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化学铣切

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化学铣削知识总结

化学铣削知识总结

化学铣削加工是金属特种加工方法之一是基于金属材料在酸、碱、盐等化学溶液中的可溶性, 使零件材料腐蚀溶解、去除,以获得所需要的几何形状和尺寸的一种加工方法。

要实现化学铣削加工,必须具备两个条件:1)具有合适的化学腐蚀溶液。

对于碳钢和合金工具钢等模具材料,一般多采用硝酸、硫酸、磷酸等按一定比例配制而成。

不同的金属材料,选用的化学腐蚀液不一样。

(2)为实现有目的地去除材料,需对不加工的表面进行适当保护。

保护层材料要求具有良好的耐酸、碱性能,与金属材料有良好的粘接能力,且去除方便。

2)2)制作保护层3)制作保护层的目的是对不加工部分进行保护,使化学铣削去除材料能按人的意志有目的地加工。

保护层的材料较多,如虫胶漆等。

这里介绍的是用工厂中常见的润滑黄油作保护剂。

化学铣削是把工件表面不需要加工的部分用耐腐蚀涂层保护起来，然后将工件浸入适当成分的化学溶液中，露出的工件加工表面与化学溶液产生反应，材料不断地被溶解去除。

工件材料溶解的速度一般为0.02～0.03毫米/分，经一定时间达到预定的深度后，取出工件，便获得所需要的形状。

化学铣削的工艺过程包括：工件表面预处理、涂保护胶、固化、刻型、腐蚀、清洗和去保护层等工序。

保护胶一般用氯丁橡胶或丁基橡胶等；刻型一般用小刀沿样板轮廓切开保护层，并使之剥除。

化学铣削适合于在薄板、薄壁零件表面上加工出浅的凹面和凹槽，如飞机的整体加强壁板、蜂窝结构面板、蒙皮和机翼前缘板等。

化学铣削也可用于减小锻件、铸件和挤压件局部尺寸的厚度，以及蚀刻图案等，加工深度一般小于13毫米。

化学铣削的优点是工艺和设备简单、操作方便和投资少，缺点是加工精度不高，一般为±0.05～±0.15毫米；而且在保护层下的侧面方向上也会产生溶解，并在加工底面和侧面间形成圆弧状，难以加工出尖角或深槽；化学铣削不适合于加工疏松的铸件和焊接的表面。

随着数字控制技术的发展，化学铣削的某些应用领域已被数字控制铣削所代替。

化学铣切在钛合金加工中的研究及应用

化学铣切在钛合金加工中的研究及应用

化学铣切在钛合金加工中的研究及应用摘要：钛及钛合金具有密度低、比强度高、抗断裂、耐腐蚀等综合性能，在航空航天领域有着广泛的应用。

但其切削加工性能差,钛和钛合金导热系数小,热量不会丢失在加工时,刀具和工件上的储蓄,很快,加工时刀具磨损余量大消融容易,尤其是对于薄壁、复杂形状零件,加工难度较大,导致很多实际应用的困难。

由于这个原因，人们用化学铣削代替传统的机械加工。

关键词：合金；化学铣切；工艺；应用；化学铣切是一种能使表面形状复杂、加工精度要求高的零件达到加工要求的表面处理方法。

化铣保护涂层除了应具有良好的附着力和耐蚀性外，还应具有良好的可剥性以及与化铣溶液的配套性。

在化学腐蚀过程中，除了要防止产生小孔和形成粗糙的表面外，还要防止材料发生氢脆。

一、化铣工艺主要的特点1.对某些焊接、铆接、胶接等方法组成的组合件，可作为一个整体结构直接进行化铣加工，缩短了生产周期。

2.对一般机械加工方法难以加工或无法加工的薄壁、易变形、大面积的零件，只要化铣槽尺寸允许，无论零件材料的状态如何，都可采用化铣方法加工。

3.不产生切削应力，零件无变形。

4.一次可加工多个零件，还可以同时进行两面加工，提高生产效率。

5.适应性大，设备简单，投资少，对新设计或试制的零部件，使用化铣的方法可以很快完成加工。

二、零部件的表面清冼1.零件表面清洗是一项很重要的工序，如果清洗不干净，将会导致下一道工序中所涂覆的保护涂层结合力变差，甚至引起非均匀腐蚀。

钛及钛合金零件的表面清洗常采取用浸渍有机溶剂的棉布擦洗和热碱洗的方法。

用有机溶剂除油时，一般只允许用丙酮或航空汽油，决不能用含卤离子的溶剂，如甲基卤化物、三氯乙烯、高氧乙烯、三氯甲烷、四氯化碳、氟里昂等；使用热碱液除油时，只允许进行化学除油，且温度不能超过75℃，若温度过高，零件表面会氧化。

钛合金零件不允许用电化学方法除油，避免阴极除油时零件增氢，或阳极除油时表面氧化及渗氧。

如果表面存在氧化皮和外来杂质，则要用酸洗或电解浸蚀进行去除。

铝合金化学铣切

铝合金化学铣切

论铝合金的化学铣切工艺过程摘要化学铣切是一种能使表面形状复杂,加工精度要求高的零件达到加工要求,在特定条件下,对零件腐蚀加工成型的表面处理方法,化学铣切加工已被许多的工业部门所采用,是特种加工工艺之一,他通过化学溶液腐蚀工件预先确定的部分,从而获得所需的加工尺寸和加工工艺精度,是一种无道具,无切削,无应力和无工件之间协调问题的特种加工工艺,本文主要介绍了铝合金材料化学铣切工艺流程及原理，化铣溶液的选择,提高肋宽精度的有效途径,提高化铣壁厚精度的工艺方法,并以贮箱结构减重为例详细介绍了贮箱结构减重化铣的技术难点、槽液配方的优选以及工艺方案的确定。

