CN113334256A - 一种镍基高温合金焊前清洗方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种镍基高温合金焊前清洗方法，对于热成型或热处理后的高温合金零件，采用喷砂+湿喷玻璃丸+酸洗的技术方案，对于机械加工或冷成型的高温合金零件，采用直接酸洗的技术方案。本发明使用喷砂+湿喷玻璃丸可以快速去除零件表面氧化皮，同时还可以提升零件的表面质量；硫酸和氢氟酸的酸液组合可以有效的控制零件的清洗过程，同时使用达因测试笔测量零件清洗后表面清洁度量化了清洗后要求，清洗质量得到了保证，可以有效的保证后续的焊接加工质量。

Description

一种镍基高温合金焊前清洗方法
技术领域
本发明涉及一种镍基高温合金焊前清洗方法，属于高温合金表面处理技术领域。
背景技术
镍基高温合金具有优异的高温力学性能，是航空航天制造领域的理想材料，高温合金零部件的使用可以防止产品在使用过程中的过度氧化和热腐蚀，但是镍基高温合金在自然状态及经过热加工后会在材料表面生成致密的氧化皮，该氧化皮会影响零件后续工序(特别是焊接工序)的加工质量。
发明内容
本发明旨在提供一种镍基高温合金焊前清洗方法，提升镍基高温合金的焊前清洗质量，提高镍基高温合金焊前清洗效率，保证后续镍基高温合金的焊接加工质量。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：对于热成型或热处理后的高温合金零件，采用喷砂+湿喷玻璃丸+酸洗的技术方案，对于机械加工或冷成型的高温合金零件，采用直接酸洗的技术方案。
一种镍基高温合金焊前清洗方法，分为两种情况：
针对热成型或热处理后的镍基高温合金，焊前清洗方法包括依次进行的喷砂、湿喷玻璃丸和酸洗，且酸洗时采用硫酸和氢氟酸作为酸洗液；
针对机械加工或冷成型的镍基高温合金，焊前清洗方法包括酸洗，且酸洗时采用硫酸和氢氟酸作为酸洗液。
需要说明的是，湿喷玻璃丸中的湿喷是指采用水和玻璃丸比例为5:1的混合液体进行喷丸处理，这里的5:1为体积比。
作为一种选择，所述喷砂采用60～100目粒径的氧化铝材料，0.4～0.7MPa压力对零件表面进行清理。
作为一种选择，所述湿喷玻璃丸采用120～160目粒径的玻璃珠材料，0.3～0.6MPa压力对喷砂后的表面进行清理，表面覆盖率100％，需要说明的是，表面覆盖率是指受喷零件表面上弹丸坑占据的面积与受喷表面总面积之比值，通常以百分数表示。
作为一种选择，所述热成型或热处理后的镍基高温合金在湿喷玻璃丸之后且在酸洗之前还包括化学除油、电化学除油和水膜检查；
所述机械加工或冷成型的镍基高温合金在酸洗之前还包括化学除油、电化学除油和水膜检查。
进一步，所述化学除油采用无腐蚀除油剂进行除油处理；
所述电化学除油采用阳极除油，电解溶液成分包括碳酸钠、磷酸钠、氢氧化钠和硅酸钠。
进一步，所述电化学除油时电极材料为钢板或镀镍钢板，碳酸钠、磷酸钠、氢氧化钠、硅酸钠的浓度比为20～30︰20～30︰30～40︰3～5，温度为60～80℃，电压为3～10V。
作为一种选择，所述酸洗时，硫酸密度为1.84g/mL，硫酸和氢氟酸的体积比为90～110︰130～160。
进一步，所述酸洗后还包括依次进行的中和和除氢处理，其中，除氢处理在酸洗后3h内进行，温度为180～200℃，时间2h以上。
进一步，所述中和和除氢之间还包括达因值测试。
作为一种选择，所述热成型或热处理后的镍基高温合金在湿喷玻璃丸之前还包括有机溶剂除油和干燥，所述化学除油后还包括热水洗和流动冷水洗，所述电化学除油后还包括热水洗和流动冷水洗，所述酸洗后还包括流动冷水洗和热水洗；
所述机械加工或冷成型的镍基高温合金在化学除油之前还包括有机溶剂除油和干燥，所述化学除油后还包括热水洗和流动冷水洗，所述电化学除油后还包括热水洗和流动冷水洗，所述酸洗后还包括流动冷水洗和热水洗。
