專利名稱：一種用于退除鈦及鈦合金陽(yáng)極氧化膜的弱酸性懸浮液的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用水調(diào)制的弱酸性懸浮液，尤其涉及一種用于退除鈦及鈦合金陽(yáng)極氧化膜的弱酸性懸浮液。
背景技術(shù)：
鈦及鈦合金(如TC4、TB6、Ti 一 47121等)具有比重小、比強(qiáng)度高、耐高溫、耐腐蝕以及其它優(yōu)異性能，在軍事、航空、航天、醫(yī)用、化工等領(lǐng)域得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。如飛機(jī)上鈦合金零部件有非結(jié)構(gòu)零部件(如軍機(jī)中液壓、冷氣、操縱等系統(tǒng)零件及導(dǎo)管)、發(fā)動(dòng)機(jī)零部件(如發(fā)動(dòng)機(jī)壓氣機(jī)盤、葉片及機(jī)匣等)、飛機(jī)結(jié)構(gòu)件(如機(jī)身、起落架、機(jī)翼承力構(gòu)件及緊固件等)；空間相機(jī)中用作鏡筒和其它結(jié)構(gòu)件。而經(jīng)過(guò)陽(yáng)極氧化處理的鈦及鈦合金零部件，因其表面生成氧化物膜又賦予它們具有更好的耐腐蝕、抗擦傷性能。鈦及鈦合金陽(yáng)極氧化膜是一種化學(xué)轉(zhuǎn)化膜，該膜主要由鈦的氧化物構(gòu)成(主要是二氧化鈦)，隨著陽(yáng)極氧化工藝和材料的不同，膜呈現(xiàn)不同的顏色如黑色、黃色、彩色。但是在陽(yáng)極氧化過(guò)程中由于某些偶然的因素，如裝掛、拆卸、氧化工藝參數(shù)控制等原因而導(dǎo)致膜層不符合質(zhì)量檢驗(yàn)要求時(shí)，這就需要將膜層退除，并重新陽(yáng)極氧化。去除鈦及鈦合金陽(yáng)極氧化膜的方法有物理和化學(xué)法。常用物理方法有低壓輝光放電法，離子濺射法，激光清洗法等，物理方法作業(yè)成本高、存在死角。所以一般采用化學(xué)法，常用的化學(xué)方法有酸性退膜液法，堿性退膜液法。酸性退膜液法一般采用強(qiáng)酸(HCl、HNO3)與HF或氟化物混合退膜，該法缺點(diǎn)是HF強(qiáng)烈腐蝕皮膚，可經(jīng)皮膚吸收而引起人體中毒；在強(qiáng)酸中F_對(duì)基體浸蝕量
大，影響零件精密度；強(qiáng)酸條件下氫H易滲入鈦及鈦合金內(nèi)，吸附在位錯(cuò)、晶界和微孔處，形成氫化物(TiH)導(dǎo)致氫脆，使材料的強(qiáng)度和服役壽命急劇降低。上世紀(jì)六十年代，美國(guó)NASA曾經(jīng)使用堿(NaOH、KOH和NaNO3)的熔鹽(溫度480 V )， 先對(duì)鈦合金表面氧化膜進(jìn)行松皮處理然后再在水中急冷的工藝來(lái)去除氧化膜。使用堿熔鹽運(yùn)行成本高，對(duì)工人的危害程度較大，另外，在工件和掛具間易形成電荷積累。北京航空航天大學(xué)研發(fā)的用于退除鈦及鈦合金陽(yáng)極氧化膜的堿性退膜液以雙氧水H2O2、氫氧化鈉NaOH (氫氧化鉀Κ0Η)為主要組分，該法雖然簡(jiǎn)單易行，但由于在加熱、強(qiáng)堿和雜質(zhì)離子(Fe3+等) 條件下H2A穩(wěn)定性極差，連續(xù)使用困難。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種用于退除鈦及鈦合金陽(yáng)極氧化膜的弱酸性懸浮液，簡(jiǎn)單有效、穩(wěn)定性好、可連續(xù)使用、對(duì)基體不產(chǎn)生浸蝕、對(duì)人體不產(chǎn)生傷害的退除鈦及鈦合金陽(yáng)極氧化膜的方法。