通过对减重化铣的工艺研究，提高了化铣零件的表面质量和腐蚀的均匀性，保证了壁厚和肋宽的尺寸精度，达到了《CZ-2E贮箱结构减重化铣工艺攻关技术协议》的要求，并为CZ-2F贮箱结构的设计提供了技术支持。

关键词：化学铣切贮箱结构减重侧切率目录摘要 (1)目录 (2)引言 (4)一、化学铣切概述 (5)二、化铣溶液的选择 (5)三、化铣工艺原理及主要工艺过程 (7)（一）铝合金化铣的基本原理 (7)（二）铝合金化铣的主要工艺过程 (8)四、提高肋宽精度的有效途径 (8)（一）侧切率（侵蚀比）与肋宽精度 (8)（二）影响化铣肋宽加工精度的主要因素 (9)五、提高化铣壁厚精度的工艺方法 (11)（一）影响壁厚均匀的主要因素 (12)（1）原材料质量严重影响化铣厚度 (12)（2）化铣后的凹槽壁厚均匀度差太大 (13)（3）网格几何形状及尺寸对壁厚均匀度的影响 (13)（4）腐蚀条件对壁厚精度的影响 (13)（5）铣切深度对壁厚精度的影响 (13)（二）提高化铣壁厚精度的工艺方法 (14)（1）降低原材料的同板壁厚差 (14)（2）优选合适的转动化铣现速度 (14)（3）台阶式减薄腐蚀 (15)（4）采用局部处理进一步提高壁厚精度 (15)结论 (15)参考文献 (16)结束语 (17)引言化学铣切过程是：将金属零件清洗除油，在表面上涂覆能够抵抗腐蚀溶液作用的可剥性保护涂料，经室温或高温固化后进行刻形。

铝合金筒段化学铣切工艺研究

铝合金筒段化学铣切工艺研究

铝合金筒段化学铣切工艺研究摘要：对2219铝合金筒段的化学铣切工艺进行了研究，以确定化学铣切工艺的最佳配方和工艺控制要点。

对NaOH、Na2S、三乙醇胺（TEA）和溶解Al正交试验的结果进行了验证性试验，确定了对化学铣切表面粗糙度的影响程度依次为：Na2S、溶解Al、TEA、NaOH，化学铣切溶液的最佳配方为：75～150 g/L NaOH，6～15 g/LNa2S，38.5～42.0 g/LTEA，溶解Al 32.5～120.0 g/L。

按该配方对2219铝合金筒段进行化学铣切，可达到最佳效果：表面粗糙度1.2～1.4μm、化学铣切壁厚公差≤0.12 mm、化学铣切轮廓线线偏离≤ 0.75 mm。

关键词：化学铣切；2219铝合金；表面粗糙度1前言铝合金具有低密度、高弹性模量、高比强度和高比刚度，在航空航天领域有十分广阔的应用前景。

化学铣切（简称“化铣”）指的是将金属材料要加工的部位暴露于化学介质（溶液）中进行腐蚀，从而获得零件所需的形状和尺寸。

最早出现的化铣形式是14～15世纪的铠甲蚀刻加工。

由于化铣不产生切削应力，可加工特薄、易变形、大面积的零件，并能减轻结构重量，减少工艺装备，缩短生产周期，因此，其应用越来越广泛，已成为制造飞机、宇宙飞船、火箭结构的低温贮箱和电子计算机大规模集成电路元件处理中不可替代的加工方法。

2219铝合金筒段无论是零件尺寸控制还是化铣表面质量要求都非常高。

本工作对其化铣工艺进行了研究，确定了最佳工艺配方和工艺控制要点，完全满足了生产要求。

2试验方法2.1试验材料及仪器材料：2219铝合金板材，T62热处理状态（495℃固溶处理35～45min、190℃失效处理9～10h），尺寸200mm×150mm×6mm。

其成分含量（质量分数，%）为：5.8～6.8Cu，0.2～0.4Mn，0.02～0.10Ti，0.20～0.40Zr，0.05～0.15V，Al余量。

钛及钛合金化学铣切技术分析

钛及钛合金化学铣切技术分析

钛及钛合金化学铣切技术分析发布时间：2022-08-18T10:00:43.728Z 来源：《科学与技术》2022年第30卷第7期作者：王荣[导读] 本文主要从钛合金化学铣切溶液王荣中航西安飞机工业集团股份有限公司陕西西安 710089摘要：本文主要从钛合金化学铣切溶液、钛合金化学铣切工艺流程及化学铣切时的影响因素等方面对钛及钛合金化学铣切技术进行了分析，最后得出目前钛及钛合金化学铣切的优势和劣势。

关键词：钛合金；化学铣切；工艺；展望钛及钛合金具有强度高、密度小、耐腐蚀等优点，因此被广泛应用于航空航天、海军装备、船舶、海洋资源开发和石油化工等领域。

目前，钛及钛合金的加工方法主要为机械加工，与传统的金属材料相比，钛及钛合金的机械加工性能较差，如导热系数低导致磨削温度高，磨削比很低，弹性模量低，化学活化性强，表面质量不易保证，容易出现零件变形、应力集中，无法保证尺寸要求等，机械加工性能较差是长期以来困扰钛合金加工的主要问题之一。