与现有技术相比较，本发明改变了传统处理方法中针对该类镍基高温合金产品焊前处理需要加入熔融盐去除氧化皮的方法，使用喷砂+湿喷玻璃丸方案可以快速去除零件表面氧化皮，加快了氧化皮的去除速度，同时还可以提升零件的表面质量(湿喷玻璃丸可以在材料表面引入压应力，在焊接时可以更好的防止零件变形)；硫酸和氢氟酸的酸液组合可以有效的控制零件的清洗过程，同时使用达因测试笔测量零件清洗后表面清洁度量化了清洗后要求，清洗质量得到了保证。
附图说明
图1为镍基高温合金焊前清洗工艺流程图。
具体实施方式
下面按普通镍基高温合金零件焊前清洗加工流程对本发明作进一步的说明，但不应就此理解为本发明所述主题的范围仅限于以下的实施例，在不脱离本发明上述技术思想情况下，凡根据本领域普通技术知识和惯用手段做出的各种修改、替换和变更，均包括在本发明的范围内。
本发明中的清洗方法为一种对镍基高温合金材料焊前清洗专用方法，主要包括以下步骤：
(1)来件验收：对待加工的零件进行检查，确认零件表面完成，无划伤、毛刺等缺陷，若零件表面油污情况较严重，先用汽油等有机溶剂对零件进行除油。
(2)喷砂：采用60～100目粒径氧化铝材料，0.4～0.7MPa压力对零件表面氧化皮进行清理，可以快速去除表面氧化皮。
(3)湿喷玻璃丸：用120～160目粒径的玻璃珠材料与水按照1︰5的体积比进行混合，0.3～0.6MPa压力对喷砂后的零件进行喷丸清理，可以有效去除零件表面喷砂带来的杂质，细化零件表面，在材料表面引入压应力，在焊接时可以更好的防止零件变形，湿喷玻璃丸的表面覆盖率为100％。
(4)化学除油：采用新型无腐蚀除油剂对零件进行除油处理，初步去除零件表面污渍。
(5)电化学除油：不允许阴极除油，零件进行阳极除油可以进一步去除零件表面的油脂和灰分。
(6)水膜检查：为检查零件表面油污是否去除干净，对零件进行水膜检查，零件表面的水膜在10～30S是连续的，保证零件酸洗前表面清洁度。
(7)酸洗：由于零件经过湿喷玻璃丸处理，表面残留氧化皮较少，使用硫酸和氢氟酸的酸液组合可以有效控制零件清洗速率。
(8)中和：为防止零件表面酸液残留，零件需在碳酸钠溶液中进行浸泡中和。(9)除氢：酸洗后的镍基高温合金必须在3h内进行除氢处理，温度180～200℃，时间2h以上。
(10)检验：按工艺规程要求对零件进行检查。
下面以一个完整的镍基高温合金焊前清洗流程来说明本发明的实施过程，需要说明的是，对于热成型或热处理后的高温合金零件，执行下述步骤中的S1～S24，对于机械加工或冷成型的高温合金零件，则执行下述步骤中除了S4和S5以外的其它步骤。
S1：来件验收，零件表面不允许有严重的油污、裂纹、压伤、变形、磕碰划伤、毛刺等缺陷；
S2：有机溶剂除油，采用的材料为180#汽油，除油时间根据实际需要确定，零件表面清洁可不进行；
S3：干燥，在空气中晾干或用压缩空气吹干零件；
S4：喷砂，对热成型或热处理零件进行，采用的喷砂材料为氧化铝，砂粒为60～100目，喷砂时间以零件表面氧化皮去除为止，喷砂压力为0.4～0.7MPa；
S5：湿喷玻璃丸，采用玻璃珠作为材料，配合水形成混合液体，玻璃珠为120～160目，表面覆盖率100％，压力为0.3～0.6MPa，零件喷砂处理后必须进行湿喷玻璃丸处理；
S6：装挂，夹具在使用前应将表面氧化皮彻底去除干净，凹形件凹处向上，便于除油过程气泡析出；
S7：化学除油，除油剂型号为SF-302，除油剂浓度为3～5g/L，除油时间控制在40min，除油温度为60～80℃；
S8：热水洗，热水洗时间5～10S，热水洗温度≥60℃；
S9：流动冷水洗；
S10：电化学除油，采用碳酸钠(Na2CO3)、磷酸钠(Na3PO4)、氢氧化钠(NaOH)和硅酸钠(Na2SiO3)的混合物电化学除油，其中碳酸钠、磷酸钠、氢氧化钠、硅酸钠的浓度比为20～30︰20～30︰30～40︰3～5，浓度单位为g/L，电化学除油采用阳极除油，电化学阳极除油时间5～8min，温度为60～80℃，电压3～10V；需要注意的是：电极材料为钢板或镀镍钢板，零件不允许阴极除油；油污较重时，可适当延长除油时间5～15min；
S11：热水洗，热水温度≥60℃；
