CN105734596A - 用于合金熔模精铸件的整体腐蚀方法 - Google Patents

Abstract

一种用于合金熔模精铸件的整体腐蚀方法，通过对进行预处理后的K4169镍基高温合金熔模精铸件重复进行整体腐蚀和清洗，直至肉眼观察到熔模精铸件表面晶粒，用于进行熔模精铸件各部分宏观晶粒度观察测定；腐蚀是指：将盐酸溶液覆盖于熔模精铸件的表面，再迅速将过氧化氢溶液喷洒到熔模精铸件表面，盐酸溶液与过氧化氢溶液在熔模精铸件表面快速反应，直至反应完全；本发明设计合理，环保节约，避免浪费，效果可靠。

Description

用于合金熔模精铸件的整体腐蚀方法

技术领域

本发明涉及的是一种高温合金领域的技术，具体是一种用于合金熔模精铸件的整体腐蚀方法。

背景技术

高温合金广泛应用于航空航天、核电、汽车等多种工业领域，其中镍基高温合金是在各种工业领域最主要的一类高温合金。高温合金零部件一般形状复杂、不易机加工，因此铸造是高温合金主要的一种加工方式，具有近净成形、尺寸精度好，表面质量较高等诸多优势。K4169是一种目前使用最为广泛的铸造高温合金之一。由于零部件的工作环境恶劣，需要严格的质量控制，零部件的宏观晶粒度则为一项重要的质量指标。镍基高温合金铸件需要在较高的温度环境下保持较好的耐疲劳性能，对铸件晶粒的尺寸大小以及均匀程度有一定的质量要求，因此有必要观察测定镍基高温合金熔模铸件的宏观晶粒度以及在铸件各部分的分布情况。

目前，对于K4169镍基高温合金铸件宏观晶粒度的测定主要依据GBT6394-2002中金属平均晶粒度测定法施行。测定需要按照取样规定在铸件上切取样品，经过制样、喷砂、磨光、腐蚀，在金相显微镜下观察测定晶粒度。镍基高温合金样品的腐蚀液种类及配比可参见GBT14999.7-2010。但是对于近净成形的镍基高温合金熔模精密铸件，对其进行取样会对铸件造成破坏，并且对于形状复杂或较大型的铸件，取样得到的结果并不能较好地体现铸件晶粒尺寸的分布情况。在实际生产中，需要对铸件进行整体宏观晶粒度的观察测定，这样就需要对铸件进行整体腐蚀。

熔模精铸得到的镍基高温合金铸件的晶粒尺寸一般为毫米级，经过腐蚀后可以直接通过肉眼观察，不需要利用金相显微镜即可对铸件的晶粒度质量指标进行评估，解决了整体腐蚀晶粒难以观察的问题。熔模精铸得到的镍基高温合金表面质量较好，不需要经过磨光等处理就可以得到足够光滑的表面，避免整体腐蚀时复杂形状铸件难以打磨的问题。

目前，镍基高温合金熔模精密铸件整体腐蚀存在的技术问题有：1)表面氧化皮的去除。常用的硫酸铜腐蚀液并不能很好的去除铸件表面氧化皮；2)硫酸铜容易在腐蚀液中析出。腐蚀液放置一段时间后，腐蚀效果明显变差；如果腐蚀的时间较长，铸件需要长时间浸泡在腐蚀液中，这样铸件进行整体腐蚀时所需的腐蚀液用量很大，且不容易获得均匀的足够程度的腐蚀效果。

经过对现有技术的检索发现，中国专利文献号CN103451738A，公布日2013.12.18，公开了一种减少单晶高温合金铸件表面缺陷的腐蚀方法，在清理精铸件表面杂质后；将腐蚀剂和精铸件放入腐蚀槽中，使精铸件浸入腐蚀剂中，并在腐蚀槽外加热，使腐蚀液温度在20-60℃，腐蚀15-60min后，腐蚀产物脱落，晶粒组织显现；将精铸件从腐蚀槽中取出，用清水冲洗，并刷去残留的腐蚀产物，洗净后晾干；主要适用于含Re的镍基单晶高温合金的宏观腐蚀。但该技术主要用于单晶，腐蚀剂用量大，花费时间较长，需要提供加热条件，产生大量酸性废液和能源消耗；在腐蚀时需要完全浸入腐蚀液限制了精铸件的尺寸，不适合大型高温合金铸件的宏观晶粒腐蚀。

发明内容

本发明针对现有技术存在的上述不足，提出一种用于合金熔模精铸件的整体腐蚀方法，通过过氧化氢腐蚀液可以去除熔模精铸件表面的氧化皮的特点，调整盐酸溶液与过氧化氢溶液的配比，使两者在熔模精铸件表面快速反应，避免使用大量的腐蚀液浸泡，减少腐蚀液的用量。

本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明通过对进行预处理后的合金熔模精铸件重复进行整体腐蚀和清洗，直至肉眼观察到熔模精铸件表面晶粒，用于进行熔模精铸件各部分宏观晶粒度观察测定。