化学铣切是一种能使表面形状复杂、加工精度要求高的零件达到加工要求的表面处理方法。

由于钛合金切削加工性能较差，热导率小，切削加工时产生的热量不易散失，容易磨损道具甚至产生烧蚀，为此，人们通常采用化学铣切代替常规的机械加工。

1、钛及钛合金的化学铣切 1.1化学铣切液成分与作用钛合金化学铣切液主要由缓蚀剂和表面活性剂等组成。

以常用的HF-HNO3型化学铣切液为例进行说明：由于钛及钛合金与空气接触会生成具有良好耐腐蚀性能的氧化层，故以具有强腐蚀性的HF为腐蚀剂；HNO3作为氧化剂可氧化氢气，防止氢脆对基体造成伤害，同时可以减低化学铣切面的表面粗糙度。

1.1.1缓蚀剂具有一定黏度的缓蚀剂溶于化学铣切液后可以降低溶液中离子的扩散速率，使得化学铣切表面反应更加均匀，从而提高表面的平整度。

化学铣切液中常用的缓蚀剂有磷酸二氢钠、磷酸氢钠、磷酸钠、偏磷酸钠、多聚磷酸钠、六氟磷酸铵、六次甲基四胺、苯甲酸、三羟基苯甲酸、硫脲、吖啶、吡啶、糠醛等，可使用一种或同时使用多种。

科技成果——精密化学铣切加工技术

科技成果——精密化学铣切加工技术

科技成果——精密化学铣切加工技术技术开发单位南昌航空大学
技术概述该技术是解决钛合金、铝合金及高温合金机械加工困难的一种有效方法。

技术开发单位系统研究了钛合金、铝合金和高温合金的减重化铣及精密化铣配方及工艺，建立了槽液分析和调整控制方法。

目前已形成了完整的化学铣切工艺规范。

主要技术指标
（1）钛合金化学铣切的具体技术指标
铣切速度10-20μm/min；表面粗糙度Ra≤0.8μm，部分钛合金Ra ≤0.4μm；加工精度0.3±0.05mm；渗氢量TC1＜10ppm、TC4＜10ppm；化铣加工钛合金的疲劳性能优于机加钛合金的疲劳性能，铣切液寿命可达到90g/L钛离子。

（2）铝合金化学铣切的具体技术指标
在Al3+含量5-90g/L范围内，铣切速度为30-50μm/min，表面粗糙度＜1.3μm，浸蚀比公差±0.1，铣切精度＜0.30±0.05mm。

表面铣
切厚度均匀，2024-T3和7075-T6两种铝合金材料化铣后疲劳曲线在空客基础疲劳曲线之上，满足疲劳要求。

技术特点
加工精度高，表面质量好，表面无缺陷，吸氢量少，不影响材料机械性能；环境污染低，解决了钛合金化铣酸雾逸出造成环境污染严重和对操作人员危害等关键问题；溶液成分简单、寿命长。

适用范围飞机、发动机减重及隐身等。

专利状态授权发明专利2项，申请发明专利2项。

技术状态批量生产阶段
合作方式技术转让合作开发技术服务
预期效益
可有效提高飞机加工的质量及生产效率，预期效益显著。

化学铣切样板的质量控制

化学铣切样板的质量控制摘要：样板在化学铣切中得到了广泛的应用,样板的质量对化学铣切的质量有着重要的影响,因此样板质量的控制就显得格外重要,在生产实践中积累了一些控制样板质量的经验,更好地保证了产品的化枕质量。

关键词：化学铣切；样板；质量控制1前言随着新一代飞机的战术性能要求的提高，其对飞机的重量变得越来越敏感，所以结构轻量化设计越来越成为了现代飞机设计与制造工程人员追求的目标。

对于预先成形好的零件，例如导弹壳体和蒙皮零件，如何去掉零件上多余的金属，从而尽可能地减轻导弹或者飞机零件的结构重量同时又不影响零件的应力状态是一个难题，而化铣工艺是解决此问题的一种比较好的方法。

化学铣切加工（简称化铣）是依靠化学溶液对工件表面溶解的一种加工技术，即利用化学腐蚀和电化学腐蚀原理加工工件的一种工艺方法。

通过对化学溶液有效的控制，从工件上预先确定的部位、范围与深度上除去基体材料，从而获得所需的加工尺寸和尺寸精度。

化铣是一种无刀痕、无切屑和无工具协调问题的特种切削加工。

将零件需要加工的表面露出，不加工表面用耐腐蚀涂层保护起来，侵入化学溶液中进行腐蚀，使加工部位的金属按选定的尺寸要求溶解去除，达到化铣加工零件的目的。

2传统的化铣样板设计与制造2.1化铣样板的定义由于飞机总质量和强度的具体要求，飞机上很多蒙皮类和钣金框板类零件，均需要化学铣切。

化铣样板用于铝合金零件化学铣切前，零件涂胶表面的刻模。

按制造和使用情况，分为化铣（展开）和化铣（成形）样板。

化铣（展开）样板，是先化铣后成形的零件，进行化铣刻线用的样板（样板为展开平面状态）；化铣（成形）样板，是先成形后化铣的零件，进行化铣刻线用的样板（样板为立体状态）。