本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的，一種用于退除鈦及鈦合金陽(yáng)極氧化膜的弱酸性懸浮液，其特征在于由配方固體粉末與蒸餾水按質(zhì)量比1:0. 2^1調(diào)制而成，pH值范圍為3-6。所述固體粉末配方中氟化物占5(T80wt%、固體酸占l(T50wt%、促進(jìn)物質(zhì)占5 50wt%o所述氟化物選用氟化氫銨、氟化銨、氟化鈉、氟化鉀、氟化鈣的一種或若干種混合物。所述固體酸選用草酸、氨基磺酸、硫酸氫鈉、硫酸銨、硝酸銨、硝酸鋇、硼酸、檸檬酸的一種或若干種的混合物。所述促進(jìn)物質(zhì)選用氟硼酸鉀、氟硼酸鈉、碳酸鈉、碳酸氫鈉、碳酸鈣、鈦白粉、氧化鈣、氧化鋇的一種或若干種的混合物。所述用于退除鈦及鈦合金陽(yáng)極氧化膜的弱酸性懸浮液的退膜方法，將懸浮液攪拌，溫度控制在2(T98 °C，放入含有鈦或鈦合金陽(yáng)極氧化膜的樣片，處理1 -30min后，取出用水沖洗。所述用于退除鈦及鈦合金陽(yáng)極氧化膜的弱酸性懸浮液的退膜方法，退膜處理后， 退膜效果變差需延長(zhǎng)時(shí)間時(shí)，補(bǔ)加1(Γ80%的初始固體粉末量即可恢復(fù)原來(lái)的效果。本發(fā)明涉及的退除鈦及鈦合金陽(yáng)極氧化膜的配方是一種弱酸體系，由氟化物、固體酸、促進(jìn)物質(zhì)復(fù)配而成的固體粉末，用蒸餾水調(diào)配成過(guò)飽和懸浮體系使用，根據(jù)氟化物的復(fù)配不同PH范圍為3-6。設(shè)計(jì)原理是由氟化物提供氟離子，在水溶液中由于固體酸和促進(jìn)劑的協(xié)同作用，使化學(xué)平衡移動(dòng)緩慢釋放微量的HF，既能退除氧化膜，又不發(fā)生基體浸蝕和不產(chǎn)生人體傷害(可把手伸進(jìn)該溶液中，不會(huì)像放進(jìn)HF溶液中那樣有疼痛感)，釋放量和速度可通過(guò)溫度調(diào)節(jié)，且當(dāng)溶液中有效成分消耗時(shí)，過(guò)飽和的固體粉末產(chǎn)生化學(xué)平衡移動(dòng)進(jìn)行補(bǔ)充，維持該體系可通過(guò)補(bǔ)加配方固體粉體。本發(fā)明的技術(shù)效果是本方法在弱酸條件下利用化學(xué)平衡移動(dòng)原理產(chǎn)生微量的 HF退膜，簡(jiǎn)單有效、補(bǔ)加方便、可控連續(xù)、對(duì)基體不產(chǎn)生浸蝕、對(duì)人體不產(chǎn)生傷害。具體實(shí)施方法
下面結(jié)合實(shí)例，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。本發(fā)明涉及配方固體粉末中的氟化物可以選用氟化氫銨、氟化銨、氟化鈉、氟化鉀、氟化鈣等。本發(fā)明涉及配方固體粉末中的固體酸可以選用草酸、氨基磺酸、硫酸氫鈉、硫酸銨、硝酸銨、硝酸鋇、硼酸、檸檬酸等。本發(fā)明涉及配方固體粉末中的促進(jìn)物質(zhì)可以選用氟硼酸鉀、氟硼酸鈉、碳酸鈉、碳酸氫鈉、碳酸鈣、鈦白粉、氧化鈣、氧化鋇等。將上述物質(zhì)按比例在混合機(jī)中充分混合均勻，制成配方固體粉末。實(shí)施例1
(1)配方固體粉末組成及配比(質(zhì)量份) 氟化氫銨100、氟化銨20、氟化鈉30 草酸20、氨基磺酸10、硝酸鋇30 碳酸鈣5、氟硼酸鈉15
(2)配方固體粉末與蒸餾水調(diào)制比例1:0.4 (質(zhì)量比) 攪拌均勻形成懸浮液。(3 )熟化濁，pH值約為3。(4)退膜及結(jié)果將上述懸浮液磁力攪拌，并加熱至50°C，放入含有陽(yáng)極氧化膜(膜厚25士3 μ m)的TC4 鈦合金樣片，處理anin后，取出用水沖洗并自然晾干，用測(cè)厚儀測(cè)量厚度為0 1 μ m，且能重新陽(yáng)極氧化上膜，質(zhì)量較好。實(shí)施例2