所述的合金熔模精铸件优选为K4169镍基高温合金。

所述的合金熔模精铸件为较大型或形状复杂的熔模精铸件。

所述的预处理是指：将合金熔模精铸件从陶瓷熔模中取出，切除浇注系统，通过喷砂处理去除表面杂质并根据需要选择性磨平处理。

所述的整体腐蚀是指：将盐酸溶液覆盖于熔模精铸件的表面，再迅速将过氧化氢溶液喷洒到熔模精铸件表面，盐酸溶液与过氧化氢溶液在熔模精铸件表面快速反应，直至反应完全。

所述的覆盖可通过喷淋涂抹或快速浸泡实现。

所述的盐酸溶液浓度为36％，过氧化氢溶液浓度为30％。

所述的盐酸溶液与过氧化氢溶液的用量体积比为1：9。

所述的反应完全是指：熔模精铸件表面不再出现反应产生的气泡。

所述的清洗是指：向熔模精铸件表面喷洒清水，直至表面冲洗干净。

技术效果

与现有技术相比，本发明通过依次喷涂成比例的盐酸溶液和过氧化氢溶液，在熔模精铸件表面快速反应，有效快速地完成铸件的整体腐蚀，减少腐蚀液的用量，进而减少酸性废液及反应气体的产量；得到的腐蚀结果可以观察到整个熔模精铸件表面各个部分的晶粒尺寸大小和分布情况，从而可以更好更全面地评估铸件的宏观晶粒度质量指标，对产品的设计和应用具有更好的指导意义。

附图说明

图1为实施例1得到的宏观晶粒形貌；

图2为实施例2得到的宏观晶粒形貌；

图中：1为宏观晶粒形貌，2为熔模精铸件表面。

具体实施方式

下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

实施例1

本实施例包括以下步骤：

步骤1、对K4169镍基高温合金熔模精密铸造薄板件进行预处理。

所述的预处理是指：将薄板件从陶瓷熔模中取出，切除浇注系统并进行喷砂处理。

步骤2、对预处理后的薄板件进行整体腐蚀，具体包括：

步骤2.1)将浓度为36％的盐酸溶液倒入与薄板件大小相当的腐蚀槽中，将薄板件稍稍浸没于盐酸溶液中，模拟表面为盐酸环境。

步骤2.2)快速喷洒与盐酸溶液成9：1体积用量比例的浓度为30％的过氧化氢溶液，反应完全后进入步骤3。

所述的反应完全是指：薄板件表面不再出现反应产生的气泡。

步骤3、向薄板件表面喷洒清水进行清洗，回到步骤2，直至肉眼可观察到薄板件的表面晶粒，如图1所示。

由图1可看出薄板件表面上方的晶粒尺寸为3～5mm，边缘处为柱状晶，下方晶粒明显较细，呈现了各部分的明显晶界，除了可以直观看到晶粒的尺寸大小，也可以看到整个表面的晶粒尺寸分布情况。

实施例2

本实施例包括以下步骤：

步骤1、对K4169镍基高温合金熔模精铸件进行预处理。

所述的预处理是指：将熔模精铸件从陶瓷熔模中取出，切除浇注系统并进行喷砂处理、打磨处理。

步骤2、对预处理后的熔模精铸件进行整体腐蚀，即：用吸管依次吸取浓度为36％的盐酸溶液和浓度为30％的过氧化氢溶液(体积用量比为1：9)并滴到粗糙磨光区域，反应完全后向熔模精铸件表面喷洒清水进行清洗，重复本步骤，直至肉眼可观察到熔模精铸件的表面晶粒，如图2所示。

由图2可看出熔模精铸件的粗糙区域在简单磨平后，其晶粒也能显现出来，即若铸件存在少量局部区域的粗糙表面在经过简单打磨处理后仍然能够腐蚀出来，并不影响整体腐蚀的效果。

所述的熔模精铸件是通过熔模精密铸造获得的，有较好的表面质量，若部分表面质量有瑕疵，则进行适当的打磨处理。

本实施例得到的腐蚀结果中可以观察到整个精铸件表面各个部分的晶粒尺寸大小，同时可以了解复杂结构铸件晶粒尺寸的分布情况，从而可以更好更全面的评估铸件的宏观晶粒度质量指标，对产品的设计和应用具有更好的指导意义。

所述的整体腐蚀对熔模精铸件不进行破坏性取样，仅在整体腐蚀前去除浇注系统，可以保证精铸件的结构和组织完整，从而几乎不影响后续的质量检测。

所述的整体腐蚀产生的气体在密闭环境中通过通风设备收集处理。

所述的清洗后的酸性废液和氧化皮残渣在收集后集中处理。

Claims (7)

1.一种用于合金熔模精铸件的整体腐蚀方法，其特征在于，通过对进行预处理后的合金熔模精铸件重复进行整体腐蚀和清洗，直至肉眼观察到熔模精铸件表面晶粒，用于进行熔模精铸件各部分宏观晶粒度观察测定；

所述的预处理是指：将合金熔模精铸件从陶瓷熔模中取出，切除浇注系统，通过喷砂处理去除表面杂质并根据需要选择性磨平处理；

所述的清洗是指：向熔模精铸件表面喷洒清水，直至表面冲洗干净。

2.根据权利要求1所述的整体腐蚀方法，其特征是，所述的合金熔模精铸件为K4169镍基高温合金。

3.根据权利要求1所述的整体腐蚀方法，其特征是，所述的整体腐蚀是指：将盐酸溶液覆盖于熔模精铸件的表面，再迅速将过氧化氢溶液喷洒到熔模精铸件表面，盐酸溶液与过氧化氢溶液在熔模精铸件表面快速反应，直至反应完全；

所述的反应完全是指：熔模精铸件表面不再出现反应产生的气泡。

4.根据权利要求3所述的整体腐蚀方法，其特征是，所述的覆盖可通过喷淋涂抹或快速浸泡实现。

5.根据权利要求3所述的整体腐蚀方法，其特征是，所述的盐酸溶液浓度为36％。

6.根据权利要求3所述的整体腐蚀方法，其特征是，所述的过氧化氢溶液浓度为30％。

7.根据权利要求5或6所述的整体腐蚀方法，其特征是，所述的盐酸溶液与过氧化氢溶液的用量体积比为1：9。