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钛合金热成形零件酸洗工艺发布时间：2023-02-02T07:23:00.079Z 来源：《科技新时代》2022年18期作者：林松野[导读] 本文简述了钛合金热成形零件酸洗的一般工艺流程，林松野哈尔滨哈飞工业有限责任公司黑龙江省哈尔滨 150066摘要：本文简述了钛合金热成形零件酸洗的一般工艺流程，针对钛合金热成型零件酸洗过程进行了说明并提出了注意事项。
关键词：钛合金；热成形；酸洗；氧化皮；热碱洗前言钛属于ⅣB族金属，在高温下性质活泼，容易受到与其接触物质的污染，可与CO、CO2、O2、H2O、NH3等物质发生反应[2]。
钛合金在成形时与上述物质反应表面会形成一层氧化皮。
氧化皮形成的同时，其中的C、O、N、H可向基体内部扩散，形成一层高硬度、高脆性的富氧层，通常称之为α层，其深度与合金的化学成分、加热温度时时间有关，可在0.01～2.00mm范围内波动。
α层在后续的零件机械加工、使用过程中易造成裂纹并延伸至基体中，使材料的塑性和韧性等综合性能下降，特别是氢脆，容易造成设备事故的发生，所以必须通过特定的酸洗工艺将氧化皮和α层去除[3]。
1 工艺流程简介根据HB/Z344-2001《钛合金酸洗工艺及质量检验》及其他相关标准，钛合金酸洗一般工艺流程为：零件验收→有机溶剂预清洗→装挂→化学除油→温水洗→冷水洗→去除氧化皮→酸洗→冷水洗→后处理→干燥→质量检验。
下面对主要工艺过程进行说明。
1）有机溶剂预清洗和化学除油钛合金在热成形过程中常用石墨水剂、氮化硼等涂敷零件表面。
热成形后零件表面会留有大量石墨和氮化硼粉末，如果直接使用化学除油溶液进行清洗会很快导致溶液变得浑浊不堪，过早报废，所以常用汽油、乙醇、丙酮等溶剂进行清洗，然后再使用化学除油溶液进行清洗。
常用的化学除油工艺如下：三聚磷酸钠（Na3PO4·12H2O）40g/L～60g/L碳酸钠（Na2CO3·10H2O） 40g/L～50g/L硅酸钠（Na2SiO3·nH2O） 25g/L～35g/L温度 60℃～90℃除油时间 15min～30min在化学除油溶液中浸泡之后，先使用温水进行浸泡，然后在冷水中进行清洗，彻底将污染物除去。
文件编号：TP-AR-L1406In Terms Of Organization Management, It Is Necessary To Form A Certain Guiding And Planning Executable Plan, So As To Help Decision-Makers To Carry Out Better Production And Management From Multiple Perspectives.（示范文本）编订：_______________审核：_______________单位：_______________钛合金酸洗工艺与设备的研究(正式版)钛合金酸洗工艺与设备的研究(正式版)使用注意：该安全管理资料可用在组织/机构/单位管理上，形成一定的具有指导性，规划性的可执行计划，从而实现多角度地帮助决策人员进行更好的生产与管理。
材料内容可根据实际情况作相应修改，请在使用时认真阅读。
酸洗也称为除灰、除渍及光化处理。
钛合金工件在在铸造过程中会在工件表面形成一层不溶性的氧化物层，这层氧化物，只是附着在工件表面上的一层疏松组织，必须采用酸洗的方法将其清除。