2.2传统的化铣（成形）样板传统的化铣（成形）样板设计与加工方法，是首先由模线样板生产厂提供反切内样板（用于制造模胎）1套，然后由钣金零件生产厂提供给样板制造厂蒙皮实样和已预成形的化铣（成形）样板钣坯各1件，再由样板生产厂依据化铣（成形）样板钣坯上的飞机对称轴线、水平基准线、框轴线（由钣金零件生产厂按模胎划出）等为基准，按照产品图纸尺寸划出化铣边界线，开出视口，最后化铣（成形）钣坯按照蒙皮实样切割边缘，经检验合格后，即可交付生产。

铝合金的化学铣切加工

铝合金的化学铣切加工摘要：铝合金化学铣切是一种常见的铝合金表面加工方法，其原理是利用化学反应来去除铝合金表面的材料，从而实现对铝合金材料的精细加工。

本文针对铝合金的化学铣切加工进行研究，阐述了铝合金的化学铣切工艺流程，槽液配方以及工艺条件，并对铝合金的化学铣切加工中常见的故障进行了分析，希望进一步促进铝合金的化学铣切加工效果的提升。

关键词：铝合金；化学铣切；加工化学铣切是一种加工工艺，也被称为化铣或化学加工，湿腐蚀等。

这种工艺利用强腐蚀溶液和有效的保护措施，去除成形零件中不需要的部分，从而获得所需尺寸和形状的加工方法。

化铣加工已经存在很长时间，现在它的精度和表面光洁度已经达到非常高的水平。

主要用于减轻成形板材的重量。

一、铝合金的化学铣切工艺流程铝合金化学铣切是一种通过在铝合金表面施加化学反应，去除表面材料的方法。

其流程一般包括以下几个步骤：（一）表面处理：首先，需要对铝合金表面进行处理，以去除表面的油污、氧化物等杂质，使其表面光洁度达到要求。

处理方法可以采用碱洗、酸洗等化学方法或机械方法[1]。

（二）涂覆掩膜在铝合金表面覆盖一层覆盖层，使得只有部分区域裸露，从而实现有选择性的化学反应。

覆盖层可以采用光刻胶、胶印膜、氧化膜等材料制成。

（三）化学铣切将铝合金放置于化学铣切液中，等待一定时间后，裸露的区域会发生化学反应，被腐蚀掉。

化学铣切液的配方根据需要进行调整，通常包括氧化剂、腐蚀剂、缓冲剂等成分。

在化学铣切过程中，需要控制化学液的温度、浓度、PH值等参数。

（四）清洗化学铣切完成后，需要将铝合金表面的覆盖层和残留液清洗干净。

清洗方法可以采用水洗、溶剂清洗、气流喷射等方式。

（五）检验最后，需要对化学铣切后的铝合金进行质量检验，包括表面质量、精度、尺寸等方面的检查[2]。

二、铝合金的化学铣切槽液配方铝合金的化学铣切槽液是一种用于铝合金加工的冷却润滑剂。

其主要作用是在加工过程中降低摩擦系数、减少热量、清洁切屑并延长刀具寿命。

特种加工技术


三、实际应用 等离子体加工已广泛用于切割。各种金属材料， 特别是不锈钢、钢、铝的成形切割，已经获得重 要的工业应用。等离子体还用于金属的穿孔加工。 此外，等离子体弧还作为热辅助加工。等离子体 电弧焊接已得到广泛应用，使用的气体为氩气。 等离子体表面加工技术 近年来有了很大的发展。 日本近年试制成功一种很容易加工的超塑性高速 钢，就是采用这一技术实现的。采用等离子体表 面加工技术，还可提高某些金属材料的硬度，例 如使钢板表面氦化，可大大提高钢材的硬度。等 离子体还用于人造器官的表面加工。
第三节
磨料流加工
磨料流加工在我国又称挤压珩磨（Abrasive Flow Machining 简写为AFM），是70年代发 展起来的一项表面加工的新技术，最初主要 用于去除零件内部通道或隐蔽部分的毛刺而 显示出优越性，随后扩大应用到零件表面的 抛光。
一、基本原理
磨料流加工是利 用一种含磨料的半流 动状态的粘弹性磨料 介质，在一定压力下 强迫在被加工表面上 流过，由磨料颗粒的 刮削作用去除工件表 面微观不平材料工艺 方法。图9-13为其加 工过程示意图。
由于上述三种压缩效应的综合作用，使等离子体的能量 高度集中，电流密度、等离子体电弧的温度都很高，气体的 电离度也随着剧增，并以极高的速度从喷嘴喷出，具有很大 的动能和冲击力，当达到金属表面时，可以释放出大量的热 能，加热和熔化金属，并将熔化了的金属材料吹除。 二、材料去除速度和加工精度 等离子体切割的速度是很高的，成形切割厚度为25mm的铝 板时的切割速度为760mm/min，而厚度为6.4mm钢板的切割速度 为4060mm/min，采用水喷时可增加碳钢的切割速度，对厚度为 5mm的钢板，切割速度为6100mm/min。 切边的斜度一般为20-70，当仔细控制工艺参数时，斜度可保 持在10-20。对厚度小于25mm的金属，切缝宽度通常为2.5-5mm； 厚度达150mm的金属，切缝宽度为10-20mm。 等离子体加工孔的直径在10mm以内，钢板厚度为4mm时，加工 精度为±0.25mm，当钢板厚度达35mm时，加工孔或槽的精度为 ±0.8mm。加工后的表面粗糙度通常为Ra1.6-3.2µmm，热影响 层分布的深度为1-5mm，决定于工件的热学性质、加工速度、 切割深度，以及所采用的加工参数。