(1)配方固體粉末組成及配比(質(zhì)量份) 氟化銨100、氟化氫銨10、氟化鈉40 草酸20、氨基磺酸10、硝酸鋇30 碳酸鈣5、氟硼酸鈉15
(2)配方固體粉末與蒸餾水調(diào)制比例1:0.3 (質(zhì)量比) 攪拌均勻形成懸浮液。(3 )熟化濁，pH值約為5。(4)退膜及結(jié)果
將上述懸浮液磁力攪拌，并加熱至75°C，放入含有陽(yáng)極氧化膜(膜厚25士3 μ m)的TB6 鈦合金樣片，處理IOmin后，取出用水沖洗并自然晾干，用測(cè)厚儀測(cè)量厚度為0 1 μ m,且能重新陽(yáng)極氧化上膜，質(zhì)量較好。
權(quán)利要求
1.一種用于退除鈦及鈦合金陽(yáng)極氧化膜的弱酸性懸浮液，其特征在于由配方固體粉末與蒸餾水按質(zhì)量比1:0. 2^1調(diào)制而成，pH值范圍為3-6。
2.根據(jù)權(quán)利1要求所述的一種用于退除鈦及鈦合金陽(yáng)極氧化膜的弱酸性懸浮液，其特征在于所述固體粉末配方中氟化物占5(T80wt%、固體酸占l(T50wt%、促進(jìn)物質(zhì)占5 50wt%。
3.根據(jù)權(quán)利2所述的一種用于退除鈦及鈦合金陽(yáng)極氧化膜的弱酸性懸浮液，其特征在于氟化物選用氟化氫銨、氟化銨、氟化鈉、氟化鉀、氟化鈣的一種或若干種混合物。
4.根據(jù)權(quán)利2要求的一種用于退除鈦及鈦合金陽(yáng)極氧化膜的弱酸性懸浮液，其特征在于所述固體酸選用草酸、氨基磺酸、硫酸氫鈉、硫酸銨、硝酸銨、硝酸鋇、硼酸、檸檬酸的一種或若干種的混合物。
5.根據(jù)權(quán)利2要求的一種用于退除鈦及鈦合金陽(yáng)極氧化膜的弱酸性懸浮液，其特征在于所述促進(jìn)物質(zhì)選用氟硼酸鉀、氟硼酸鈉、碳酸鈉、碳酸氫鈉、碳酸鈣、鈦白粉、氧化鈣、氧化鋇的一種或若干種的混合物。
6.采用權(quán)利1所述用于退除鈦及鈦合金陽(yáng)極氧化膜的弱酸性懸浮液的退膜方法，其特征在于將懸浮液攪拌，溫度控制在2(T98°C，放入含有鈦或鈦合金陽(yáng)極氧化膜的樣片，處理l-30min后，取出用水沖洗。
7.采用權(quán)利1要求的用于退除鈦及鈦合金陽(yáng)極氧化膜的弱酸性懸浮液的退膜方法，其特征在于退膜處理后，退膜效果變差需延長(zhǎng)時(shí)間時(shí)，補(bǔ)加10、0%的初始固體粉末量即可恢復(fù)原來(lái)的效果。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種用于退除鈦及鈦合金陽(yáng)極氧化膜的弱酸性懸浮液，該懸浮液由配方固體粉末與蒸餾水按質(zhì)量比1:0.2~1調(diào)制而成，pH值范圍為3-6，配方固體粉末中氟化物占50~80wt%、固體酸占10~50wt%、促進(jìn)物質(zhì)占5~50wt%。本方法在弱酸條件下利用化學(xué)平衡移動(dòng)原理產(chǎn)生微量的HF退膜，簡(jiǎn)單有效、補(bǔ)加方便、可控連續(xù)、對(duì)基體不產(chǎn)生浸蝕、對(duì)人體不產(chǎn)生傷害。
文檔編號(hào)C23G1/10GK102560514SQ20121001108
公開(kāi)日2012年7月11日 申請(qǐng)日期2012年1月16日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月16日
發(fā)明者吳光輝, 周雅, 張剛, 李振宇, 王春霞, 肖勝輝 申請(qǐng)人:南昌航空大學(xué)