一種精密鈦合金零件除重熔層的方法技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)提供一種精密鈦合金零件除重熔層的方法，其特征在于，采用化學(xué)法去除精密鈦合金零件表面的重熔層，化學(xué)法的槽液配方為50~75g/LHF、60~75g/LFe(NO3)3、0.1~0.5g/LC12H25·C6H4SO3H、5~15g/L尿素和6~10g/L鈦，室溫條件下腐蝕3~5min。本發(fā)明專利技術(shù)具有如下優(yōu)點(diǎn)：操作簡(jiǎn)單、方便，設(shè)備簡(jiǎn)易，生產(chǎn)成本低廉、對(duì)基體不產(chǎn)生過(guò)腐蝕，工作效率提高5倍以上，且發(fā)明專利技術(shù)中的氫含量、表面腐蝕形貌、鈦離子嘗試等性能指標(biāo)均達(dá)到相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)文件的要求，所提供的方法生產(chǎn)出的零件尺寸精度和表面光度符合設(shè)計(jì)圖紙要求，合格率達(dá)100%，本發(fā)明專利技術(shù)應(yīng)用前景廣闊，可推廣至其它型號(hào)發(fā)動(dòng)機(jī)上使用。化學(xué)法是一種去除精密鈦合金零件重熔層的方法。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)涉及表面工程技術(shù)，具體是一種利用化學(xué)法去除精密鈦合金零件表面重熔層的技術(shù)。
技術(shù)介紹
鈦合金材料零件具有密度小、強(qiáng)度高、耐腐蝕等優(yōu)點(diǎn)，隨著飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)的不斷更新?lián)Q代，鈦合金材料在發(fā)動(dòng)機(jī)上應(yīng)用也越來(lái)越廣泛。由于鈦合金材料導(dǎo)熱性差，因此在零件進(jìn)行“線切割”加工過(guò)程中，因零件“走絲”時(shí)瞬間高溫，導(dǎo)致在表面形成一層致密的高溫氧化層——重熔層，該重熔層的厚度一般在O. 005、. 015_之間，零件需去除重熔層部位的公差僅為O. 012mm。重熔層膜層致密、硬度高，長(zhǎng)時(shí)間工作狀態(tài)下會(huì)在零件表面產(chǎn)生裂紋，降低零件抗疲勞性能，從而影響零件使用壽命。目前國(guó)內(nèi)主要采用鉗工打磨的方法來(lái)去除生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的重熔層。采用該方法·去除重熔層既費(fèi)時(shí)又費(fèi)工具，而且勞動(dòng)強(qiáng)度大，工作效率低，某些不易打磨的位置還易出現(xiàn)殘余的重熔層，導(dǎo)致產(chǎn)品的質(zhì)量無(wú)法保證，零件的報(bào)廢率達(dá)30%以上，這使得確定“重熔層清除工藝及加工流程”成了滯約生產(chǎn)的技術(shù)瓶頸難題。因此，研究一種新型的適用于精密鈦合金零件除重熔層的方法是勢(shì)在必行。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)目的是提供一種去除重熔層的方法，具體是一種去除精密鈦合金零件表面的重熔層的方法。本專利技術(shù)提供，其特征在于采用化學(xué)法去除精密鈦合金零件表面的重熔層，化學(xué)法的槽液配方為5(T75g/L HF、6(T75g/L Fe (NO3) 3>O.Γθ. 5g/L C12H25 · C6H4SO3H,5^15g/L 尿素和 6 lOg/L 鈦，室溫條件下腐蝕 3 5min。本專利技術(shù)提供的精密鈦合金零件除重熔層的方法，其精密鈦合金零件為公差^ 0.012mm的高精度零件。本專利技術(shù)提供的精密鈦合金零件除重熔層的方法，其精密鈦合金材料為TC4、TC6、TA15 等。本專利技術(shù)的反應(yīng)機(jī)理為 氫氟酸對(duì)鈦合金來(lái)說(shuō)，它是超過(guò)其它任何酸的強(qiáng)腐蝕劑。在室溫的氫氟酸溶液中，鈦就能被腐蝕，隨著酸濃度增加，腐蝕速度會(huì)明顯增大，其反應(yīng)如下2Ti+6HF=2TiF3+3H2 硝酸鐵是一種氧化劑，是溶液內(nèi)Fe3+的來(lái)源。