[发明专利]一种用于退除钛及钛合金阳极氧化膜的弱酸性悬浮液

说明书

技术领域

 本发明涉及一种用水调制的弱酸性悬浮液，尤其涉及一种用于退除钛及钛合金阳极氧化膜的弱酸性悬浮液。

背景技术

 钛及钛合金（如TC4、TB6、Ti一47121等）具有比重小、比强度高、耐高温、耐腐蚀以及其它优异性能，在军事、航空、航天、医用、化工等领域得到越来越广泛的应用。如：飞机上钛合金零部件有：非结构零部件(如军机中液压、冷气、操纵等系统零件及导管)、发动机零部件(如发动机压气机盘、叶片及机匣等)、飞机结构件(如机身、起落架、机翼承力构件及紧固件等)；空间相机中用作镜筒和其它结构件。而经过阳极氧化处理的钛及钛合金零部件，因其表面生成氧化物膜又赋予它们具有更好的耐腐蚀、抗擦伤性能。钛及钛合金阳极氧化膜是一种化学转化膜，该膜主要由钛的氧化物构成（主要是二氧化钛），随着阳极氧化工艺和材料的不同，膜呈现不同的颜色：如黑色、黄色、彩色。但是在阳极氧化过程中由于某些偶然的因素，如装挂、拆卸、氧化工艺参数控制等原因而导致膜层不符合质量检验要求时，这就需要将膜层退除，并重新阳极氧化。

去除钛及钛合金阳极氧化膜的方法有物理和化学法。常用物理方法有：低压辉光放电法，离子溅射法，激光清洗法等，物理方法作业成本高、存在死角。所以一般采用化学法，常用的化学方法有：酸性退膜液法，碱性退膜液法。

酸性退膜液法一般采用强酸(HCl、HNO₃)与HF或氟化物混合退膜，该法

缺点是HF强烈腐蚀皮肤，可经皮肤吸收而引起人体中毒；在强酸中F^-对基体浸蚀量大，影响零件精密度；强酸条件下氢H易渗入钛及钛合金内，吸附在位错、晶界和微孔处，形成氢化物（TiH）导致氢脆，使材料的强度和服役寿命急剧降低。

上世纪六十年代，美国NASA曾经使用碱（NaOH、KOH和NaNO₃）的熔盐（温度480℃），先对钛合金表面氧化膜进行松皮处理然后再在水中急冷的工艺来去除氧化膜。使用碱熔盐运行成本高，对工人的危害程度较大，另外，在工件和挂具间易形成电荷积累。北京航空航天大学研发的用于退除钛及钛合金阳极氧化膜的碱性退膜液以双氧水H₂O₂、氢氧化钠NaOH（氢氧化钾KOH）为主要组分，该法虽然简单易行，但由于在加热、强碱和杂质离子（Fe³⁺等）条件下H₂O₂稳定性极差，连续使用困难。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于退除钛及钛合金阳极氧化膜的弱酸性悬浮液，简单有效、稳定性好、可连续使用、对基体不产生浸蚀、对人体不产生伤害的退除钛及钛合金阳极氧化膜的方法。

本发明是这样实现的，一种用于退除钛及钛合金阳极氧化膜的弱酸性悬浮液，其特征在于：由配方固体粉末与蒸馏水按质量比1:0.2~1调制而成，pH值范围为3-6。

所述固体粉末配方中氟化物占50~80wt%、固体酸占10~50wt%、促进物质占5~50wt%。

所述氟化物选用氟化氢铵、氟化铵、氟化钠、氟化钾、氟化钙的一种或若干种混合物。

所述固体酸选用草酸、氨基磺酸、硫酸氢钠、硫酸铵、硝酸铵、硝酸钡、硼酸、柠檬酸的一种或若干种的混合物。

所述促进物质选用氟硼酸钾、氟硼酸钠、碳酸钠、碳酸氢钠、碳酸钙、钛白粉、氧化钙、氧化钡的一种或若干种的混合物。

所述用于退除钛及钛合金阳极氧化膜的弱酸性悬浮液的退膜方法，将悬浮液搅拌，温度控制在20~98℃，放入含有钛或钛合金阳极氧化膜的样片，处理1-30min后，取出用水冲洗。

所述用于退除钛及钛合金阳极氧化膜的弱酸性悬浮液的退膜方法，退膜处理后，退膜效果变差需延长时间时，补加10~80%的初始固体粉末量即可恢复原来的效果。

本发明涉及的退除钛及钛合金阳极氧化膜的配方是一种弱酸体系，由氟化物、固体酸、促进物质复配而成的固体粉末，用蒸馏水调配成过饱和悬浮体系使用，根据氟化物的复配不同pH范围为3-6。设计原理是由氟化物提供氟离子，在水溶液中由于固体酸和促进剂的协同作用，使化学平衡移动缓慢释放微量的HF，既能退除氧化膜，又不发生基体浸蚀和不产生人体伤害（可把手伸进该溶液中，不会像放进HF溶液中那样有疼痛感），释放量和速度可通过温度调节，且当溶液中有效成分消耗时，过饱和的固体粉末产生化学平衡移动进行补充，维持该体系可通过补加配方固体粉体。