CN117888111A - 一种钛合金抛光液及其抛光方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及金属抛光技术领域,具体提供了一种钛合金抛光液及其抛光方法,所述钛合金抛光液由以下组分组成:质量份数为94~98%的生物酸液和补足余量的0.5mm直径椰壳活性炭颗粒。本发明通过刺黄果果肉中提取的有机酸类物质,在腐蚀去除钛合金表面的氧化层和减少粗糙度的同时,其本身的氧化性会形成钝化氧化膜避免过度腐蚀;茶树叶片中提取的具有抗氧化特性的酚类和酮类化合物,控制有机酸的氧化速度的同时保护刺黄果果肉中提取的有机酸类物质的活性,进一步的,生物酸液中的纤维素等生物多糖会起到分散剂的效果,提高抛光液体系的稳定性。
Description
技术领域
本发明涉及金属抛光技术领域,尤其涉及一种钛合金抛光液及其抛光方法。
背景技术
钛合金具有优良的抗腐蚀性、极高的耐热性和较好的比强度等优点,现已被广泛应用于航空行业、化工等行业中,但是钛合金在加工运输过程中,其表面易遭到损坏,会产生氧化皮、锈迹、油渍以及喷砂残留痕迹等,因此需要对钛合金的表面进行抛光处理。钛合金抛光液的研发和使用以及钛合金工件的抛光方法是在钛合金加工领域的重要应用之一。抛光液是一种针对钛合金表面进行微观修整的特殊化学溶液,可以改善钛合金工件的表面质量和性能。现有的抛光液多利用无机酸的溶解作用、机械剥离作用以及还原作用来改善钛合金的表面性能,但是氢氟酸和硝酸等无机酸不仅在使用时挥发有害人体,在用后处理时也污染较大。
因此,需要开发一种环保和低毒害的钛合金抛光液及其抛光方法,在使用环保绿色原料的前提下,取得接近无机酸抛光液的表面粗糙度改善效果和表面剥离效果。
发明内容
为了解决上述问题,本发明目的是提供一种钛合金抛光液及其抛光方法。
本发明提供了一种钛合金抛光液,所述钛合金抛光液由以下组分组成:
质量份数为94~98%的生物酸液和补足余量的0.5mm直径椰壳活性炭颗粒;
所述生物酸液的制备方法:
取新鲜的质量份数为87~92%的刺黄果果肉和补足余量的澳洲茶树叶片,切为1cm3的碎块后放入闪式提取器,转速3800r/min,提取15s后100目滤网过滤,得粗滤提取液;将所述粗滤提取液于43~47℃下,真空度800mbar减压浓缩至所述粗滤提取液质量变为原质量的0.3倍,得所述生物酸液;
所述钛合金抛光液的抛光方法为:
步骤一:将TC4牌号的10×5×0.5cm的砂纸打磨后表面粗糙度170nm的钛合金板用纯水清洗并吹干后放入PP酸洗槽中,在所述PP酸洗槽中倒入所述钛合金抛光液浸没所述钛合金板并搅拌均匀;
步骤二:将所述钛合金抛光液的温度加热至38~42℃,在40KHz,2500W超声波作用下清洗6~9s后,将超声波调整为25KHz,2500W继续清洗2~4s;
步骤三:循环所述步骤二4h后,取出所述钛合金板,用纯水清洗两遍后60℃干燥1h完成抛光。
进一步地,所述生物酸液的质量份数为96%。
进一步地,所述刺黄果果肉的质量份数为90%。
进一步地,所述减压浓缩温度为45℃。
进一步地,所述步骤二中钛合金抛光液的温度加热至40℃。
进一步地,所述步骤二中40KHz,2500W超声波作用下清洗8s。
进一步地,所述步骤二中25KHz,2500W继续清洗3s。
通过本发明能够带来如下有益效果:
本发明通过刺黄果果肉中提取的有机酸类物质,在腐蚀去除钛合金表面的氧化层和减少粗糙度的同时,其本身的氧化性会形成钝化氧化膜避免过度腐蚀;茶树叶片中提取的具有抗氧化特性的酚类和酮类化合物,控制有机酸的氧化速度的同时保护刺黄果果肉中提取的有机酸类物质的活性,进一步的,生物酸液中的纤维素等生物多糖会起到分散剂的效果,提高抛光液体系的稳定性。
本发明的椰壳活性炭颗粒具有比一般活性炭颗粒更高的硬度,配合本发明的变频超声波辅助清洗,在低频高能时剥离有机酸破坏的氧化层,提高氧化层脱离速度,在高频低能时打磨钛合金表面,通过更多的摩擦暴露面积更大的凸起部位,使钛合金表面更平滑。
本发明的生物酸液与椰壳活性炭颗粒的组分比是特有的,生物酸少腐蚀效果差,椰壳活性炭颗粒少则机械打磨的效果差;本发明刺黄果果肉和澳洲茶树叶片的组分比是特有的,刺黄果果肉少则氧化腐蚀效果差,澳洲茶树叶片少则体系稳定性差;本发明减压浓缩的温度在去除部分水分和易挥发物质的同时保护了有机酸、酚类和酮类的活性;本发明钛合金抛光液的温度在提高腐蚀和打磨效果的同时避免抛光液生物活性下降或体系产生凝集沉淀。