它離解產(chǎn)生的NO3—，與H+結(jié)合生成硝酸，并和鈦反應(yīng)3Ti+ 10HN03=3Ti0 (NO3) 2+5Η20+4Ν0 反應(yīng)不放出氫氣，而是一氧化氮。這是因?yàn)橄跛岬膹?qiáng)烈氧化，使氫氣隨即被氧化成水的緣故。反應(yīng)在金屬表面生成不溶于硝酸TiO(NO3)2保護(hù)膜，使反應(yīng)停止，發(fā)生鈍化。同時(shí)，硝酸能提高零件表面的光潔度。在有硝酸存在的情況下，鈦與氫氟酸反應(yīng)生成4價(jià)鈦離子 Ti+4HF=TiF4+2H2 此時(shí)的氫氣隨即被硝酸所氧化，生成水，從而減少了氫增量3 + 2HNO3= 4H20+2N0 鈦與硝酸反應(yīng)生成的鈍化膜TiO(NO3)2使反應(yīng)速度降低，該膜可被氫氟酸溶解 TiO(NO3) 2+4HF=4TiF4+ 2HN03+H20 鈍化膜溶解后，鈦基體又被暴露于酸中，化學(xué)反應(yīng)不斷進(jìn)行下去。鈦在氫氟酸、硝酸混酸中的總反應(yīng)式為 3Ti+12HF+4HN03=3TiF4+8H20+4N0 十二烷基苯磺酸鈉C12H25 · C6H4SO3H即是一種緩蝕劑，也是一種潤(rùn)濕劑。尿素能與反應(yīng)生成的NO反應(yīng)，以排除NO。鈦為了保護(hù)合理的腐蝕速率，需要加入一定量的鈦來(lái)老化新配制的溶液。鈦的溶解會(huì)放出大量的熱，所以在溶解廢鈦屑來(lái)老化新配制的溶液時(shí)需要十分謹(jǐn)慎；必須少量地加入到冷的腐蝕液中去。而且腐蝕液的溫度不能超過(guò)55°C，否則將產(chǎn)生過(guò)多的氮的氧化物的現(xiàn)象，從而降低槽液中硝酸的極限濃度。本專利技術(shù)就是通過(guò)化學(xué)法除掉鈦合金零件在進(jìn)行機(jī)械加工時(shí)產(chǎn)生“重熔層”，除重熔層操作簡(jiǎn)單、設(shè)備簡(jiǎn)易，生產(chǎn)成本低廉、對(duì)基體不產(chǎn)生過(guò)腐蝕，氫含量、表面腐蝕形貌、鈦離子嘗試等性能指標(biāo)均達(dá)到相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)文件的要求。去除重熔層的腐蝕速度易控制，一般控制在(Γ5)μπι/π η，具有可操作性，每批控制裝槽量30件/槽。腐蝕過(guò)程中每間隔Imin抖動(dòng)一次零件，并進(jìn)行抽檢，隨著時(shí)間的延長(zhǎng)，要加快測(cè)量的頻率，每l(Tl5s檢查一次，如合格，立即出槽。首槽除重熔層時(shí)間總和即為該批零件除重熔層時(shí)間。生產(chǎn)前、后均要通過(guò)“塞尺”等測(cè)具對(duì)零件100%進(jìn)行檢查，以初步確定零件腐蝕時(shí)間。通端過(guò)，止端不過(guò)即為合格，到目前為止生產(chǎn)的零件均100%合格發(fā)出。該項(xiàng)目應(yīng)用前景廣闊，目前已經(jīng)推廣至其它型號(hào)發(fā)動(dòng)機(jī)上使用。本專利技術(shù)提供，其優(yōu)點(diǎn)為 (I)本專利技術(shù)操作簡(jiǎn)單、方便，設(shè)備簡(jiǎn)易，生產(chǎn)成本低廉、對(duì)基體不產(chǎn)生過(guò)腐蝕，工作效率提高5倍以上。(2)本專利技術(shù)中的氫含量、表面腐蝕形貌、鈦離子嘗試等性能指標(biāo)均達(dá)到相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)文件的要求。(3)本專利技術(shù)所提供的方法生產(chǎn)出的零件尺寸精度和表面光度符合設(shè)計(jì)圖紙要求，合格率達(dá)100%。(4)本專利技術(shù)應(yīng)用前景廣闊，可推廣至其它型號(hào)發(fā)動(dòng)機(jī)上使用。附圖說(shuō)明圖I為孔截面重熔層厚度圖片(500X)。具體實(shí)施例方式下面通過(guò)實(shí)施例對(duì)本專利技術(shù)給予進(jìn)一步的說(shuō)明，當(dāng)然，本專利技術(shù)不僅限于下述的實(shí)施例。實(shí)施例I 采用Φ0. 2銅絲，慢走絲，加工I刀，機(jī)加預(yù)留尺寸控制在O. 