工业润滑｜钛及钛合金化学铣切液成分与作用
2022-01-21 作者：润滑油情报网 来源： 网友评论 0 条
摘要：钛及钛合金具有强度高、密度小、耐腐蚀等优点，因此被广泛应用于航空航天、海军装备、船舶、海洋资源开发和石油化工等领域。
钛及钛合金具有强度高、密度小、耐腐蚀等优点，因此被广泛应用于航空航天、海军装备、船舶、海洋资源开发和石油化工等领域。目前，钛及钛合金的加工方法主要为机械加工，与传统的金属材料相比，钛及钛合金的机械加工性能较差，如导热系数低导致磨削温度高，磨削比很低，弹性模量低，化学活化性强，表面质量不易保证，容易出现零件变形、应力集中，无法保证尺寸要求等，机械加工性能较差是长期以来困扰钛合金加工的主要问题之一。
化学铣切是一种腐蚀加工方法，它依靠化学溶液腐蚀溶解金属表面实现加工目的，为飞机及船舶用钛合金结构和零件的加工及维修提供了一种有效的方法。也有研究者采用化学铣切来减轻发动机钛合金叶片、机匣等结构件的质量。
从19世纪60年代开始，前苏联、美国、法国和英国等国家陆续开展了钛及钛合金化学铣切加工、维修研究。1978年，COGGINS等公开了一种由氢氟酸、硝酸、羧酸衍生物及苯甲酸钠组成的钛合金化学铣切的加工溶液（化学铣切液），用该溶液进行化学铣切时，吸氢量很少且铣切均匀。
在早期钛及钛合金化学铣切加工中，常采用HNO3-H2CrO4型化学铣切液，后来采用HF-H2CrO4型化学铣切液，但是由于H2CrO4具有成本高、污染严重、加工件易产生氢脆等缺点，逐渐被弃用。国内研究人员开发了HF型化学铣切液，该化学铣切液适用于加工过程中含氢量几乎不发生明显变化的金属材料，如商业用纯钛、Ti-25Cu等。HF-HNO3型化学铣切液是目前应用比较普遍的化学铣切液，硝酸作为化学铣切中的氧化剂，在提高金属表面光亮度的同时，也能避免氢脆。
化学铣切液的成分与作用
钛合金化学铣切液主要由腐蚀剂、氧化剂、添加剂、缓蚀剂和表面活性剂等组成。以常用的HF-HNO3型化学铣切液为例进行说明：由于钛及钛合金与空气接触会生成具有良好耐腐蚀性能的氧化层，故以具有强腐蚀性的HF为腐蚀剂；HNO3作为氧化剂可氧化氢气，防止氢脆对基体造成伤害，同时可以降低化学铣切面的表面粗糙度。
●添加剂
在钛合金化学铣切过程中，除了必要的腐蚀剂和氧化剂之外，还需要添加必要的添加剂。添加剂可以起到降低钛合金的吸氢量、提高化学铣切表面质量、抑制有毒气体等作用。如化学铣切过程中会产生有毒的氮氧化物气体，一般要添加酰胺类化合物如尿素，尿素与氮氧化物反应，使氮氧化物分解成无毒的氮气和二氧化碳。添加剂应不影响基材的力学性能，也不与化学铣切液中其他成分反应。
●缓蚀剂
具有一定黏度的缓蚀剂溶于化学铣切液后可以降低溶液中离子的扩散速率，使得化学铣切表面反应更加均匀，从而提高表面的平整度。化学铣切液中常用的缓蚀剂有磷酸二氢钠、磷酸氢钠、磷酸钠、偏磷酸钠、多聚磷酸钠、六氟磷酸铵、六次甲基四胺、苯甲酸、三羟基苯甲酸、硫脲、吖啶、吡啶、糠醛等，可使用一种或同时使用多种。
●表面活性剂
表面活性剂的添加，能够降低反应界面张力，使化学铣切液与基体表面充分润湿，从而增大反应面积，提高腐蚀速率；同时，由于基体与化学铣切液充分接触，基体反应面产生的气体可以呈小气泡状排出，提高化学铣切面的表面粗糙度。化学铣切中的表面活性剂有苯甲酸钠、直链烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠、十二烷基磺酸钠、二辛基琥珀酸磺酸钠、甘胆酸钠、十二烷基苯磺酸、十二烷基苯磺酸钠、硬脂酸、硬脂酸钠、烷基醇酰胺、脂肪醇聚氧乙烯醚、烷基酚聚氧乙烯醚，可使用一种或同时使用多种。
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