在上述配合下,钛合金表面氧化膜不断溶解,同时不断形成钝化氧化膜。其表面微观凸起部位优先溶解,且溶解速率大于凹下部位的溶解速率;而且氧化膜的溶解和氧化膜的形成始终同时进行,只是其速率有差异,实现化学腐蚀和机械打磨的双重效果,结果在使用环保材料的同时取得较好的表面粗糙度改善效果和表面剥离效果。
具体实施方式
此处为了更清楚的阐释本发明的整体构思,下面以实施例的方式对本发明的整体方案进行详细说明;在下文的描述中,给出了大量具体的细节以便提供对本发明更为彻底的理解;然而,对于本领域技术人员来说显而易见的是,本发明可以无需一个或多个这些细节而得以实施;在其他的例子中,为了避免与本发明发生混淆,对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。
闪式提取器型号为JHBE-50T;刺黄果果肉ph值测为2.1,ORAC值测为9858微摩尔;澳洲茶树叶片购自新泰市百草园植物坊,测得酚类和酮类浓度为18.9%;椰壳活性炭购自河南彤鑫新材料有限公司,直径0.5mm,硬度测为95维氏硬度。如未特殊说明,下述实施例中各原料组分均可通过商业途径购得,所使用的实验仪器均为实验室常规实验仪器,性能测试方法为本领域已知测试方法。
优选的实施方式如下:
实施例1:
采用以下组分的钛合金抛光液:
质量份数为96%的生物酸液和补足余量的0.5mm直径椰壳活性炭颗粒;
采用以下方法制备获得生物酸液:
取新鲜的质量份数为90%的刺黄果果肉和补足余量的澳洲茶树叶片,切为1cm3的碎块后放入闪式提取器,转速3800r/min,提取15s后100目滤网过滤,得粗滤提取液;将所述粗滤提取液于45℃下,真空度800mbar减压浓缩至所述粗滤提取液质量变为原质量的0.3倍,得所述生物酸液;
采用以下方法抛光:
步骤一:将TC4牌号的10×5×0.5cm的砂纸打磨后表面粗糙度170nm的钛合金板用纯水清洗并吹干后放入PP酸洗槽中,在所述PP酸洗槽中倒入所述钛合金抛光液浸没所述钛合金板并搅拌均匀;
步骤二:将所述钛合金抛光液的温度加热至40℃,在40KHz,2500W超声波作用下清洗8s后,将超声波调整为25KHz,2500W继续清洗3s;
步骤三:循环所述步骤二4h后,取出所述钛合金板,用纯水清洗两遍后60℃干燥1h完成抛光。
实施例2-13:
实施例2与实施例1的区别仅在于,生物酸液的质量份数为94%;
实施例3与实施例1的区别仅在于,生物酸液的质量份数为98%;
实施例4与实施例1的区别仅在于,刺黄果果肉的质量份数为87%;
实施例5与实施例1的区别仅在于,刺黄果果肉的质量份数为92%;
实施例6与实施例1的区别仅在于,减压浓缩温度为43℃;
实施例7与实施例1的区别仅在于,减压浓缩温度为47℃;
实施例8与实施例1的区别仅在于,步骤二中钛合金抛光液的温度加热至38℃;
实施例9与实施例1的区别仅在于,步骤二中钛合金抛光液的温度加热至42℃;
实施例10与实施例1的区别仅在于,步骤二中40KHz,2500W超声波作用下清洗6s;
实施例11与实施例1的区别仅在于,步骤二中40KHz,2500W超声波作用下清洗9s;
实施例12与实施例1的区别仅在于,步骤二中25KHz,2500W继续清洗2s;
实施例13与实施例1的区别仅在于,步骤二中25KHz,2500W继续清洗4s;
对比例1-19:
对比例1与实施例1的区别仅在于,生物酸液的质量份数为90%;
对比例2与实施例1的区别仅在于,生物酸液的质量份数为100%;
对比例3与实施例1的区别仅在于,刺黄果果肉的质量份数为80%;
对比例4与实施例1的区别仅在于,刺黄果果肉的质量份数为100%;
对比例5与实施例1的区别仅在于,减压浓缩温度为38℃;
对比例6与实施例1的区别仅在于,减压浓缩温度为52℃;
对比例7与实施例1的区别仅在于,步骤二中钛合金抛光液的温度加热至33℃;
对比例8与实施例1的区别仅在于,步骤二中钛合金抛光液的温度加热至47℃;
对比例9与实施例1的区别仅在于,步骤二中40KHz,2500W超声波作用下清洗0s;