015O. 02mm之間，且不同設(shè)備加工的零件要分組，確保孔內(nèi)公差在O. 012mm范圍以內(nèi)的線切割工藝對(duì)精密鈦合金TC4材料零件進(jìn)行處理，對(duì)其表面進(jìn)行清理后，在表面涂一層絕緣保護(hù)層，在線切割的過(guò)程中，會(huì)在精密鈦合金零件表面形成一層重熔層，為了滿足生產(chǎn)要求，采用化學(xué)法對(duì)重熔層進(jìn)行腐蝕，化學(xué)法槽液配方為50g/L HF，60g/L Fe (NO3)3,0. lg/L C12H25 .C6H4SO3H, 5g/L 尿素，6g/L鈦,室溫下腐蝕3min。隨機(jī)抽取30件精密鈦合金零件，用高壓水槍對(duì)其表面進(jìn)行清理，測(cè)量其尺寸，吹干后，用振動(dòng)光飾法對(duì)零件表面殘余重熔層進(jìn)行清理，最后檢查零件的外觀和通過(guò)三坐標(biāo)測(cè)量中心投影檢查精密尺寸，檢測(cè)結(jié)果如下 外觀呈金屬光澤，無(wú)殘留重熔層。 表面形貌無(wú)過(guò)腐蝕 表面光度=Ra I. 6 精密尺寸公差0.012mm 氫增量3ppm 按本專利技術(shù)加工的30個(gè)零件100%合格發(fā)出。實(shí)施例2 采用Φ0. 2銅絲，慢走絲，加工I刀，機(jī)加預(yù)留尺寸控制在O. 015O. 02mm之間，且不同設(shè)備加工的零件要分組，確保孔內(nèi)公差在O. 012mm范圍以內(nèi)的線切割工藝對(duì)精密鈦合金TC6零件進(jìn)行處理，對(duì)其表面進(jìn)行清理后，在表面涂一層絕緣保護(hù)層，在線切割的過(guò)程中，會(huì)在精密鈦合金零件表面形成一層重熔層，為了滿足生產(chǎn)要求，采用化學(xué)法對(duì)重熔層進(jìn)行腐蝕，化學(xué)法槽液配方為75g/L HF, 75g/L Fe (NO3) 3，O. 5g/L C12H25 · C6H4SO3H, 15g/L 尿素，10g/L鈦,室溫條件下腐蝕5min。隨機(jī)抽取30件精密鈦合金零件，用高壓水槍對(duì)其表面進(jìn)行清理，測(cè)量其尺寸，吹干后，用振動(dòng)光飾法對(duì)零件表面殘余重熔層進(jìn)行清理，最后檢查零件的外觀和通過(guò)三坐標(biāo)測(cè)量中心投影檢查精密尺寸，檢測(cè)結(jié)果如下 外觀呈金屬光澤，無(wú)殘留重熔層。表面形貌無(wú)過(guò)腐蝕 表面光度=Ra I. 6 精密尺寸公差0.012mm 氫增量8ppm 按本專利技術(shù)加工的30個(gè)零件100%合格發(fā)出。實(shí)施例3 采用Φ0. 2銅絲，慢走絲，加工I刀，機(jī)加預(yù)留尺寸控制在O. 015O. 02mm之間，且不同設(shè)備加工的零件要分組，確保孔內(nèi)公差在O.本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種精密鈦合金零件除重熔層的方法，其特征在于：采用化學(xué)法去除精密鈦合金零件表面的重熔層，化學(xué)法的槽液配方為50~75g/L?HF、60~75g/L?Fe(NO3)3、0.1~0.5g/L?C12H25·C6H4SO3H、5~15g/L尿素和6~10g/L鈦，室溫條件下腐蝕3~5min。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種精密鈦合金零件除重熔層的方法，其特征在于采用化學(xué)法去除精密鈦合金零件表面的重熔層，化學(xué)法的槽液配方為5(T75g/L HF、6(T75g/L Fe (NO3) 3>O. Γθ. 5g/LC12H25 · C6H4SO3H,5^15g/L尿素和6 lOg/...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：孫慧艷，周靜，程世遠(yuǎn)，孫士江，李慶春，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：沈陽(yáng)黎明航空發(fā)動(dòng)機(jī)集團(tuán)有限責(zé)任公司，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：