酸洗也可称为酸出光，在很多行业标准中都是采用酸出光这一称谓。
本文首先对酸洗的理论进行概述，其次提出一种钛合金的酸洗工艺，并结合该酸洗工艺对酸洗设备进行研究与分析，最后分析酸洗过程中易出现的问题，并提出相应的解决办法。
1.酸洗的理论概述1.1.酸洗的内涵酸洗包括：酸浸、酸洗和酸沾。
1.1.1.酸浸：将金属浸泡在酸液中，长时间浸泡，清除较厚的氧化物。
如冷轧前热轧钢板酸浸脱除轧制过程中产生的鳞皮和氧化皮。
1.1.2.酸洗：用于金属设备除垢，也用于不需要长时间用酸浸泡，就可以清除的金属氧化物。
如进行电镀、涂装、磷化前氧化皮和锈的清除，钛表层氧化物的去除。
1.1.3.酸沾：金属件在加工和短时存放过程中，可能在表面生成一层很薄的氧化物层，这时只需要用浓度较小的酸溶液在金属表面擦拭就可除去氧化物层。
一种钛合金酸洗设备及特点作者：李佳云来源：《中国高新技术企业》2015年第05期摘要：钛合金工件在铸造过程中会在其表面产生一种不溶性的氧化层，这层氧化层又称α层，须通过酸洗方法将其去除。
文章主要结合钛合金的酸洗工艺，介绍一种适用于钛合金酸洗的流水线设备及其特点，并分析酸洗中易出现的问题及解决办法。
关键词：酸洗；钛合金；酸洗设备；酸气净化；氧化层文献标识码：A中图分类号：TQ153 文章编号：1009-2374（2015）05-0037-02 DOI：10.13535/ki.11-4406/n.2015.03511 概述由于钛及钛合金在铸造过程中表面会形成一种氧化层和其他污物，并且铸件的壁厚对其力学性能也有一定的影响。
因此，在喷砂工序后须通过酸洗将其α层去除，并按工艺要求去除壁厚以达到所需工艺要求。
由于HF+HNO3有酸洗速度快，酸洗效果好的特点，因此钛合金酸洗一般采用HF+HNO3酸洗工艺。
而这两种酸均为强酸，且在酸液配比中所占比重较大，浓度较高。
因此，对酸洗设备及酸雾净化设备要求都极高。
本文主要介绍一套适用于钛合金酸洗的设备及酸雾处理系统，以提高酸洗效率改善酸洗效果和酸雾处理能力。
2 酸洗设备酸洗一般需经过深酸洗、轻酸洗、水冲洗、水浸洗、去离子水清洗、干燥等过程，并对酸洗过程中产生的酸雾进行净化处理后再排放。
2.1 装料、卸料区由于厂房一般为矩形设计，酸洗线一般采用直线型布局，因此装卸料区一般选择在酸洗线的始端和末端，采用升降机装卸工件。
为了更有效充分地利用酸洗槽空间，同时避免工件与槽体的撞击，设计时，跑车轨道的中心线与槽体中心线重合，并将跑车轨道设计成椭圆形封闭轨道，以便于吊装工件（如图1）。
图1 吊车设计图2.2 酸洗段酸洗段包括深酸洗和轻酸洗。
酸洗一般在酸洗槽或特定的塑料滚筒中进行，这里我们采用酸洗槽的方式，同时，为了充分利用槽体容积，将所有槽体水平方向设计成正方形（见图1）。
钛合金的酸洗中硝酸和氢氟酸的配比一般要达到15∶1以上，其中深酸洗段两种酸的浓度均超过10%。
钛合金酸洗设备探究1 概述由于钛及钛合金在铸造过程中表面会形成一种氧化层和其他污物，并且铸件的壁厚对其力学性能也有一定的影响。
因此，在喷砂工序后须通过酸洗将其α层去除，并按工艺要求去除壁厚以达到所需工艺要求。
由于HF+HNO3有酸洗速度快，酸洗效果好的特点，因此钛合金酸洗一般采用HF+HNO3酸洗工艺。
而这两种酸均为强酸，且在酸液配比中所占比重较大，浓度较高。
因此，对酸洗设备及酸雾净化设备要求都极高。
