CN117230454A - 一种用于航空发动机大型钛合金零件表面污染清理的方法 - Google Patents
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Abstract
一种用于航空发动机大型钛合金零件表面污染清理的方法，属于合金零件表面污染清理技术领域。本发明是一套采用化学方法去除大型钛合金零件表面污染的工艺方法，主要步骤包括去除油污、碱液浸泡、去离子水喷淋、弱酸中和、高压水枪清洗、热去离子水洗。本发明结合了污染物的特点及材料类型，选取了以碱液为主的槽液配方，通过过程控制手段，在有效去除污染物的同时避免工艺过程中的二次污染，得到了清洁均匀一致的表面状态。
Description
技术领域
本发明属于合金零件表面污染清理技术领域，特别涉及一种用于航空发动机大型钛合金零件表面污染清理的方法。
背景技术
航空发动机钛合金机匣类零件位于发动机外端，易受到外界环境污染，沾染积碳、锈蚀等外来污染物，同时由于高温作用，表面易氧化变色。目前国内外对此类污染的清理方法主要有表面活性剂清洗、碱溶液清洗、酸溶液清洗、机械清理等方法。清洗工艺多采用浸泡清洗、超声波清洗、压力冲洗等方式来加强清洗效果。钛合金材料具有较高的氢脆敏感性，在酸溶液中清理易造成增氢风险，在高温碱液中清洗易氧化变色，而且酸或碱清洗后残留零件表面易造成零件腐蚀，如控制不当将影响零件使用安全性。机械方法多采用砂纸、钢丝刷、竹片、吹砂等打磨去除积碳，机械方法效率低，清除质量差，易留下细小划痕，对去除尺寸控制较差，很容易损伤零件工作表面，且易存在死角，特别是零件表面有严格的表面质量要求时，机械方法直接去除不理想。对于大型钛合金零部件，由于表面积大，在从有温度的酸或碱液出槽未进入水槽清洗的过程中，零件表面干燥速度不一致，极易使表面出现氧化，产生后续难以去除的痕迹。
发明内容
针对上述问题，本发明旨在提供一种可有效清除大型钛合金构件外来污染物的工艺方法，避免零件二次污染，对零件金属基体无损伤，保证零件后期继续使用的可靠性。
本发明是一套采用化学方法去除大型钛合金零件表面污染的工艺方法，结合污染物的特点及材料类型，选取了以碱液为主的槽液配方，通过过程控制手段，在有效去除污染物的同时避免工艺过程中的二次污染，得到清洁均匀一致的表面状态。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
步骤1.去除油污：清洗剂浸泡，清洗零件，去除零件表面油污；
步骤2.碱液浸泡：将清洗后的零件在碱槽中浸泡清洗；
步骤3.去离子水喷淋：零件出碱槽的同时，在零件表面喷淋去离子水，清洗表面残留碱液；
步骤4.弱酸中和：经去离子水充分喷淋的零件浸渍在弱酸中进行中和处理；
步骤5.高压水枪清洗：用高压水枪清洗零件各个部位；
步骤6.热去离子水清洗：用热去离子水清洗零件，出槽、干燥。
所述步骤1中，清洗剂为水基清洗剂；浸泡时间为30 min~50 min。
所述步骤2中，碱液为葡萄糖酸钠和氢氧化钠的混合溶液，其中葡萄糖酸钠浓度为50 g/L~80 g/L、氢氧化钠浓度为140 g/L~160 g/L；
所述浸泡清洗时间为30 min~60 min，碱液温度为50℃~65℃。
所述步骤3中，去离子水喷淋时，去离子水的流量为0.5 L/s~0.8 L/s，喷淋时间不少于30 s。
所述步骤4中，所述弱酸为磷酸溶液；其中，磷酸浓度为15%~20%；
所述步骤4在室温下进行，浸渍时间2 min~3 min。
所述步骤5中，高压水枪压力为0.4 MPa~0.5 MPa，反复清洗零件各个部位至零件表面无化学成分残留。
所述步骤6中，去离子水温度为60℃~80℃，清洗时间不少于2 min，清洗方式为浸渍清洗；
所述干燥为压缩空气吹干。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
