[发明专利]一种提高β型钛合金酸洗时表面质量的工艺方法

说明书

本发明属于钛合金表面处理技术领域，涉及一种提高β型钛合金酸洗时表面质量的工艺方法；本发明通过引入一定浓度的硝酸水溶液对钛合金进行短时酸清洗，并相应调整酸洗液配比成分，酸性更强、浓度更高的硝酸水溶液优先与钛合金基体发生微钝化反应，充分抑制了残留氢氟酸与钛合金基体发生反应，杜绝了钛合金基体吸氢的风险，酸洗后零件表面无酸斑、麻点、蚀坑等缺陷，表面呈银白色，从根本上解决了β型钛合金酸洗清洗时表面质量不高的技术难题；本发明工艺操作简便，适用于近β型、亚稳β型和全稳β型钛合金的酸洗清洗，即降低了操作人员劳动强度、提高了酸洗效率，又增强了β型钛合金酸洗表面质量的稳定性，特别适宜于工业化大规模生产。

技术领域

本发明属于钛合金表面处理技术领域，涉及一种提高β型钛合金酸洗时表面质量的工艺方法。

背景技术

钛合金酸洗工艺是一种发展较为成熟的表面处理技术。工业上一般用氢氟酸-硝酸-水溶液体系对钛合金进行酸洗，其原理是氢氟酸溶液能破坏并溶解钛合金表面的钝化膜，并去除部分基体，得到较好的表面质量，同时加入一定浓度的硝酸溶液，从而抑制氢的产生，杜绝基体吸氢的风险。酸洗工艺在钛合金的半成品，包括板材、带材、型材、管材、丝才、棒材、锻件、模锻件、铸件以及钣金件和机加工零件中均有所应用，其目的是清除钛合金表面氧化皮和硬α层。另外，在实施钛合金的阳极化处理、钝化处理、电镀以及焊接等工艺过程中，酸洗均是必不可少的前处理工序。目前工业领域在对钛合金进行酸洗时，一般会根据用途不同，实施不同的酸洗工艺，酸洗结束后，再经水清洗，以及压缩空气吹干。钛合金经酸洗后理想的表面应呈银白色金属光泽，且氢含量不超标，生产技术人员一般会根据表面的形貌特征来判断酸洗工艺是否合理。

β型钛合金因具有优异的热处理强化效应、高的淬透性、良好的加工性能等特性，最适宜用来开发和发展高强韧或超高强韧钛合金。随着新一代先进飞机对减重的迫切需求，该类型钛合金制造的关键结构件逐步得到应用。但利用传统的酸洗方法对该类型钛合金进行酸洗时发现，当将酸洗完成后的零件放入水槽中进行清洗时，表面迅速变黑，并局部形成酸斑，通俗的描述是“遇水就变黑”，严重情况会形成麻点、蚀坑等缺陷，影响零件酸洗表面质量。虽然有经验的操作人员利用快速流动的水，迅速并逐一对零件表面冲洗后会有所改善，但由于零件存在变截面、凹槽、孔等多个复杂特征，仍然无法完全消除钛合金表面发黑，局部形成酸斑、麻点、蚀坑的难题。这即增加了操作人员劳动工作强度、影响生产进度，更影响了零件酸洗工艺稳定性，不适宜工业大规模高效率酸洗。另外，也有工程技术人员通过适当改变氢氟酸-硝酸-水溶液成分配比来减缓这种现象，但仍然无法彻底杜绝以上问题的产生。因此，为了解决β型钛合金酸洗表面发黑，局部容易形成酸斑、麻点、蚀坑的技术难题，提高β型钛合金酸洗表面质量，需要设计出一种新的适宜于工业大规模生产的工艺方法。

发明内容

为克服现有酸洗技术中酸洗β型钛合金存在的不足，本发明提供了一种提高β型钛合金酸洗时表面质量的工艺方法。

本发明采用的技术方案是：

一种提高β型钛合金酸洗时表面质量的工艺方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

(1)酸洗前预处理：清除钛合金表面氧化皮、杂质，清洗干净并吹干；

(2)酸洗：将经过步骤(1)中处理过的钛合金，在室温条件下浸入含量为(560～700)ml/l工业级硝酸、(40～80)ml/l工业级氢氟酸、余量为水的混合溶液中进行酸洗，酸洗时间为5分钟～15分钟；

(3)酸清洗：将经过步骤(2)中处理过的钛合金酸洗完成后，在室温条件下迅速浸入含量为(100～200)ml/l工业级硝酸、余量为水的混合溶液中进行清洗，清洗时间为5秒～30秒；

(4)水清洗：将经过步骤(3)中处理过的钛合金，在室温条件下用水将钛合金清洗干净，最后用清洁的压缩空气将钛合金吹干或在烘箱内烘干。

步骤(1)中所述酸洗前预处理，为吹砂、有机溶剂清洗、化学除油、碱洗预处理中的一种或多种复合预处理。