铝合金化学铣切常见故障分析

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（ 乏 鼹技 术 协 作 信 息
技 术 探 讨 与 推 广
铝合金化 言 现象 ） 。 缺陷（ 如 凹陷 、 夹杂 ） ， 化铣前用保护胶进行 化 学铣 切 ， 简 称化 铣 ， 也 叫做 化 学加 溶解 铝 主 要 是 指 溶 液 中生 成 的 Ａ一 填 充 ， 化铣 后就 出现 孤 岛现 象 ， 这 类故 障 工、 湿 腐蚀 等 ， 是 一种 相 当古 老 的非 传统 １ ０ ２ 一 ， 用于老化溶液 。 溶液 中溶解铝 的量过 可在化铣后直接用机械 方法去除 。 加 工 工艺 ， 它利 用 强腐 蚀溶 液 ， 借 助有 效 少 或过 多 均会 严重 影 响化铣 轮 廓 线 的偏 （ ２ ） 群岛状 ： 零 件拉伸 成形 时 ， 由于局 的保护 措施 （ 如 刷涂 、 喷涂 化 铣 保护 胶 ） ， 离和 表面粗糙度 。 部成形 不到位 ， 采用 了橡皮 锤等工 具进行 将成 形后 的零件不 需要 的部分去 除 ， 从 而 磷 酸三 丁酯 主要 是 将溶 液 中产 生 的 局部补充加工 。 加 工部位就会在化铣后 出 获得 零件所需尺寸和形状的一种加工方 泡沫进行 消除 ， 主要起消沫 作用。 现群岛现 象 。要避 免此故 障的 出现 ， 应改 法。 五、 工艺条件 的影响 进拉 伸 成形方 法 ， 力 求一 次 成功 ， 避免 补 二、 化 铣 工艺 流 程 、 槽 液 配方 及 工艺 装挂 时 ，零 件应 沿 同一 方 向 竖直 装 充加工 。 条件 挂， 零件之间、 零件与槽壁之 间的间隔不 ４ 零件扭 曲变形 。化铣 后 出现 整体或 １ 工 艺流程 。 得小于 １ ５ ０ ｍ ｍ ， 以防止化铣过程中因零件 局 部扭 曲变形 。 原因是成形 前 零件的预拉 验 收一 有机 溶剂 除 油一 装 挂一 化 学 放热 而导致局 部过热 ， 从 而引起局 部过腐 伸 量 不足 ， 内部 有残 余应 力 ， 化 铣 后残 余 除 油 一 流 动 冷 水 洗 一 出 光 一 流 动 冷 水 蚀 。 应力释放 ， 导致 零件扭 曲变形 。为避 免零 洗一 碱 腐蚀 一 流动 冷水 洗一 出 光一 流 动 化 铣 前 ， 用 压 缩 空 气 对 槽 液 搅 拌 件 化铣后 出现扭 曲变形 ， 应在零 件成 形时 冷 水洗 一干 燥一 拆 卸一 涂 胶一 刻 型一 检 ２ － ３ ｍｉ ｎ ， 以消 除 槽液 内的温 度梯 度 ， 避免 进 行预拉 伸 ， 彻 底消 除零件 内部 的残余 应 验一 装 挂一 化铣 一 流动 热水 洗一 流 动 冷 温差 引起 零 件上 下框 格 的腐 蚀速 率 不均 力 。 水洗 一出 光一 流动 冷水 洗一 拆卸一 剥 离 引发的“ 锥 度腐蚀” 。 Ｓ 化铣 深度不 均 。同一零 件上不 同部 保护层叫 佥 验 为确 定零件 的化铣 时 间 ， 应在 化铣前 位 的化铣深 度不均 匀 ， 主耍是 由于溶液 中 ２ 槽 液配方及工艺条 件。 将槽 液 调整 至工 作 温度 ，将 与零 件 同材 可溶性三 价铝含量高 ，槽液 的黏滞 性大 ， 氢氧 化钠 Ｎ ａ Ｏ Ｈ： １ ５ ０ — ２ ５ ０ ｇ ／ ｋ 质、 同热处理 状态的试片 放入槽 中化铣 ｌ Ｏ 化 铣表面溶 液的循 环更新受 阻 ， 造成 与化 硫化钠 Ｎ ａ ２ Ｓ ： ３ — ２ ２ ｇ ／ Ｌ 分钟 ， 取 出测量 起 化铣 深度 ， 以此 计 算化 铣 表面接触 ｝ 向 溶液均 匀性变 差 ， 因而表 现 三 乙醇胺 Ｔ Ｅ Ａ： ４ ７ — ５ ３ ｇ ／ Ｌ 铣速率 ， 并通 过此速 率计算和 确定 零件的 出化铣 深度 不均匀 。 可溶 ｌ 生三价铝 Ａ ｌ ： １ ５ － ７ ５ ｇ ／ Ｌ 化铣时 间。 ６ 微观 粗糙 。为将 化铣对 零件的疲 劳 磷酸 三丁 酯 ： ５ ｍ ｌ ／ Ｌ 六、 常见故障分析 寿命的影响降至最低， 现代高精度铝合金 温度 ： ９ ２ － ９ ８ ℃ ｌ 沟 槽 。化 铣后原材 料与 化铣 区域之 化 铣要 求其 表 面微 观粗 糙度 Ｒ ａ ≤１ ６ ． ｕ ｎ， ｒ 三、 化铣原理 间应是 圆角 自然过渡 ， 有时会 出现 点状沟 化铣后 Ｐ ． ａ ＞ １ ６ ． ｕ ｍ， 则认为是微观粗 糙 。造 化学铣切溶液采用氢氧化钠 Ｎ ａ Ｏ Ｈ 、 槽及圆弧状沟槽 的两种状态 。 成微观粗糙 主要 以下三个方面的原 因 ： 硫化钠 Ｎ ａ ２ Ｓ 、三 乙醇胺 Ｔ Ｅ Ａ 、磷 酸三 丁 （ １ ） 点状沟槽 ： 为零件刻形 时操作人员 （ １ ） 槽液 中硫 化钠含量低 ， 应添加硫 化 酯、 可 溶 三价铝 Ａ ｌ 作为腐蚀溶 液 ， 其中 用力过 大 ， 导 致刻形 刀在零件 表面 留下明 钠 。 氢氧化钠是主要的腐蚀剂， 它与铝发生如 显 刻痕 ，化铣后 留下 了如 图 ｌ 所示的沟槽 （ ２ ） 新 配制的槽液 老化 不充分 就投 人 下反应 ： Ａ 。解决沟槽 Ａ的办 法是 减轻零件刻形时 生产 。新配制 的槽液 应放置 ３ — ５天 ， 并充 ２ Ａｌ ＋ ２ Ｎ ａ Ｏ Ｈ ＋ ２ Ｈ ２ Ｏ ＝ ２ Ｎ ａ Ａ１ ０２ ＋ ３ Ｈ２ ｔ 对刻形刀 的压力 ， 不要在 零件 表面 留下明 分搅拌老化槽液 。 