專利名稱：一種簡便的鈦合金腐蝕加工槽液控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種腐蝕加工槽液控制方法，尤其涉及一種簡便的鈦合金腐蝕加工 槽液控制方法。
背景技術(shù)：
腐蝕加工是一種專門的金屬加工方法，又稱化學(xué)刻蝕，是將金屬材料要加工部位 暴露于化學(xué)介質(zhì)(溶液)中進行腐蝕，從而獲得零件所需的形狀和尺寸。腐蝕加工與一般的 機械加工的方法有著根本的區(qū)別，在進行加工的過程中，沒有任何機械強制力加諸于所切 削的表面上。此外，在保護層材料的有效保護下，腐蝕加工能夠精確地從指定面積上把材料 切削下來，并在需要的部位留下圖紙上規(guī)定的材料厚度。腐蝕加工工藝簡單，比較容易實 現(xiàn)，表面粗糙度低，生產(chǎn)成本低，生產(chǎn)效率較高。目前腐蝕加工主要應(yīng)用于①加工薄和大面 積的零件；②不能和難于用傳統(tǒng)的機械加工方法加工的材料；③加工型面復(fù)雜的零件；④ 減輕結(jié)構(gòu)重量；⑤加工錐形截面。鈦合金腐蝕加工是在二十世紀(jì)六十年代發(fā)展起來的。目前鈦合金腐蝕加工技術(shù)成 為一種減輕結(jié)構(gòu)重量的通用加工方法，它還可用于制造那些用傳統(tǒng)的工藝方法不能完成或 制造費用很高的輪廓外形加工，它可避免普通工藝方法容易造成的薄壁加工翹曲現(xiàn)象，對 加工也沒有剛度要求。溶液壽命是1升腐蝕加工溶液所能溶解的最大鈦量，它是鈦合金腐蝕加工工藝的 重要參數(shù)。鈦合金腐蝕加工液的組成一般含HF、hno3及添加劑。腐蝕加工溶液加工一定的 零件以后，溶液中冊、顯03和添加劑的濃度降低。HF濃度的降低導(dǎo)致腐蝕加工速度的下降； HNO3含量的下降會影響表面粗糙度和滲氫量；添加劑的不足則會影響腐蝕加工表面質(zhì)量和 加工速度；溶液中鈦離子的存在會影響腐蝕加工速度和試樣表面的質(zhì)量，隨著腐蝕加工不 斷進行，腐蝕加工溶液中的鈦離子含量增加，加工速度會顯著降低，表面粗糙度先降低后升 高，溶液的黏滯性加大，腐蝕加工深度差增大。當(dāng)溶液中鈦離子含量達到一定值時，通過調(diào) 整也無法解決鈦離子過高引起的質(zhì)量問題，此時溶液需報廢重配。所以在整個腐蝕加工過 程中定期分析溶液中主要成分的含量和對溶液成分進行調(diào)整，從而控制腐蝕加工液中主要 成分的含量來維護正常腐蝕加工和保證零件加工質(zhì)量是非常必要的。但以溶液中各主要成 分的分析結(jié)果來調(diào)整槽液，由于成分之間的互相干擾，影響測試的準(zhǔn)確性，并且操作復(fù)雜， 因此必須尋找一種簡單易操作的鈦合金腐蝕加工槽液控制方法，保證腐蝕加工生產(chǎn)的正常 進行。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種簡便的鈦合金腐蝕加工槽液控制方法，該方法通過定 時調(diào)整腐蝕加工溶液，在保證加工速度和表面質(zhì)量的同時提高槽液壽命。本發(fā)明是這樣來實現(xiàn)的，其特征是方法步驟為
(1)初始腐蝕加工溶液組成氫氟酸45-55克/升、硝酸185-230克/升、添加劑聚氧乙烯山梨醇酐單月桂酸酯0. 2-0. 3克/升；