对比例10与实施例1的区别仅在于,步骤二中40KHz,2500W超声波作用下清洗15s;
对比例11与实施例1的区别仅在于,步骤二中25KHz,2500W继续清洗0s;
对比例12与实施例1的区别仅在于,步骤二中25KHz,2500W继续清洗8s;
对比例13与实施例1的区别仅在于,步骤二中80KHz,2500W超声波作用下清洗8s;
对比例14与实施例1的区别仅在于,步骤二中25KHz,2500W超声波作用下清洗8s;
对比例15与实施例1的区别仅在于,步骤二中40KHz,2500W继续清洗3s;
对比例16与实施例1的区别仅在于,步骤二中20KHz,2500W继续清洗3s;
对比例17与实施例1的区别仅在于,抛光方法无超声波作用;
对比例18与实施例1的区别仅在于,生物酸液采用等质量的市售王水型抛光液,其组分为HCl 60~70g/L、HNO3 100~200g/L、HF 70~90g/L;
对比例19与实施例1的区别仅在于,抛光液采用等质量的市售王水型抛光液,其组分为HCl 60~70g/L、HNO3 100~200g/L、HF 70~90g/L。
取各示例完成抛光后的钛合金板,进行下述检测:
表面粗糙度改善效果测试:
采用激光干涉仪测量表面粗糙度Ra,检测结果如表1所示,检测结果单位为nm,保留整数位有效数字。
表面剥离效果测试:
电子照相后放大30倍观察并标记钛合金板表面未完全脱落的旧氧化层个数,并以多、较多、中等、较少、少和无来表示,结果如表1所示。
表1:各示例的表面粗糙度改善效果测试和表面剥离效果测试:
由表1中的数据可知,相较于其他各示例,本发明的实施例,尤其是本发明实施例1的钛合金抛光液及其抛光方法显然具有更好的表面剥离效果,且其也在使用环保材料的同时取得较好的接近无机酸抛光液的表面粗糙度改善效果。即本发明的钛合金抛光液及其抛光方法在使用环保绿色原料的前提下,取得接近无机酸抛光液的表面粗糙度改善效果和更好的表面剥离效果。
以上所述仅为本发明的实施例而已,并不用于限制本发明;对于本领域技术人员来说,本发明可以有各种更改和变化;凡在本发明的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的权利要求范围之内。
Claims (7)
1.一种钛合金抛光液,其特征在于,所述钛合金抛光液由以下组分组成:
质量份数为94~98%的生物酸液和补足余量的0.5mm直径椰壳活性炭颗粒;
所述生物酸液的制备方法:
取新鲜的质量份数为87~92%的刺黄果果肉和补足余量的澳洲茶树叶片,切为1cm3的碎块后放入闪式提取器,转速3800r/min,提取15s后100目滤网过滤,得粗滤提取液;将所述粗滤提取液于43~47℃下,真空度800mbar减压浓缩至所述粗滤提取液质量变为原质量的0.3倍,得所述生物酸液;
所述钛合金抛光液的抛光方法为:
步骤一:将TC4牌号的10×5×0.5cm的砂纸打磨后表面粗糙度170nm的钛合金板用纯水清洗并吹干后放入PP酸洗槽中,在所述PP酸洗槽中倒入所述钛合金抛光液浸没所述钛合金板并搅拌均匀;
步骤二:将所述钛合金抛光液的温度加热至38~42℃,在40KHz,2500W超声波作用下清洗6~9s后,将超声波调整为25KHz,2500W继续清洗2~4s;
步骤三:循环所述步骤二4h后,取出所述钛合金板,用纯水清洗两遍后60℃干燥1h完成抛光。
2.根据权利要求1所述的钛合金抛光液,其特征在于,所述生物酸液的质量份数为96%。
3.根据权利要求1所述的钛合金抛光液,其特征在于,所述刺黄果果肉的质量份数为90%。
4.根据权利要求1所述的钛合金抛光液,其特征在于,所述减压浓缩温度为45℃。
5.根据权利要求1所述的钛合金抛光液,其特征在于,所述步骤二中钛合金抛光液的温度加热至40℃。
6.根据权利要求1所述的钛合金抛光液,其特征在于,所述步骤二中40KHz,2500W超声波作用下清洗8s。
7.根据权利要求1所述的钛合金抛光液,其特征在于,所述步骤二中25KHz,2500W继续清洗3s。
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PB01 | Publication | ||
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