反应 中放 出氢 气 ， 而Ｎ ａ Ａ １ ０ ２ 仍 留 于 显的刻痕 。 （ ３ ） 生产 量 过大 ， 槽 液 中途 得不 到休 溶液 中 ， 随着溶 液 中 Ｎ ａ Ｏ Ｈ浓度 的降低和 （ ２ ） 圆弧状沟 槽 ： 是可 溶性 三价铝 含 息 ， 处 于“ 过度疲劳 ” 状态 。化铣过程 中， 槽 Ｎ ａ Ａ １ ０ ２ 含量的增加， 反应速度逐渐下降， 量 偏低 、 化铣 速率过大 引起的 。此现 象多 液应适 当“ 休息” 并充分搅拌 。 当发生如下水解作 用时反应将停止 ： 出现 在新 配槽 液 时 。要避 免沟 槽 Ｂ的出 化铣表 面边缘不 齐整 。化 铣边缘应 Ｎａ Ａｌ ０ ２ ＋ ２ Ｈ ２ Ｏ ＝ Ａｌ （ Ｏ Ｈ） ３ ＋Ｎ ａ ＯＨ 现， 可 在新 配制 的槽 液 中多 溶解 铝 ， 降低 整齐 ， 出现 不齐整 ， 有 以下 原因 ： 四、 溶液成分的作用分析 ： 氢氧化钠 的浓度 ， 或 者采用 中下限温 度进 （ １ ） 零件 除油 、 脱氧 效 果不佳 ， 引起化 Ｎ ａ Ｏ Ｈ作 为主要的腐蚀剂 ，对化铣 速 行 化铣 。 铣保护胶与基体 的结 合力不牢 固。 要 求提 率和粗糙度有着决 定 陛的影响 。Ｎ ａ Ｏ Ｈ浓 ２ ． 波痕 。化铣后原材料与化铣 区域之 高零件 的前处理 质量 ， 保证化 铣保护 胶与 度越高 ， 化铣速 率趱 陕， 化铣速率 趱 陕。同 问的圆弧过渡部分应光滑 。 如 出现 波痕现 基体之 间的结合力 。 时Ｎ ａ Ｏ Ｈ浓度 对表面 光洁度 也有影 响 ， 过 象 ， 则是由于： （ ２ ） 基体 表面 有 水流 痕 ， 引起 有 水流 高或过低都会降低表面光洁度。 而且若浓 （ １ ） 槽液的液面张力大 。 化 铣中氢气不 痕处的化铣保护胶与基体的结合力不牢 度过 高 ， 易 对零 件 造成 过腐 蚀 ， 使 框 格 内 能迅速分 解成 为细 小气 泡快速 排 出 此 时 固 。应 保证清洗 水的质量 ， 确 保化铣 保护 的溶液 来不及扩 散 ， 从 而影 响化铣轮 廓线 需 要添 加适 量 的表面 活性 剂 （ Ｔ Ｅ Ａ ） ， 降低 胶与基体之 间的结合力 。 的偏离 。 槽 液的表 面张力 ， 使氢气 能迅 速分解 为小 （ ３ ） 刻 形 时保 护胶 局 部 未完 全刻 透 ， Ｎ ａ ２ Ｓ 在溶液 中对化铣 表面有 整平和 气 泡 陕速排出 。从而消除波痕 剥离时将非 化铣 区域 的保护胶揭起 ， 从而 光亮 的作用 ，用 于改善化 铣表 面光洁 度 。 （ ２ ） 成形后 的零件弧 度较 大 。其拉 伸 导致化 铣表 面边 缘不齐 整 刻形 时用 力应 同时 它也是辅 助腐蚀 剂 ， 用 于沉淀 合金 中 成 形 方 向与零 件 材料 的轧 制 方 向既不 平 均匀 ， 速度 要快 ， 使保护胶 正好刻 透 ， 避免 所含的 Ｃ ｕ 、 Ｍ ｎ 、 Ｚ ｎ 、 等金 属元素 ， 以免它们 行 也不垂 直 ， 此 类零件对 化铣槽 液 中的可 将非化铣区域的保护胶揭起 。 在化铣过 程 中与 Ａｌ 发生 电偶腐蚀 ，从 而 溶 性三价铝 含量特 别敏感 ， 当 三价铝含 量 七、 结 语 形成粗糙表面 。 偏高或偏低时均易导致出现波痕。对此类 化铣工艺是一种受多因素影响的涉 Ｔ Ｅ Ａ是一种 有机表 面活性 剂 ， 在 溶液 零 件 应选 择恰 当 的可溶 性 三价 铝 含量 范 及化学 、 金属成形及热处理的复杂的特种 中主要起光亮 作用 ，同时与溶液 中的 Ｃ ｕ 、 围。 加工工 艺 ， 它需要技术 人员在 实践 中不断 解决 问题 ， 并进行 相应 的总结 ， Ｍ ｎ 、 Ｚ ｎ 、 等金属元素配位 ， 减少硫化物在溶 ３ 岛 状 物 。岛状 物指 的是 化铣 区域 有 发现 问题 、 液 中的沉 淀 ， 防止硫 化物沉淀 淤积于 化铣 个 别突 出或成 片相连接的 突出 ， 其形状 成 以促进铝合金化铣工艺的进步 。 表面 而引发选择 性腐蚀 （ 在金 属腐蚀 过程 孤岛状或群岛状。 中， 在表面 上某些特 定部位有 选择地 溶解 （ １ ） ��
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在航空航天中的应用极其广泛。（飞机、火箭、导弹、 卫星、赛车、发动机（在保留高强度的情况下尽量减 轻重量）） 将其他的特种加工方法结合形成复合加工技术。 多用于国防工业，民用较少，还用很大的应用空间。
参考文献
1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8.
9.
10. 11.
《特种加工》金庆同 主编 航空工社 《超薄钛箔化学铣切工艺研究》 李明利 有色金属研究院 《LD10网格加强肋结构壁板的化学铣切工艺研究》 刘旭升 黄绍林 姜 枫 李吉丹 孙国进首都航天机械公司 《某机压气机叶片化学铣切工艺研究》 陈晓彦 董晓峰 张聪敏 西安 航空发动机有限公司 《TA15 钛合金腐蚀加工工艺研究》林翠 梁静 赵晴 杜楠 王力强 《TC1 和 TC4 钛合金腐蚀加工溶解行为研究》林翠 胡舸 梁静 赵晴 杜楠 王力强 《腐蚀加工配方的研究及其应用》东风杭州汽车公司轻型车厂 黄伟民 《火箭贮箱壁板化学铣切装备的设计》 金以元 首都航天机械公司 《铝合金的化学铣切加工》 周一扬 黄明珠 李登 南京航空航天大学
六、腐蚀加工的应用