(2)采用初始腐蝕加工溶液腐蝕加工鈦合金，加工過程中使用二安替比林甲烷分光光 度法測試鈦離子，當(dāng)鈦離子含量每增加10g/L，補加成分氫氟酸為初始量的1/2、硝酸為初 始量的1/6、添加劑為初始量的1/2。所述的初始腐蝕加工溶液最優(yōu)組成氫氟酸55克/升、硝酸230克/升、聚氧乙烯 山梨醇酐單月桂酸酯0. 25克/升。所述以腐蝕加工溶液中鈦離子的溶解量為依據(jù)對溶液進行調(diào)整。所述的鈦離子的最大溶解量為70g/L。二安替比林甲烷分光光度法測試鈦離子準(zhǔn)確移取lOOOyg/mL的鈦標(biāo)準(zhǔn)溶液 1. 0,2. 0,3. 0,4. 0,5. OmL于5只IOOmL容量瓶中，用去離子水稀釋至刻度并搖勻，制成含鈦 0mg/L、10mg/L、20mg/L、30mg/L、40mg/L、50mg/L 的一系列標(biāo)準(zhǔn)溶液。取 6 只 50mL 容量瓶， 分別加入 10mg/L、20mg/L、30mg/L、40mg/L、50mg/L 標(biāo)準(zhǔn)溶液 10mL，再加入 1+2 鹽酸 15mL、5% 二安替比林甲烷溶液15mL，定容分別得到2mg/L、4mg/L、6mg/L、8mg/L、10mg/L標(biāo)準(zhǔn)溶液。在 420nm波長下，用Icm比色皿，以水空白溶液作參比測顯色溶液的吸光度，以吸光度為縱坐 標(biāo)，鈦離子濃度為橫坐標(biāo)，繪制工作曲線。取ImL腐蝕加工液于IOOOmL容量瓶中，用去離子 水稀釋至刻度，搖勻，取該稀釋液IOmL于50mL容量瓶中，加入15mL(l + 2)鹽酸和15mL 二 安替比林甲烷溶液，加水至刻度并搖勻，以水空白液作參比，在波長420nm下測量吸光度。 查工作曲線得到槽液中鈦離子的濃度。本發(fā)明的優(yōu)點是(1)主要以腐蝕加工溶液中鈦離子的溶解量為基準(zhǔn)來對溶 液進行調(diào)整，測試準(zhǔn)確，方法簡單，容易控制，能夠穩(wěn)定腐蝕加工生產(chǎn)；(2)調(diào)整后能將 槽液中氫氟酸、硝酸、添加劑控制在一定的濃度范圍內(nèi)，從而提高加工速度，改善表面平 整度和表面粗糙度，滿足腐蝕加工生產(chǎn)的要求，在整個加工過程中腐蝕加工速度每分鐘 0. 008-0. 016mm/單面，表面粗糙度< 0. 8 m，化銑深度差士0. 08mm ； (3)利用該調(diào)整方法在 不影響生產(chǎn)效率和表面質(zhì)量的前提下可延長腐蝕加工溶液的壽命。
具體實施例方式當(dāng)初始腐蝕加工溶液為
氫氟酸55克/升
硝酸230克/升
聚氧乙烯山梨醇酐單月桂酸酯0. 25克/升
零件材料為TCl鈦合金，試樣尺寸為IOOmmX 70mmX 1. 98mm,腐蝕加工區(qū)域為 80mm X 50mm，退火狀態(tài)。見實施例1、2、3。實施例1
溶液中鈦離子含量為0g/L時，TCl鈦合金平均腐蝕加工速度為15. 9 μ m/min/單面，加 工后表面粗糙度Ra為0. 48 μ m,深度偏差為士 0. 0Imm,腐蝕加工表面無蝕溝、氣溝、凹陷、懸 突、島狀物等缺陷。當(dāng)溶液中鈦離子含量為10g/L時，加工速度降到13.0 μ m/min/單面，表面粗糙 度Ra為0.50 μ m，深度偏差為0.028mm。按本發(fā)明提供的方法對溶液進行調(diào)整。調(diào)整后加 工速度上升到15.0 μ m/min，表面粗糙度為0. 48 μ m，深度差從調(diào)整前的0. 028mm下降到0. 016mmo實施例2
