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    钛合金铸件表面处理技术之酸洗

    发布时间:2021-06-11 10:13:30 丨 浏览次数:

    1.原材料及工艺设备

      配置酸洗的材料如下:

      表1  配制溶液的原料

    钛合金铸件表面处理技术之酸洗(图1)

      工艺设备:

      酸洗槽可由不锈钢焊接而成,内衬硬聚氯乙烯塑料板或者直接用硬聚氯乙烯塑料槽。

      酸洗槽应配有冷却装置,有温度要求的酸洗槽应安装温度显示器。

      为防止酸洗液挥发,酸洗槽应加盖和安装抽风排气系统。

      所用挂具、挂篮和夹具,应用钛合金材料或带有保护涂料的不锈钢制成或硬聚氯乙烯塑料板焊接而成。

      可用对流型或其他合理结构的干燥箱,在最高温度105℃下快速烘干铸件。

      2.工艺流程及要求

      可采用以下铸件酸洗工艺流程:喷砂去除氧化皮→有机溶剂清洗→冷水中冲洗→酸洗→冷水中冲洗→流动冷水中冲洗→喷淋→干燥→质量检验。

      铸件表面的油脂、油及其他污物,可用汽油、工业乙醇和丙酮等溶剂进行清洗。酸洗后手印的污染,可用体积比为1∶1的丙酮和丁醇混合液去除,再用工业乙醇清洗,并用干净的无毛布将溶液擦干,不得挥发干。

      3.酸洗成分

      对合金铸件,一般选用成分1酸洗液。对某些耐腐蚀钛合金,也可选用腐蚀速率较高的成分⒉酸洗液。

      表2  酸洗液化学成分

    钛合金铸件表面处理技术之酸洗(图2)

      4.酸洗操作

      酸洗时,应上下移动或摆动铸件,使酸液与铸件处于相对运动中;应监测酸液温度,防止超温。

      根据酸洗减薄量来确定酸洗时间。开始酸洗时,1min~5min之内取出,用水冲洗后测量厚度,以便控制酸洗时间,也可采用质量损失法测定腐蚀速率来确定酸洗时间。

      测定腐蚀速率时,采用尺寸为(64~76)mm×(64~76)mm×(0.4~1.2) mm的相同状态、相同材料钛合金试片,酸洗时间为15min,双面腐蚀时按公式(1)计算。

    钛合金铸件表面处理技术之酸洗(图3)

      酸洗后再水洗。水洗温度为冷水室温以下、温水30℃~60℃。清洗水电阻率≥1200Ω·cm(25℃)、总可溶性固体(TDS)≤600mg/L,pH值5.5~8.5(一般自来水要求),测定方法按GB/T 5750.1执行。应保证有充分的水流入清洗槽,在清洗最后阶段应冲洗,以保证铸件表面不受污染。

      用清洁无油的干燥压缩空气吹干,或在烘箱内烘干。戴上清洁的手套卸下铸件,用干净的包装材料保护铸件。

      5.酸洗溶液成分要求

      配制溶液时,按配比加入化学药品,配制完成后需搅拌均匀。槽液的深度一般不超过槽深的三分之二。

      应定期进行分析酸溶液中钛离子浓度,间隔周期一般不超过4周,分析方法可采用电感耦合等离子原子发射光谱仪分析。

      根据溶液的分析结果对溶液进行调整。调整时按3.酸洗成分规定的成分,加够各组分损耗后的需加量,然后搅拌均匀。

      若酸洗液中钛离子含量>25 g/L且酸洗速率不能满足需求时应报废酸洗液。报废酸洗液应装人密封容器内运至有资质的专业机构进行处理,不应自行处理排放。

      6.酸气净化

      酸洗过程中产生的酸气,在排入大气前应净化处理,达到环境排放标准方可排放。

      7.酸洗质量

      外观质量

      酸洗过的铸件表面质量应百分之百目视检查,表面应光滑、具有金属光泽或呈银白色、灰白色。

      铸件表面不应有麻坑等过腐蚀缺陷或未酸洗掉的斑点。

      铸件表面不应有油污、手印、印章痕迹和笔迹。

      铸件表面不应有压坑、碰伤、划伤等机械损伤。

      氢含量及增氢

      在保证槽液成分和规定温度的情况下,酸洗不应超过规定时间,以避免更多地增氢。应定期进行增氢量的检查。退火ZTC4合金试片厚度为1mm~1.5mm,重约0.3g,每面酸洗0.025mm时增氢量不得超过0.003%。当增氢量超过0.003%时,应立即停止生产,查找原因。

      测氢试样1片~3片(根),试样尺寸为3 mm×3 mm×(10~20)mm(或直径为3mm,长度为10mm~20 mm),试样应与酸洗铸件的材料、批次、状态相同,并应经过相同的酸洗工艺过程,也可从酸洗后的铸件上切取相同尺寸的试样。

      每批酸洗后的铸件均应测定氢含量,或按相关技术文件执行,测定方法按GB/T 4698.15执行。

      酸洗后的氢含量应符合GB/T 6614或需方技术条件。当氢含量超过规定且在0.0125%~0.025%范围内时,可按表3规定的制度对铸件进行真空除氢退火,其他氢含量的铸件保温时间由试验确定。

      表3 真空除氢退火

    钛合金铸件表面处理技术之酸洗(图4)

      α层

      酸洗后的铸件表面的α层应全部清除。

      检查α层的试样取样位置按相关技术文件执行。

      α层的检查用金相法或显微硬度法。

      酸洗后的铸件表面有残余α层时,应重新酸洗,直到全部清除。

      检查测试

      表面粗糙度均匀并且无氧化层,无喷砂碎片,无变色,无油脂类材料,无指纹和其他污染物。

      浸入电阻率不低于50Ω·m的纯水中数秒,从水中拿出之后,表面没有水膜破散。

      如出现上述状况,应重新进行清洗。

      铸件在喷砂过程中不能发生变形。

      喷砂所用的喷砂材料应进行定期检查以确保其满足要求。


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