要用于在金属表面去除一定的厚度（一般小于13毫 米）的材料。例如航空、航天产品，为减轻结构件 的重量，产采用带加强筋的整体件（如飞机蒙皮凹 槽，宇航员座舱蜂窝壁板凹槽等）,可用化学铣切出 去大片低凹处材料。化学铣切也可以用于机械加工 之前去除材料表面硬化层。 对大面积或不宜进行切削加工过的包庇零件内外表 面进行材料去除，尤其适宜于全表面材料去除加工。 用以薄壁零件（厚度小于1.5毫米）零件加工复杂的 型孔。 用于金属表面刻蚀图案、花纹、文字等。
七、应用举例
LD10网格加强筋结构壁板的化学铣切


铝合金的化学铣切已经 成为航空与航天工业零 件成形的可靠加工方法。 LD10铝合金筒段壁板是 火箭箱体的重要结构零 件，对于壁板零件尺寸 肋条允许偏差±0.75ｍ ｍ壁厚允许偏差±0.15 ｍｍ
压气机叶片和合金蒙皮的化铣
化学加工的未来和前景


专著及相关书籍 概述 化学铣切的基本原理 化学铣切的工艺过程 化学铣切的常用腐蚀液配方了解 化学铣切的特点 化学铣切的应用 常用应用举例
一、专著及相关书籍

左侧 《化学铣切》 威廉.T.哈里斯（英） 国防工业出版社

右侧 《化学铣切》 沈连桂编著 国防工业出版社
相关书籍
左为 《特种加工》 金庆同 主编 航空工业出版社
四、化学铣切的工艺过程
图2 化学铣切工艺过程
⑴、预处理和涂覆

（一）表面预处理 把工件表面的油污、氧化膜等清除干净 并在相应的腐蚀液中进行预腐蚀。 （二） 涂防蚀层 防蚀层必须具有良好的耐酸，碱性能以 及良好的粘结力。 涂后需进行空气固化或在适当温度下固化。
⑵刻蚀及其尺寸的确定
图9-3 刻形尺寸关系示意图 1—工件材料 2—保护层 3—刻形样板 4—刻形刀 5—应切除的保护层 6—蚀除部分
结束
谢谢！