當(dāng)溶液中鈦離子含量為30g/L時，加工速度降到10. 6 μ m/min/單面，表面粗糙度Ra為 0.55 μ m，深度偏差為0.040mm。按本發(fā)明提供的方法對溶液進行調(diào)整。調(diào)整后加工速度上 升到13. 0 μ m/min,表面粗糙度為0. 52 μ m,深度差從調(diào)整前的0. 040mm下降到0. 029mm。實施例3
當(dāng)溶液中鈦離子含量為50g/L時，加工速度降到9. 5 μ m/min/單面，表面粗糙度Ra為 0.56 μ m，深度偏差為0.052mm。按本發(fā)明提供的方法對溶液進行調(diào)整。調(diào)整后加工速度上 升到11. 6 μ m/min，表面粗糙度為0. 53 μ m，深度差從調(diào)整前的0. 052mm下降到0. 033mm。
當(dāng)初始腐蝕加工溶液為 氫氟酸45克/升
硝酸185克/升
聚氧乙烯山梨醇酐單月桂酸酯0. 2克/升
零件材料為TCl鈦合金，試樣尺寸為IOOmmX 70mmX 1. 98mm,腐蝕加工區(qū)域為 80mmX 50mm，退火狀態(tài)。見實施例4、5、6。實施例4
溶液中鈦離子含量為Og/L時，TCl鈦合金平均腐蝕加工速度為13. 9 μ m/min/單面，加 工后表面粗糙度Ra為0. 48 μ m,深度偏差為士 0. 0Imm,腐蝕加工表面無蝕溝、氣溝、凹陷、懸 突、島狀物等缺陷。當(dāng)溶液中鈦離子含量為10g/L時，加工速度降到10. 6 μ m/min/單面，表面粗糙 度Ra為0.50 μ m，深度偏差為0.021mm。按本發(fā)明提供的方法對溶液進行調(diào)整。調(diào)整后加 工速度上升到13. 1 μ m/min，表面粗糙度為0. 48 μ m，深度差從調(diào)整前的0. 021mm下降到 0. 012mm。實施例5
當(dāng)溶液中鈦離子含量為30g/L時，加工速度降到9. 5 μ m/min/單面，表面粗糙度Ra為 0.53 μ m，深度偏差為0.032mm。按本發(fā)明提供的方法對溶液進行調(diào)整。調(diào)整后加工速度上 升到11. 5 μ m/min，表面粗糙度為0. 50 μ m，深度差從調(diào)整前的0. 032mm下降到0. 025mm。實施例6
當(dāng)溶液中鈦離子含量為50g/L時，加工速度降到8. 6 μ m/min/單面，表面粗糙度Ra為 0.55 μ m，深度偏差為0.045mm。按本發(fā)明提供的方法對溶液進行調(diào)整。調(diào)整后加工速度上 升到10. 8 μ m/min,表面粗糙度為0. 52 μ m,深度差從調(diào)整前的0. 045mm下降到0. 027mm。
當(dāng)始腐蝕加工溶液為
氫氟酸50克/升
硝酸210克/升
聚氧乙烯山梨醇酐單月桂酸酯0. 3克/升
零件材料為TCl鈦合金，試樣尺寸為IOOmmX 70mmX 1. 98mm,腐蝕加工區(qū)域為 80mmX50mm，退火狀態(tài)。見實施例7、8、9。
實施例7
溶液中鈦離子含量為Og/L時，TCl鈦合金平均腐蝕加工速度為14. 5 μ m/min/單面，加 工后表面粗糙度Ra為0. 48 μ m,深度偏差為士 0. 0Imm,腐蝕加工表面無蝕溝、氣溝、凹陷、懸 突、島狀物等缺陷。當(dāng)溶液中鈦離子含量為10g/L時，加工速度降到11. 5 μ m/min/單面，表面粗糙 度Ra為0.50 μ m，深度偏差為0.026mm。按本發(fā)明提供的方法對溶液進行調(diào)整。調(diào)整后加 工速度上升到14.0 μ m/min，表面粗糙度為0. 48 μ m，深度差從調(diào)整前的0. 026mm下降到 0. 015mmo實施例8