1.清污效果好，二次污染发生率低。本发明提供的方法中，采用氢氧化钠和葡萄糖酸钠为主要成分的碱液浸泡零件后，立即用去离子水喷淋零件表面，快速去除表面残留碱液后进行后续处理，大大降低了零件出槽后由于碱液干燥和自来水中杂质引起二次污染的几率。通过此处理工艺处理后的各类钛合金零件，内外表面污染得到有效清除，呈银白色，且表面状态均一。
2.清污过程不损伤零件。采用本发明提供的方法进行零件表面污染清洗过程中所涉及到的酸碱溶液均为弱酸弱碱，不与零件基体材料发生反应，不会导致金属材料基体产生不利影响，不影响零件的后期使用。
附图说明
图1为采用实施例1方法清洗后零件表面清洗效果图。
图2为采用对比例1方法清洗后零件表面清洗效果图。
图3为采用对比例2方法清洗后零件表面清洗效果图。
图4为采用对比例3方法清洗后零件表面清洗效果图。
具体实施方式
下面将结合附图和具体实施例对本发明进行进一步说明。
实施例1
步骤一 去除油污
选用781清洗剂浸泡零件50 min，去除零件表面油污。
步骤二 碱液浸泡
经充分清洗后的零件浸渍于葡萄糖酸钠及氢氧化钠的混合溶液中进行浸泡清洗，其中葡萄糖酸钠浓度为50 g/L、氢氧化钠浓度为150 g/L。浸渍时间为45 min，溶液温度为55℃。
步骤三 去离子水喷淋
零件在碱槽出槽的同时，快速在零件表面喷淋流量为0.5 L/s的去离子水30 s，保证零件用最快的速度清洗干净残留碱液。
步骤四 弱酸中和
经充分清洗后的零件浸渍于室温下的磷酸溶液中进行中和处理，磷酸浓度约为15%，浸渍时间3 min。
步骤五 高压水枪清洗
为保证零件清洗质量，用压力为0.4 Mpa的高压水枪在零件各个部位反复清洗，确保无化学成分残留。
步骤六 热去离子水清洗
将零件浸渍入80℃去离子水中2 min，随后出槽，利用压缩空气吹干的方式进行干燥。
清洗后的零件表面清洗效果如图1所示。从图中可以看出，零件表面污染得到有效清除，且表面状态均一。这是由于采用氢氧化钠和葡萄糖酸钠为主要成分的碱液浸泡零件后，立即用去离子水喷淋零件表面，快速去除表面残留碱液后进行后续处理，有效去除了污染物的同时避免了工艺过程中的二次污染，得到清洁均匀一致的表面状态。
实施例2
步骤一 去除油污
选用Super Bee 200LF清洗剂浸泡零件30 min，去除零件表面油污。
步骤二 碱液浸泡
经充分清洗后的零件浸渍于葡萄糖酸钠及氢氧化钠的混合溶液中进行浸泡清洗，其中葡萄糖酸钠浓度为60 g/L、氢氧化钠浓度为 160 g/L。浸渍时间为40 min，溶液温度为60℃。
步骤三 去离子水喷淋
零件在碱槽出槽的同时，快速在零件表面喷淋流量为0.6 L/s的去离子水40 s，保证零件用最快的速度清洗干净残留碱液。
步骤四 弱酸中和
经充分清洗后的零件浸渍于室温下的磷酸溶液中进行中和处理，磷酸浓度约为16%，浸渍时间2 min。
步骤五 高压水枪清洗
为保证零件清洗质量，用压力为0.4 Mpa的高压水枪在零件各个部位反复清洗，确保无化学成分残留。
步骤六 热去离子水清洗
将零件浸渍入70℃去离子水中3 min，随后出槽，利用压缩空气吹干的方式进行干燥。
清洗后的零件表面污染得到有效清除，且表面状态均一。
实施例3
步骤一 去除油污
选用781清洗剂浸泡零件50 min，去除零件表面油污。
步骤二 碱液浸泡
经充分清洗后的零件浸渍于葡萄糖酸钠及氢氧化钠的混合溶液中进行浸泡清洗，其中葡萄糖酸钠浓度为70 g/L、氢氧化钠浓度为 160 g/L。浸渍时间为40 min，溶液温度为60℃。
步骤三 去离子水喷淋
零件在碱槽出槽的同时，快速在零件表面喷淋流量为0.7 L/s的去离子水50 s，保证零件用最快的速度清洗干净残留碱液。
步骤四 弱酸中和
经充分清洗后的零件浸渍于室温下的磷酸溶液中进行中和处理，磷酸浓度约为18%，浸渍时间3 min。
步骤五 高压水枪清洗
为保证零件清洗质量，用压力为0.4 Mpa的高压水枪在零件各个部位反复清洗，确保无化学成分残留。
步骤六 热去离子水清洗
将零件浸渍入70℃去离子水中3 min，随后出槽，利用压缩空气吹干的方式进行干燥。
清洗后的零件表面污染得到有效清除，且表面状态均一。
实施例4
步骤一 去除油污
