四氟乙烯喷涂在待蚀刻的上述清洁过的钛合金工件表面，喷涂厚度为50-70微米；(三)使用激光雕刻机，按照设计好的花纹，在钛合金工件表面的塑料保护层上打出花纹，使花纹部分的塑料保护层去除形成微孔，使钛合金工件基体裸露出来，在塑料保护层上雕刻出花纹微孔以便于化学蚀刻；(四)化学蚀刻微孔将重量含量为65％的硝酸(HNO3)用蒸馏水稀释为30％，将重量含量为40％的氢氟酸(HF)用蒸馏水稀释为10％，将上述30％的硝酸和10％的氢氟酸按体积比为1∶3混合，即得到混合酸，将上述塑料保护层上刻有微孔花纹图案的钛合金工件浸入所述混合酸中，使混合酸的温度保持在36℃左右，经10分钟即可在钛合金工件表面上蚀刻出微孔花纹，花纹的深度取决于蚀刻时间，时间越长、深度越深，花纹的深度一般控制在200-500微米，蚀刻后的工件立即用清水冲洗；(五)脱除塑料保护膜将上述蚀刻后的工件放入塑料容器中，倒入酸性脱塑剂，该酸性脱塑剂为北京爱尔斯姆公司生产，浸泡5-10分钟，用稀碱水冲洗后，用铁刷除去残余的塑料保护层，再用清水冲洗，自然干燥后转入洁净室。
另外，在上述工艺过程中，可在钛合金工件表面得到任意需要的花纹图案，并且蚀刻时间足够长时或在钛合金工件两个对应面的同一位置同时蚀刻则可得到通孔，解决了在钛合金工件上加工通孔的问题。
权利要求
1.一种钛合金的化学蚀刻制备工艺，其特征在于，该工艺包括以下步骤(一)将钛合金工件清洗除油；(二)在所述钛合金工件表面喷涂塑料保护层；(三)在所述塑料保护层上雕刻出微孔；(四)化学腐蚀上述微孔将上述塑料保护层上雕刻有微孔的钛合金工件浸入硝酸和氢氟酸的混合酸溶液中，使所述微孔处的钛合金工件表面被腐蚀，从而在钛合金工件表面上蚀刻出微孔。(五)脱除残余的塑料保护膜。
2.如权利要求1所述的钛合金的化学蚀刻制备工艺，其特征在于，所述塑料保护层为环氧树脂或呋喃树脂或聚四氟乙烯。
3.如权利要求2所述的钛合金的化学蚀刻制备工艺，其特征在于，所述塑料保护层的厚度为50-70微米。
4.如权利要求1所述的钛合金的化学蚀刻制备工艺，其特征在于，所述混合酸溶液为重量含量为20-50％的硝酸及重量含量为3-15％的氢氟酸按1∶1.0-1∶3的体积比混合而成。
5.如权利要求1所述的钛合金的化学蚀刻制备工艺，其特征在于，所述混合酸溶液的温度为35-50℃。
6.如权利要求1所述的钛合金的化学蚀刻制备工艺，其特征在于，所述钛合金工件表面的微孔花纹的深度为200-500微米。
7.如权利要求1所述的钛合金的化学蚀刻制备工艺，其特征在于，所述钛合金工件表面的微孔为穿透该工件的通孔。
8.如权利要求1所述的钛合金的化学蚀刻制备工艺，其特征在于，在所述步骤(五)中，将所述蚀刻出微孔花纹后的钛合金工件放入塑料容器中，倒入酸性脱塑剂，浸泡后用稀碱水冲洗，然后用铁刷除去残余的塑料保护层，再用清水冲洗。
9.一种上述权利要求1至8中任一方法所用的蚀刻药剂，其特征在于，所述蚀刻药剂为重量含量为20-50％的硝酸及重量含量为3-15％的氢氟酸按1∶1.0-1∶3的体积比混合得到的混合液。
全文摘要
本发明公开了一种钛合金化学蚀刻微孔、花纹和孔洞制备工艺及该工艺所用蚀刻药剂，该工艺包括以下步骤首先将钛合金工件清洗除油，然后在所述钛合金工件表面喷涂塑料保护层，再在所述塑料保护层上雕刻出微孔，然后化学腐蚀上述微孔，最后脱除残余的塑料保护膜。采用上述工艺，在蚀刻过程中，钛合金工件不需高温处理，并且工艺简便可靠，所雕刻的微孔和花纹的图案可以精确设计，生产成本低廉、产品光洁美观；另外，由于所述蚀刻药剂为重量含量为20－50％的硝酸及重量含量为3－15％的氢氟酸按1∶1.0－1∶3的体积比混合得到的混合液，该浓度的混合液腐蚀速度快、混合液不需升温太高，略高于常温即可，因此对钛合金工件的性能影响很小。
文档编号C23G1/20GK1757794SQ20051011527
公开日2006年4月12日 申请日期2005年11月15日 优先权日2005年11月15日
发明者周袭明 申请人:北京茵普兰科技发展有限公司