在化学铣切加工铣削加工中的金属的溶解作用 不仅沿垂直于工件表面的深度方向进行。而且 在防护层下面的侧面也进行溶解，且呈圆弧状。 由于工件表面活性不同（晶界上晶格畸变和富 集杂质、加工硬化等 ），工件与腐蚀剂接触后， 发生选择性局部腐蚀 ，使粗糙度增加。因此化 学铣切时，控制腐蚀剂对工件表面发生均匀腐 蚀 ，才能得到满意的加工效果。
腐蚀加工主要应用概述
——化学铣切
090124班 20—30号
传统切削加工的特点和局限性

以硬克软 强大的机械力和机械能。
那么 一些硬度比刀具还硬高硬度 工件？？？ 一些无法承受大机械力的脆 性，高韧性，薄壁件？？？ 形状复杂，刀具使用受限的 工件，该如何加工？？？
化学可用下式表示： K=2H/(W2-W1)=H/B

式中K——腐蚀系数。腐蚀体系的属性； H——腐蚀深度（mm）； B——侧面腐蚀宽度（mm）； W1——刻型尺寸（mm） W2——最终腐蚀尺寸（mm）。
⑶腐蚀加工


把刻划好防蚀层图形的毛坯，完全浸入到有腐 蚀剂的槽中，并一直浸泡到使腐蚀掉的金属厚 度达到要求为止。 腐蚀速度，腐蚀深度与腐蚀时间存在下列关系： V=H/T 式中：V——金属的腐蚀速度（mm/min）;
三、化学铣切的基本原理


图9-1 化学铣切加工原理 1—工件材料 2—化学溶液 3—化学 腐蚀部分 4—保护层 5—溶液 箱 6—工作台
腐蚀加工作用是一种 工件表面溶解作用 根据金属腐蚀理 论．金属与腐蚀液体 接触后。在相界面将 发生下 阳极反应： Me= Men++ne(阳极 反应)
加工中需要注意的事项
H——工件表面上的腐蚀深度（mm）； T——腐蚀时间或浸泡时间（min）。

影响金属腐蚀速度的主要因素是腐蚀剂的成分、 浓度和温度；工件材料的特征及热处理状态。
⑸清洗与清除防蚀层


腐蚀加工完成后通常是把零件先放入专门的氧 化物清洗槽内，去除在零件表面的上留下的一 层氧化物膜和反应沉积污物，接着用水冲洗。 防蚀层的清除一般用手工操作。 但是对于细长、薄型零件应使用化学膜溶剂， 目的是把防蚀层泡胀、软化和尽可能的降低粘 附力，以便采用气压或水压方法把防蚀层清除 掉，或者有利于用手工剥离。

右为 《特种加工技 术》 陈传梁 主编 北京科学技术出版社

二、概述


腐蚀加工是特种加工的一种，腐蚀加工又叫化 学铣切。 是利用酸、碱、盐等溶液对金属进行化学腐蚀 而改变工件尺寸和形状的一种加工方法。 该方法已广泛地应用于宇航工业和电子工业中， 化学铣切已成为制造宇宙飞船、火箭结构的大 型整体壁板和电子计算机的大规模集成电路所 无法取代的加工方法。
五、常用腐蚀配液
表1 加工材料及腐蚀溶液
加工材料 溶液的组成 加工温度/°C 腐蚀速度 /(mm· min) 0．02～0．05
铝、铝合金
NaOH150～300g/L(Al: 5～50g/L） Fecl3120～180g/L
70～90
50 50 40
0．025 0．025 0．013～0．025
铜、铜合金
FeCl3300～400g/L (NH4)2S2O3200g/L
CuCl2200g/L 镍、镍合金 HNO348%+H2SO45.5%+ H3PO411%+CH3COOH 5．5%
FeCl334～38g/L
55 45～50
0．013～0．015 0．025
50
0．013～0．025
表1 加工材料及腐蚀溶液配方 不锈钢 HNO3300g/L+HCl210g/ L+HF200g/L+冰醋酸 2 1g/L HNO3 3N+HCl 2N+HF 4N+C2H4O2 0.38N(Fe:0 ~60g/L) FeCl335～38g/L 碳钢、合金钢 HNO320%+H2SO45%+ H3PO45% FeCl335～38g/L HNO310%～35%(体积) 钛、钛合金 HF10%～50%(体积) 50~60
30～70
0．03
55 55～70 50 50 30～50
0．02 0．018～0．025 0．025 0．025 0．013～0．025
HF3N+HNO32N+HAC 0．5N(Ti：5～31g/L)
20～40
0．001
化学铣切的特点


1) 可加工任何难切削的金属材料，不受任何硬度和强 度的限制（铝合金、钼合金、钛合金、镁合金、不锈 钢等）。 2) 适于大面积加工，可同时加工多件。 3) 加工过程中不会产生应力、裂纹、毛刺等缺陷，表 面粗糙度可达Ra2.5～1.25μm。 4) 加工操作技术比较简单。 5 不适宜加工窄而深的槽和型孔等。 6 原材料中缺陷和表面不平度、划痕等不易消除。 7 腐蚀液对设备和人体有危害，故需有适当的防护性 措施。。