本文主要介绍一套适用于钛合金酸洗的设备及酸雾处理系统，以提高酸洗效率改善酸洗效果和酸雾处理能力。
2 酸洗设备酸洗一般需经过深酸洗、轻酸洗、水冲洗、水浸洗、去离子水清洗、干燥等过程，并对酸洗过程中产生的酸雾进行净化处理后再排放。
2.1 装料、卸料区由于厂房一般为矩形设计，酸洗线一般采用直线型布局，因此装卸料区一般选择在酸洗线的始端和末端，采用升降机装卸工件。
为了更有效充分地利用酸洗槽空间，同时避免工件与槽体的撞击，设计时，跑车轨道的中心线与槽体中心线重合，并将跑车轨道设计成椭圆形封闭轨道，以便于吊装工件（如图1）。
图1 吊车设计图2.2 酸洗段酸洗段包括深酸洗和轻酸洗。
酸洗一般在酸洗槽或特定的塑料滚筒中进行，这里我们采用酸洗槽的方式，同时，为了充分利用槽体容积，将所有槽体水平方向设计成正方形（见图1）。
钛合金的酸洗中硝酸和氢氟酸的配比一般要达到15∶1以上，其中深酸洗段两种酸的浓度均超过10%。
同时，随着酸洗的进行，酸液的温度会逐渐上升。
而工艺上对铸件酸洗温度的要求一般在10℃～60℃之间。
因此，需对酸洗槽安装冷却装置。
这里我们采用在槽内盘冷却管的方式，冷却设备的功率需根据酸液的量和工艺要求的冷却速度而定。
而由于温度的上升、酸液的腐蚀性，同时对酸洗槽材料的性能要求也较高。
这里我们选择耐腐蚀性、耐酸性、耐高温并且强度大的PVC材料作为酸洗槽的内板，在PVC板外层，包裹耐腐蚀性能较好的316不锈钢，以增强其槽体强度和美观性。
钛合金表面清理工艺研究作者：马学宇来源：《科技创新与应用》2017年第03期摘要：钛合金具有高强度、低密度、耐腐蚀和耐高温特性，在航空产品中广泛应用于制造压气机部件，如叶轮、锻造钛风扇、压气机盘和叶片、铸钛压气机机匣、中介机匣、轴承壳体等。
但是钛合金中溶解过多的氢会产生氢化物，使合金变脆。
切削液中的氯化物使用时还可能分解或挥发有毒气体，产生应力腐蚀，切削后应及时用不含氯的清洗剂彻底清洗零件，清除含氯残留物。
钛的化学亲和性也大，易与摩擦表面产生粘附现象，铅或锌基合金、铜、锡、镉制作的工、夹具与钛合金接触会改变钛合金表面金属性质状态。
因此，钛合金零件在零件加工过程中应避免与污染物接触，或者应消除已经被污染的表面。
文章研究了钛合金零件在机械加工中、装配、热处理、检测、洗涤和包装过程中表面清理方法。
关键词：钛合金；表面清理；工艺1 研究意义和主要内容钛合金具有高强度、低密度、耐腐蚀和耐高温特性，在航空产品中广泛应用于制造压气机部件，如叶轮、锻造钛风扇、压气机盘和叶片、铸钛压气机机匣、中介机匣、轴承壳体等。
但是钛合金中溶解过多的氢会产生氢化物，使合金变脆。
切削液中的氯化物使用时还可能分解或挥发有毒气体，产生应力腐蚀，切削后应及时用不含氯的清洗剂彻底清洗零件，清除含氯残留物。
钛的化学亲和性也大，易与摩擦表面产生粘附现象，铅或锌基合金、铜、锡、镉制作的工、夹具与钛合金接触会改变钛合金表面金属性质状态。
因此，钛合金零件在零件加工过程中应避免与污染物接触，或者应消除已经被污染的表面。
目前随着钛合金零部件的大量生产，抗疲劳制造概念在航空企业中逐步被应用到工程实践中，对零件表面状态的要求愈来愈高。
在2010年以来，各航空企业分别对钛合金零件按照理论分析提出一些制造过程中的要求，但是在实际工艺过程中采用的有效控制措施水平参差不齐，还不够完善和系统。
对于钛合金零件在加工过程中采用的防污染方法的研究还不够系统和全面。