选用Super Bee 200LF清洗剂浸泡零件30 min，去除零件表面油污。
步骤二 碱液浸泡
经充分清洗后的零件浸渍于葡萄糖酸钠及氢氧化钠的混合溶液中进行浸泡清洗，其中葡萄糖酸钠浓度为75 g/L、氢氧化钠浓度为 150 g/L。浸渍时间为45 min，溶液温度为60℃。
步骤三 去离子水喷淋
零件在碱槽出槽的同时，快速在零件表面喷淋流量为0.7 L/s的去离子水50 s，保证零件用最快的速度清洗干净残留碱液。
步骤四 弱酸中和
经充分清洗后的零件浸渍于室温下的磷酸溶液中进行中和处理，磷酸浓度约为17.5%，浸渍时间3min。
步骤五 高压水枪清洗
为保证零件清洗质量，用压力为0.4 Mpa的高压水枪在零件各个部位反复清洗，确保无化学成分残留。
步骤六 热去离子水清洗
将零件浸渍入70℃去离子水中3 min，随后出槽，利用压缩空气吹干的方式进行干燥。
清洗后的零件表面污染得到有效清除，且表面状态均一。
实施例5
步骤一 去除油污
选用TURCO aviation清洗剂浸泡零件40 min，去除零件表面油污。
步骤二 碱液浸泡
经充分清洗后的零件浸渍于葡萄糖酸钠及氢氧化钠的混合溶液中进行浸泡清洗，其中葡萄糖酸钠浓度为80 g/L、氢氧化钠浓度为 160 g/L。浸渍时间为60 min，溶液温度为65℃。
步骤三 去离子水喷淋
零件在碱槽出槽的同时，快速在零件表面喷淋流量为0.8 L/s的去离子水30 s，保证零件用最快的速度清洗干净残留碱液。
步骤四 弱酸中和
经充分清洗后的零件浸渍于室温下的磷酸溶液中进行中和处理，磷酸浓度约为20%，浸渍时间2 min。
步骤五 高压水枪清洗
为保证零件清洗质量，用压力为0.4 Mpa的高压水枪在零件各个部位反复清洗，确保无化学成分残留。
步骤六 热去离子水清洗
将零件浸渍入80℃去离子水中2 min，随后出槽，利用压缩空气吹干的方式进行干燥。
清洗后的零件表面污染得到有效清除，且表面状态均一。
实施例6
步骤一 去除油污
选用781清洗剂浸泡零件50 min，去除零件表面油污。
步骤二 碱液浸泡
经充分清洗后的零件浸渍于葡萄糖酸钠及氢氧化钠的混合溶液中进行浸泡清洗，其中葡萄糖酸钠浓度为50 g/L、氢氧化钠浓度为 140 g/L。浸渍时间为30 min，溶液温度为55℃。
步骤三 去离子水喷淋
零件在碱槽出槽的同时，快速在零件表面喷淋流量为0.8 L/s的去离子水1 min，保证零件用最快的速度清洗干净残留碱液。
步骤四 弱酸中和
经充分清洗后的零件浸渍于室温下的磷酸溶液中进行中和处理，磷酸浓度约为15%，浸渍时间3min。
步骤五 高压水枪清洗
为保证零件清洗质量，用压力为0.4 Mpa的高压水枪在零件各个部位反复清洗，确保无化学成分残留。
步骤六 热去离子水清洗
将零件浸渍入60℃去离子水中5 min，随后出槽，利用压缩空气吹干的方式进行干燥。
清洗后的零件表面污染得到有效清除，且表面状态均一。
实施例7
步骤一 去除油污
选用TURCO aviation清洗剂浸泡零件50 min，去除零件表面油污。
步骤二 碱液浸泡
经充分清洗后的零件浸渍于葡萄糖酸钠及氢氧化钠的混合溶液中进行浸泡清洗，其中葡萄糖酸钠浓度为80 g/L、氢氧化钠浓度为 160 g/L。浸渍时间为30 min，溶液温度为55℃。
步骤三 去离子水喷淋
零件在碱槽出槽的同时，快速在零件表面喷淋流量为0.5 L/s的去离子水2 min，保证零件用最快的速度清洗干净残留碱液。
步骤四 弱酸中和
经充分清洗后的零件浸渍于室温下的磷酸溶液中进行中和处理，磷酸浓度约为15%，浸渍时间3 min。
步骤五 高压水枪清洗
为保证零件清洗质量，用压力为0.5 Mpa的高压水枪在零件各个部位反复清洗，确保无化学成分残留。
步骤六 热去离子水清洗
将零件浸渍入70℃去离子水中5 min，随后出槽，利用压缩空气吹干的方式进行干燥。
清洗后的零件表面污染得到有效清除，且表面状态均一。
对比例1
步骤一 去除油污
选用781清洗剂浸泡零件50 min，去除零件表面较重油污。
步骤二 碱液浸泡