S12：流动冷水洗；
S13：水膜检查，零件表面水膜在10～30S是连续的，否则重复S3～S6工序；
S14：酸洗，采用密度为1.84g/mL的硫酸(H2SO4)+工业氢氟酸(HF)+水(H2O)，硫酸、工业氢氟酸、水的体积比为90～110︰130～160︰1000，体积单位为ml；
S15：流动冷水洗；
S16：热水洗，热水洗时间5min，温度≥60℃；
S17：中和，采用碳酸钠(Na2CO3)中和，碳酸钠(Na2CO3)的浓度为30～50g/L，中和时间为3～5min，在室温下进行中和；
S18，热水洗，热水洗时间5min，温度≥60℃；
S19，流动冷水洗；
S20：干燥(除氢)，用压缩空气将零件表面水分吹干；
S21：初检，用达因测试笔测试零件表面清洁度，表面达因值不低于42，达因值不合格则重复S10～S17工序；
S22：除氢，温度180～200℃，时间2h以上，除氢需要在酸洗后3h内进行；
S23：拆卸，拆卸时注意不要损伤零件；
S24：检验，外观：表面应显露银白色金属光泽；零件的表面达因值不低于42；不允许有暴露的结晶组织和麻坑等过腐蚀现象；检查条件为零件在40瓦日光灯下500mm的光照度，使用达因测试笔测试表面清洁度。

Claims (10)

1.一种镍基高温合金焊前清洗方法，其特征在于：
针对热成型或热处理后的镍基高温合金，焊前清洗方法包括依次进行的喷砂、湿喷玻璃丸和酸洗，且酸洗时采用硫酸和氢氟酸作为酸洗液；
针对机械加工或冷成型的镍基高温合金，焊前清洗方法包括酸洗，且酸洗时采用硫酸和氢氟酸作为酸洗液。
2.根据权利要求1所述的一种镍基高温合金焊前清洗方法，其特征在于：所述喷砂采用60～100目粒径的氧化铝材料，0.4～0.7MPa压力对零件表面进行清理，所有表面均需处理。
3.根据权利要求1所述的一种镍基高温合金焊前清洗方法，其特征在于：所述湿喷玻璃丸采用120～160目粒径的玻璃珠材料，0.3～0.6MPa压力对喷砂后的表面进行清理，表面覆盖率100％。
4.根据权利要求1所述的一种镍基高温合金焊前清洗方法，其特征在于：
所述热成型或热处理后的镍基高温合金在湿喷玻璃丸之后且在酸洗之前还包括化学除油、电化学除油和水膜检查；
所述机械加工或冷成型的镍基高温合金在酸洗之前还包括化学除油、电化学除油和水膜检查。
5.根据权利要求4所述的一种镍基高温合金焊前清洗方法，其特征在于：
所述化学除油采用无腐蚀除油剂进行除油处理；
所述电化学除油采用阳极除油，电解溶液成分包括碳酸钠、磷酸钠、氢氧化钠和硅酸钠。
6.根据权利要求5所述的一种镍基高温合金焊前清洗方法，其特征在于：所述电化学除油时电极材料为钢板或镀镍钢板，碳酸钠、磷酸钠、氢氧化钠、硅酸钠的浓度比为20～30︰20～30︰30～40︰3～5，温度为60～80℃，电压为3～10V。
7.根据权利要求1所述的一种镍基高温合金焊前清洗方法，其特征在于：所述酸洗时，硫酸密度为1.84g/mL，硫酸和氢氟酸的体积比为90～110︰130～160。
8.根据权利要求1所述的一种镍基高温合金焊前清洗方法，其特征在于：所述酸洗后还包括依次进行的中和和除氢处理，其中，除氢处理在酸洗后3h内进行，温度为180～200℃，时间2h以上。
9.根据权利要求8所述的一种镍基高温合金焊前清洗方法，其特征在于：所述中和和除氢之间还包括达因值测试。
10.根据权利要求4所述的一种镍基高温合金焊前清洗方法，其特征在于：
所述热成型或热处理后的镍基高温合金在湿喷玻璃丸之前还包括有机溶剂除油和干燥，所述化学除油后还包括热水洗和流动冷水洗，所述电化学除油后还包括热水洗和流动冷水洗，所述酸洗后还包括流动冷水洗和热水洗；
所述机械加工或冷成型的镍基高温合金在化学除油之前还包括有机溶剂除油和干燥，所述化学除油后还包括热水洗和流动冷水洗，所述电化学除油后还包括热水洗和流动冷水洗，所述酸洗后还包括流动冷水洗和热水洗。
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