本文通过研究典型的钛合金叶轮在加工中进行抗污染工艺策划，重点清理钛合金零件在加工中污染的来源，采取抗污染措施，阐述钛合金零件在加工中抗污染技术。
钛合金表面清理工艺研究钛合金具有高强度、低密度、耐腐蚀和耐高温特性，在航空产品中广泛应用于制造压气机部件，如叶轮、锻造钛风扇、压气机盘和叶片、铸钛压气机机匣、中介机匣、轴承壳体等。
但是钛合金中溶解过多的氢会产生氢化物，使合金变脆。
切削液中的氯化物使用时还可能分解或挥发有毒气体，产生应力腐蚀，切削后应及时用不含氯的清洗剂彻底清洗零件，清除含氯残留物。
钛的化学亲和性也大，易与摩擦表面产生粘附现象，铅或锌基合金、铜、锡、镉制作的工、夹具与钛合金接触会改变钛合金表面金属性质状态。
因此，钛合金零件在零件加工过程中应避免与污染物接触，或者应消除已经被污染的表面。
文章研究了钛合金零件在机械加工中、装配、热处理、检测、洗涤和包装过程中表面清理方法。
标签：钛合金；表面清理；工艺1 研究意义和主要内容钛合金具有高强度、低密度、耐腐蚀和耐高温特性，在航空产品中广泛应用于制造压气机部件，如叶轮、锻造钛风扇、压气机盘和叶片、铸钛压气机机匣、中介机匣、轴承壳体等。
但是钛合金中溶解过多的氢会产生氢化物，使合金变脆。
切削液中的氯化物使用时还可能分解或挥发有毒气体，产生应力腐蚀，切削后应及时用不含氯的清洗剂彻底清洗零件，清除含氯残留物。
钛的化学亲和性也大，易与摩擦表面产生粘附现象，铅或锌基合金、铜、锡、镉制作的工、夹具与钛合金接触会改变钛合金表面金属性质状态。
因此，钛合金零件在零件加工过程中应避免与污染物接触，或者应消除已经被污染的表面。
目前随着钛合金零部件的大量生产，抗疲劳制造概念在航空企业中逐步被应用到工程实践中，对零件表面状态的要求愈来愈高。
在2010年以来，各航空企业分别对钛合金零件按照理论分析提出一些制造过程中的要求，但是在实际工艺过程中采用的有效控制措施水平参差不齐，还不够完善和系统。
对于钛合金零件在加工过程中采用的防污染方法的研究还不够系统和全面。
本文通過研究典型的钛合金叶轮在加工中进行抗污染工艺策划，重点清理钛合金零件在加工中污染的来源，采取抗污染措施，阐述钛合金零件在加工中抗污染技术。
钛合金酸洗工艺
钛合金酸洗工艺是一种常用的表面处理技术，用于清除钛合金表面的氧化物、腐蚀产物和其他杂质物质，以提高其表面质量和材料性能。
酸洗工艺通常包括以下步骤：
1. 预处理：在酸洗之前，需要进行预处理，包括去除表面的油污、尘埃和其他污染物，以确保表面干净。
2. 酸洗：钛合金酸洗可以使用多种酸洗溶液，如氢氟酸、硝酸、氢氯酸等。
具体选择取决于钛合金的类型和要求的表面质量。
在酸洗过程中，一般采用浸泡法或刷涂法，通常需要控制酸洗时间和浓度，以避免过度腐蚀。
3. 中和：在酸洗完成后，需要使用碱性溶液对酸残留进行中和，以避免对环境和人体的伤害。
4. 清洗：最后，需要对钛合金进行充分的清洗，以去除残留的酸性或碱性溶液、盐类和其他杂质，以确保表面干净和光滑。
总的来说，钛合金酸洗工艺是一种重要的表面处理技术，可以有效地提高钛合金的表面质量和性能，满足不同领域的需求。
- 1 -。
Through the reasonable organization of the production process, effective use of production resources to carry out production activities, to achieve the desired goal.