经充分清洗后的零件浸渍于葡萄糖酸钠及氢氧化钠的混合溶液中进行浸泡清洗，其中葡萄糖酸钠浓度为80 g/L、氢氧化钠浓度为 160 g/L。浸渍时间为60 min，溶液温度为80℃。
步骤三 自来水喷淋
零件在碱槽出槽的同时，快速在零件表面喷淋流量为0.5 L/s的自来水 2 min，保证零件用最快的速度清洗干净残留碱液。
步骤四 弱酸中和
经充分清洗后的零件浸渍于室温下的磷酸溶液中进行中和处理，磷酸浓度约为18%，浸渍时间2 min。
步骤五 高压水枪清洗
为保证零件清洗质量，用压力为0.4 Mpa的高压水枪在零件各个部位反复清洗，确保无化学成分残留。
步骤六 热自来水清洗
将零件浸渍入80℃自来水中2 min，随后出槽，利用压缩空气吹干的方式进行干燥。
洗后的零件表面如图2所示，从图中可以看出，零件表面状态不均一，仍有痕迹存在。这是由于在碱液浸泡后，立即用自来水喷淋零件表面后，自来水中其他成分在钛合金零件表面带来不利影响，导致二次污染的发生，最终清洗效果不理想。
对比例2
步骤一 去除油污
选用TURCO aviation清洗剂浸泡零件30 min，去除零件表面较重油污。
步骤二 碱液浸泡
经充分清洗后的零件浸渍于葡萄糖酸钠及氢氧化钠的混合溶液进行浸泡清洗，其中葡萄糖酸钠浓度为80 g/L、氢氧化钠浓度为160 g/L。浸渍时间为50 min，溶液温度为75℃。
步骤三 去离子水清洗
零件在碱槽出槽，移至清洗槽后，在去离子水中浸泡清洗2 min，清洗干净残留碱液。
步骤四 弱酸中和
经充分清洗后的零件浸渍于室温下的磷酸溶液中进行中和处理，磷酸浓度约为17%，浸渍时间2 min。
步骤五 高压水枪清洗
为保证零件清洗质量，用压力为0.5 Mpa的高压水枪在零件各个部位反复清洗，确保无化学成分残留。
步骤六 热去离子水清洗
将零件浸渍入80℃去离子水中2 min，随后出槽，利用压缩空气吹干的方式进行干燥。
最终清洗效果如图3所示。从图中可以看出，清洗后的零件表面状态不均一，有较多痕迹存在。这是由于在碱液浸泡后出槽的同时没有立即用去离子水喷淋，导致表面残留的有一定温度的碱液在移动过程中，由于一定温度的碱液快速干燥、在零件表面发生作用，导致了零件表面二次污染的发生。
对比例3
步骤一 去除油污
选用781清洗剂浸泡零件50 min，去除零件表面较重油污。
步骤二 碱液浸泡
经充分清洗后的零件浸渍于葡萄糖酸钠及氢氧化钠的混合溶液中进行浸泡清洗，其中葡萄糖酸钠浓度为80 g/L、氢氧化钠浓度为160 g/L。浸渍时间为50 min，溶液温度为85℃。
步骤三 自来水喷淋
零件在碱槽出槽，移至清洗槽后，在零件表面喷淋流量为0.8 L/s的自来水1 min，清洗干净残留碱液。
步骤四 弱酸中和
经充分清洗后的零件浸渍于室温下的磷酸溶液中进行中和处理，磷酸浓度约为20%，浸渍时间2 min。
步骤五 高压水枪清洗
为保证零件清洗质量，用压力为0.5 Mpa的高压水枪在零件各个部位反复清洗，确保无化学成分残留。
步骤六 热自来水清洗
将零件浸渍入90℃自来水中3 min，随后出槽，利用压缩空气吹干的方式进行干燥。
最终清洗效果如图4所示。从图中可以看出，零件表面仍有大量痕迹没有清除干净。这是由于在碱液浸泡后出槽的同时没有立即用去离子水喷淋，导致零件表面形成了严重的二次污染，后期难以去除。
Claims (7)
1.一种用于航空发动机大型钛合金零件表面污染清理的方法，其特征在于，包含以下步骤：
步骤1.去除油污：清洗剂浸泡，清洗零件，去除零件表面油污；
步骤2.碱液浸泡：将清洗后的零件在碱槽中浸泡清洗；
步骤3.去离子水喷淋：零件出碱槽的同时，在零件表面喷淋去离子水，清洗表面残留碱液；
步骤4.弱酸中和：经去离子水充分喷淋的零件浸渍在弱酸中进行中和处理；
步骤5.高压水枪清洗：用高压水枪清洗零件各个部位；
步骤6.热去离子水清洗：用热去离子水清洗零件，出槽、干燥。
2.根据权利要求1所述的一种用于航空发动机大型钛合金零件表面污染清理的方法，其特征在于，所述步骤1中，清洗剂为水基清洗剂；浸泡时间为30 min~50 min。