當(dāng)溶液中鈦離子含量為30g/L時，加工速度降到9. 2 μ m/min/單面，表面粗糙度Ra為 0.53 μ m，深度偏差為0.035mm。按本發(fā)明提供的方法對溶液進行調(diào)整。調(diào)整后加工速度上 升到12. 1 μ m/min,表面粗糙度為0. 50 μ m,深度差從調(diào)整前的0. 035mm下降到0. 028mm。實施例9
當(dāng)溶液中鈦離子含量為50g/L時，加工速度降到8. 3 μ m/min/單面，表面粗糙度Ra為 0.55 μ m，深度偏差為0.048mm。按本發(fā)明提供的方法對溶液進行調(diào)整。調(diào)整后加工速度上 升到11. 0 μ m/min，表面粗糙度為0. 53 μ m，深度差從調(diào)整前的0. 048mm下降到0. 030mm。
權(quán)利要求
一種簡便的鈦合金腐蝕加工槽液控制方法，其特征是方法步驟為(1)初始腐蝕加工溶液組成氫氟酸 45 55克/升、硝酸185 230克/升、添加劑聚氧乙烯山梨醇酐單月桂酸酯0.2 0.3克/升；(2)采用初始腐蝕加工溶液腐蝕加工鈦合金，加工過程中使用二安替比林甲烷分光光度法測試鈦離子，當(dāng)鈦離子含量每增加10g/L，補加成分氫氟酸為初始量的1/2、硝酸為初始量的1/6、添加劑為初始量的1/2。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種簡便的鈦合金腐蝕加工槽液控制方法，其特征是其特征 在于以腐蝕加工溶液中鈦離子的溶解量為依據(jù)對溶液進行調(diào)整。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種簡便的鈦合金腐蝕加工槽液控制方法，其特征是所述的 鈦離子的最大溶解量為70g/L。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種簡便的鈦合金腐蝕加工槽液控制方法，其特征是所述的 初始腐蝕加工溶液最優(yōu)組成氧氟酸55克/升、硝酸230克/升、聚氧乙烯山梨醇酐單月桂 酸酯0. 25克/升。
全文摘要
一種簡便的鈦合金腐蝕加工槽液控制方法，方法步驟為(1)初始腐蝕加工溶液組成；(2)采用初始腐蝕加工溶液腐蝕加工鈦合金，定期分析溶液中鈦離子的含量，鈦離子含量每增加10g/L，補加溶液成分初始量1/2的氫氟酸、初始量1/6的硝酸、初始量1/2的添加劑。本發(fā)明的優(yōu)點是(1)能夠穩(wěn)定腐蝕加工生產(chǎn)；(2)提高加工速度，改善表面平整度和表面粗糙度，滿足腐蝕加工生產(chǎn)的要求，在整個加工過程中腐蝕加工速度每分鐘0.008-0.016mm/單面，表面粗糙度≤0.8 m，化銑深度差±0.08mm；(3)利用該調(diào)整方法在不影響生產(chǎn)效率和表面質(zhì)量的前提下可延長腐蝕加工溶液的壽命。
文檔編號C23F1/26GK101956196SQ20101052239
公開日2011年1月26日 申請日期2010年10月28日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月28日
發(fā)明者文慶杰, 杜楠, 林翠, 王利華, 王力強, 趙晴 申請人:南昌航空大學(xué);成都飛機工業(yè)(集團)有限責(zé)任公司