钛合金酸洗工艺与设备的
研究正式版
钛合金酸洗工艺与设备的研究正式版
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酸洗也称为除灰、除渍及光化处理。
钛合金工件在在铸造过程中会在工件表面形成一层不溶性的氧化物层，这层氧化物，只是附着在工件表面上的一层疏松组织，必须采用酸洗的方法将其清除。
酸洗也可称为酸出光，在很多行业标准中都是采用酸出光这一称谓。
本文首先对酸洗的理论进行概述，其次提出一种钛合金的酸洗工艺，并结合该酸洗工艺对酸洗设备进行研究与分析，最后分析酸洗过程中易出现的问题，并提出相应的解决办法。
1.酸洗的理论概述
1.1.酸洗的内涵
酸洗包括：酸浸、酸洗和酸沾。
1.1.1.酸浸：将金属浸泡在酸液中，长时间浸泡，清除较厚的氧化物。
如冷轧前热轧钢板酸浸脱除轧制过程中产生的鳞皮和氧化皮。
1.1.
2.酸洗：用于金属设备除垢，也用于不需要长时间用酸浸泡，就可以清除的金属氧化物。
如进行电镀、涂装、磷化前氧化皮和锈的清除，钛表层氧化物的去除。
1.1.3.酸沾：金属件在加工和短时存放过程中，可能在表面生成一层很薄的氧化物层，这时只需要用浓度较小的
酸溶液在金属表面擦拭就可除去氧化物层。
如焊接或热加工而在金属表面产生的变色部分和氧化皮的清除。
1.2.酸洗原理
1.2.1.溶解作用
金属表面氧化层中各种溶于酸的氧化物与酸发生化学反应，生成溶于水的金属盐而溶解于酸溶液内从而去除氧化层表皮，这种作用，一般称作溶解作用。
1.2.2.机械剥离作用
金属表面氧化层中除各种氧化物外，还夹杂着部分的金属单质，并且氧化层具有多孔性，酸溶液通过氧化层的孔隙和裂缝与氧化层中的金属单质或基体单质作用，并相应产生大量的氢气。
由这部
分氢气产生的膨胀压力，就可以把氧化层从金属表面上剥离下来。
这种通过反应产生氢气的膨胀压力把氧化层剥离下来的作用，一般称为机械剥离作用。
1.2.3.还原作用
金属与酸作用时，首先产生氢原子。
一部分氢原子相互结合成为氢分子，促使氧化层的剥离；另一部分氢原子靠其化学活泼性及很强的还原能力，将高价金属的氧化物和高价金属盐还原成易溶于酸溶液的低价金属氧化物及低价盐。
2.钛合金的酸洗工艺及设备
钛及钛合金由于其具有良好的耐腐蚀性、较高的工作温度范围、比强度高，铸造可直接形成各种形状和尺寸的近
净尺寸或净尺寸的结构件等优点，其广泛应用于航空航天，化工等行业。
2.1.钛合金的酸洗工艺
由于钛及钛合金零件在生产过程中表面会出现氧化层或其它污物，并且零件表面的氧化层对零件的性能可靠性也有一定的影响，所以一般在喷砂工序后铸件需进行酸洗。
酸洗不仅能去除钛及钛合金零件表面的氧化层和其它污物，还可以根据技术要求的壁厚去除少量的钛和钛合金材料。
如果酸洗质量达不到预期的要求，会给后续加工带来极大的影响。
所以，酸洗过程必须严格按照工艺要求进行处理。
钛可与盐酸、硝酸、氢氟酸等各种酸发生反应，由于硝酸盐溶解度大，
同时硝酸又具有一定的氧化性，因此它对氧化物的溶解性较强。
一些用盐酸溶不了的金属氧化物和垢物，常用硝酸溶液来进行酸洗。
所以钛合金的酸洗选用硝酸配氢氟酸来进行。
酸洗液中硝酸与氢氟酸的配比要达到15:1以上。
钛与酸反应公式如下：
3Ti+4HNO3+4H2O=3H4TiO4+4NO (1)
3Ti+4HNO3+H2O=3H2TiO3+4NO (2)
Ti+8HNO3=Ti(NO3)4+4NO2+4H2O (3)