3.根据权利要求1所述的一种用于航空发动机大型钛合金零件表面污染清理的方法，其特征在于，所述步骤2中，碱液为葡萄糖酸钠和氢氧化钠的混合溶液；其中，葡萄糖酸钠浓度为50 g/L~80 g/L，氢氧化钠浓度为140 g/L ~160 g/L；
所述浸泡清洗时间为30 min~60 min，碱液温度为50℃~65℃。
4.根据权利要求1所述的一种用于航空发动机大型钛合金零件表面污染清理的方法，其特征在于，所述步骤3中，去离子水喷淋时，去离子水的流量为0.5 L/s~0.8 L/s，喷淋时间不少于30 s。
5.根据权利要求1所述的一种用于航空发动机大型钛合金零件表面污染清理的方法，其特征在于，所述步骤4中，所述弱酸为磷酸溶液；其中，磷酸浓度为15%~20%；
所述步骤4在室温下进行，浸渍时间2 min~3 min。
6.根据权利要求1所述的一种用于航空发动机大型钛合金零件表面污染清理的方法，其特征在于，所述步骤5中，高压水枪压力为0.4MPa~0.5MPa，反复清洗零件各个部位至零件表面无化学成分残留。
7.根据权利要求1所述的一种用于航空发动机大型钛合金零件表面污染清理的方法，其特征在于，所述步骤6中，去离子水温度为60℃~80℃，清洗时间不少于2min，清洗方式为浸渍清洗；
所述干燥为压缩空气吹干。
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| CN202311524477.5A CN117230454A (zh) | 2023-11-16 | 2023-11-16 | 一种用于航空发动机大型钛合金零件表面污染清理的方法 |
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| CN202311524477.5A Pending CN117230454A (zh) | 2023-11-16 | 2023-11-16 | 一种用于航空发动机大型钛合金零件表面污染清理的方法 |
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Citations (4)
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|---|---|---|---|---|
| CN105331955A (zh) * | 2015-10-29 | 2016-02-17 | 无锡桥阳机械制造有限公司 | 一种钛合金表面处理工艺 |
| CN108193254A (zh) * | 2018-01-31 | 2018-06-22 | 沈阳建筑大学 | 一种钛合金表面保护膜的原位生长方法 |
| CN109852955A (zh) * | 2019-04-17 | 2019-06-07 | 西南科技大学 | 一种钛合金表面化学镀镍硼铅高硬耐磨涂层的方法 |
| US20190209736A1 (en) * | 2016-06-06 | 2019-07-11 | Bumachar BRUNELLA SILY DE ASSIS | Method for the nanometric deposition of calcium phosphate on the surface of an anodized titanium implant |
-
2023
- 2023-11-16 CN CN202311524477.5A patent/CN117230454A/zh active Pending
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105331955A (zh) * | 2015-10-29 | 2016-02-17 | 无锡桥阳机械制造有限公司 | 一种钛合金表面处理工艺 |
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