CN113913916A - 去除钛合金表面氧化皮的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开的是金属材料表面处理领域的一种去除钛合金表面氧化皮的方法，包括以下步骤：首先选取1％～4％wt的硫酸铵、0.5％～1％wt的氟化氢铵及水配制成抛光液，然后将抛光液倒入抛光槽，并加热到70℃以上，最后以放入抛光槽的钛合金工件作为正极，抛光槽作为负极，施加400～500V稳定的直流高压进行抛光，抛光时间为1～5min，抛光结束后用清水洗去钛合金工件表面的抛光液并吹干水渍。本发明采用低浓度的中性盐溶液作为抛光液，对环境影响很小，且整个抛光过程无需人工干预，流程短，操作简单，抛光液也可以反复使用，成本较低，非常适合工业化连续生产，与现有传统方法相比具有非常大的优势。
Description
技术领域
本发明涉及金属材料表面处理领域，尤其涉及一种去除钛合金表面氧化皮的方法。
背景技术
钛合金具有质量轻、强度高、耐蚀性优异、耐高低温、无磁性、生物相容性好等特点，使其在航空航天、军工业和医疗等尖端领域具有很广阔的发展前景。然而，其在熔炼加工及成形件后期的使用过程中容易在表面形成一层氧化皮，影响材料本身的力学性能，在使用过程产生安全隐患，并且外观暗淡没有金属色，严重降低产品的外在形象。
目前，传统的去除钛合金表面氧化皮的方法主要是酸洗和机械打磨。酸洗是利用酸性溶液和钛合金表面氧化层发生化学反应从而达到剥落氧化皮的目的，但是这种酸性溶液对人体有很强的腐蚀性，且极不环保；机械打磨则是通过摩擦、撞击等方式打落氧化皮，这种方法效率低且容易产生粉尘，质量也不稳定。因此，需要寻找一种高效、安全、绿色、低成本的去除钛合金表面氧化皮的方法。
发明内容
为克服现有去除钛合金表面氧化皮所采用的酸洗和机械打磨方法所存在的上述不足，本发明所要解决的技术问题是：提供一种高效、安全、绿色、低成本的去除钛合金表面氧化皮的方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
去除钛合金表面氧化皮的方法，包括以下步骤：
a、选取1％～4％wt的硫酸铵、0.5％～1％wt的氟化氢铵及水配制成抛光液；
b、将抛光液倒入抛光槽，并加热到70℃以上；
c、以放入抛光槽的钛合金工件作为正极，抛光槽作为负极，施加400～500V稳定的直流高压进行抛光，抛光时间为1～5min；
d、抛光结束后用清水洗去钛合金工件表面的抛光液并吹干水渍。
进一步的是，在对抛光液进行加热时采用蒸汽发生器提供高温蒸汽，利用循环泵将蒸汽导入抛光槽来对抛光液进行加热。
进一步的是，待蒸汽发生器中的气压达到0.4MPa以上时再打开阀门和循环泵，使高温气体进入抛光槽中和溶液混合。
进一步的是，在抛光过程中同样保持抛光液温度在70℃以上。
本发明的有益效果是：本发明采用低浓度的中性盐溶液作为抛光液，对环境影响很小，且整个抛光过程无需人工干预，流程短，操作简单，抛光液也可以反复使用，成本较低，非常适合工业化连续生产，与现有传统方法相比具有非常大的优势。
附图说明
图1是本发明的工件抛光过程示意图。
图中标记为，1-钛合金工件，2-抛光槽，3-高压电源，4-抛光液，5-空泡。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进一步说明。
本发明所提供的一种去除钛合金表面氧化皮的方法，包括以下步骤：
a、选取1％～4％wt的硫酸铵、0.5％～1％wt的氟化氢铵及水配制成抛光液4；
b、将抛光液4倒入抛光槽2，并加热到70℃以上；
c、以放入抛光槽2的待处理钛合金作1为正极，抛光槽2作为负极，施加400～500V稳定的直流高压进行抛光，抛光时间为1～5min；
d、抛光结束后用清水洗去钛合金工件1表面的抛光液并吹干水渍。
本发明的工作原理是：如图1所示，通过高压电源3提供稳定直流高压，利用待处理的钛合金工件1在抛光液4中形成短路，放出大量热量，并使其周围的抛光液4被电离，形成放电通道，产生等离子体，由于等离子体在液体介质中，因此产生震荡波，使阳极所在钛合金工件1的表面形成空化效应，即形成一层含蒸汽的空泡5附着在钛合金工件1表面。而空泡中的蒸汽由抛光液汽化而成，因此该空泡中富含抛光液离子，如铵根离子、硫酸根离子、氟离子、氢离子、亚硫酸根离子等，电压加载在该空泡5上，形成等离子体通道，加速空泡5里的电化学反应以及其他自由基反应，从而达到快速去除工件表面氧化皮，提高表面光洁度的目的。申请人根据大量试验和论证发现，当采用上述工艺参数进行电抛光时，可在较短的时间内充分去除钛合金表面的氧化皮，并不影响工件的其它性能，同时抛光液为低浓度的中性盐溶液，对环境影响很小。
进一步的，本申请还有以下优选方案。在对抛光液5进行加热时采用蒸汽发生器提供高温蒸汽，利用循环泵将蒸汽导入抛光槽来对抛光液进行加热。利用高温蒸汽来加热抛光液，一方面能够使溶液温度升高并混合均匀，另一方面可避免其它加热方式的加热端接触到抛光液而损害加热材料。为了达到充分的加热和搅拌效果，最好是待蒸汽发生器中的气压达到0.4MPa以上时再打开阀门和循环泵，使高温气体进入抛光槽中和溶液混合。
此外，在抛光过程中由于水会不断被气化，带走热量，而抛光液温度对抛光效果有一定影响，因此在抛光过程中同样需保持抛光液温度在70℃以上。同时，若抛光时间过长、水分蒸发过大应考虑补充溶质。
本发明采用低浓度的中性盐溶液作为抛光液，对环境影响很小，且整个抛光过程无需人工干预，流程短，操作简单，抛光液也可以反复使用，成本较低，非常适合工业化连续生产，与现有传统方法相比具有非常大的优势，具有很好的实用性和应用前景。
Claims (4)
1.去除钛合金表面氧化皮的方法，其特征是，包括以下步骤：
a、选取1％～4％wt的硫酸铵、0.5％～1％wt的氟化氢铵及水配制成抛光液(4)；
b、将抛光液(4)倒入抛光槽(2)，并加热到70℃以上；
c、以放入抛光槽(2)的钛合金工件(1)作为正极，抛光槽(2)作为负极，施加400～500V稳定的直流高压进行抛光，抛光时间为1～5min；
d、抛光结束后用清水洗去钛合金工件(1)表面的抛光液并吹干水渍。
2.如权利要求1所述的去除钛合金表面氧化皮的方法，其特征是：在对抛光液进行加热时采用蒸汽发生器提供高温蒸汽，利用循环泵将蒸汽导入抛光槽来对抛光液进行加热。
3.如权利要求2所述的去除钛合金表面氧化皮的方法，其特征是：待蒸汽发生器中的气压达到0.4MPa以上时再打开阀门和循环泵，使高温气体进入抛光槽中和溶液混合。
4.如权利要求1所述的去除钛合金表面氧化皮的方法，其特征是：在抛光过程中同样保持抛光液温度在70℃以上。
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