Ti+4HNO3=Ti(NO3)2+2NO2+2H2O (4)
Ti+6HNO3=TiO(NO3)2+4NO2+3H2 O (5)
Ti+4HF=TiF4+2H2 (6)
2Ti+6HF=2TiF4+3H2 TiF4+2F- =[TiF6]2-
(7)
钛合金酸洗中酸洗时间和酸洗温度是比较重要的工艺参数，酸洗过程中根据合金的成分和需酸洗的金属量，要严格控制好酸洗的时间和温度，不能超过规定的参数范围，以免铸件吸氢。
酸洗时间需根据零件工艺需要来确定。
酸洗时把铸件放入特定的酸洗框中，框的材料一般为PVC材料。
为了达到酸洗的效果，有时根据不同结构的铸件
还需设计不同的酸洗工装用来悬挂或支撑钛合金铸件，然后用升降机吊入酸洗槽中进行酸洗。
酸洗过后一般要进行水冲洗和水浸洗，同时伴有压缩空气搅拌，以洗掉酸洗时钛合金铸件表面的酸液和残留物。
为了使铸件水洗时洗的干净彻底，可以把水冲洗槽和水浸洗槽设计成逆流漂洗。
由于水源从B槽进入，A槽排出，所以逆流漂洗时先把铸件放入A槽清洗，再进入B槽浸洗。
水浸洗过后还需进行一道去离子水清洗工序，以免自来水中的存在的有机物离子与钛发生反应生成沉淀。
2.2.钛合金的酸洗设备
由于酸洗的特殊性，酸洗一般在特定的酸洗槽中进行，也可在特制的塑
料滚筒中进行。
酸洗槽的尺寸设计要根据酸洗产品的形状大小和数量来进行，一般设计成长方体槽体，槽子内部材料一般为耐酸塑料材质，外部包裹不锈钢并喷涂防酸漆。
由于酸洗要在一定的温度范围内进行，而钛合金铸件在酸洗过程中会逐渐升温，所以槽体内还需布置加热、冷却和温控装置。
水清洗槽的加热装置可选用不锈钢加热管，酸洗槽的加热装置由于其特殊性，需选用特制的耐酸材料加热管，可选用石英、陶瓷、四氟等材料；冷却方式根据工艺条件可选用适合功率的水冷或风冷来进行；温控装置一般在槽体内部安装铂电阻并连接温控表对其进行温度显示
及控制。
滚筒式酸洗即酸洗时，工件放入特制的塑料滚筒中，再放入酸洗槽中，酸洗时滚筒在酸洗槽中缓慢转动，从而带动铸件不断转动，这样可使酸洗反应生成气体形成的气泡不会附着在铸件表面上，保证酸洗过程的均匀性。
酸洗时，由于钛合金与酸发生反应，因而会产生钛末等一些残渣废弃物，这些残渣在酸洗过后便存在在酸洗槽底部，时间一长，容易使管道堵塞。
对此，可以采用过滤的方法来解决。
2.3.酸气的净化
在酸洗过程中，由于有时酸洗液需要加热，并且酸洗过程中酸液本身也
会升温，因而会产生大量的酸气。
这些酸气在排入大气前，必须进行净化处理，达到环境排放要求才可排放，否则会对空气造成污染。
酸洗产生的废气主要为氮氧化物，在常温下可以单独存在的主要是NO2和
N2O4。
氮氧化物中对人体危害较大的主要是NO2和N2O4。
NO2是一种棕红色有窒息性气味的气体，具有强烈的刺激性，毒性是NO的3-4倍，N2O4的毒性与NO2相似。
这些废气的净化的方法主要有活性炭吸附法。
活性炭吸附氮氧化物的机理是依靠吸附剂与吸附质之间的分子运动力、化学键力与静电引力，形成物理吸附、化学吸附和交换吸附。
物理吸附存在于活性炭的表
面；化学吸附需要在高温条件下才能进行解析，使饱和状态下的活性炭活化；交换吸附附集在吸附剂表面带电点上，吸附过程中伴随着等量的离子交换。
废气净化设备的处理能力需要根据酸气的排放量核算，选择一级或二级净化器，从而达到净化要求。
钛合金酸洗由于其挥发腐蚀等特殊性，在生产过程中仍存在诸如设备腐蚀，酸气挥发等很多亟待解决的问题，期待在以后的研究中继续探讨。
——此位置可填写公司或团队名字——。
