Kā ķīmiski pulēt titāna sakausējumus
Titāna sakausējumus plaši izmanto kosmiskajā kosmosā, medicīnas ierīcēs un augstākās klases ražošanā to augstās izturības, korozijas izturības un bioloģiskās savietojamības dēļ. Tomēr virsmas oksīda slāņi un apstrādes defekti bieži rada sliktu apdari, kompromitējot gan veiktspēju, gan estētiku. Ķīmiskā pulēšana selektīvi izšķīdina mikroskopiskus virsmas izvirzījumus, sasniedzot spogulim līdzīgu apdari istabas temperatūrā bez sarežģīta aprīkojuma, padarot to par galveno tehnoloģiju titāna sakausējuma virsmas apstrādei.
Ķīmiskās pulēšanas pamatprincipi: selektīva izšķīšana un virsmas izlīdzināšana
Ķīmiskās pulēšanas būtība ir izmantot redoksreakciju, lai izšķīdinātu mikroskopiskos izvirzījumus uz titāna sakausējuma virsmas daudz ātrāk nekā padziļinājumā esošie laukumi. Piemēram, hidrofluorskābes (HF) un slāpekļskābes (HNO₃) maisījumā HF izšķīst virsmas oksīda plēvi (TIO₂), savukārt slāpekļskābe uztur šķīduma stabilitāti, izmantojot oksidāciju, novēršot pārmērīgu koroziju. Šīs reakcijas laikā uz virsmas veidojas lipīga pasivācijas plēve. Tā nevienmērīgais biezums rada mainīgu pašreizējo blīvumu: plēve ir plānāka izvirzījumiem un ātrāk izšķīst, kamēr plēve ir biezāka padziļinājumā un izšķīst lēnāk. Šis "pašregulācijas" mehānisms pakāpeniski izlīdzina virsmu, galu galā sasniedzot spogulim līdzīgu apdari. Eksperimentālie dati rāda, ka 20-35 grādos tīru titānu (TA1) var apstrādāt ar HF-HNO₃ maisījumu 20-60 sekundes, lai samazinātu tā virsmas raupjumu no RA 3,2 μm līdz zem RA 0,2 μm, bez ūdeņraža riska riska. Turpretī, lai arī mehāniskā pulēšana var ātri noņemt oksīda slāni, tas ir pakļauts skrāpējumiem un stresa koncentrācijai. No otras puses, ķīmiskā pulēšana sasniedz nesagraujošu apstrādi un ir īpaši piemērota sarežģītām strukturālām detaļām.
Ķīmiskā pulēšanas process: no pirmapstrādes līdz pēcapstrādei
Iepriekšēja apstrāde: attaukošana un tīrīšana
Titāna sakausējuma virsmas bieži saglabā piesārņotājus, piemēram, šķidruma griešanu un pirkstu nospiedumus. Tāpēc 10 minūtes tie ir ultrasoniski jātīra ar organisku šķīdinātāju (piemēram, acetonu), kam seko dejonizēta ūdens skalošana.
Ķīmiskā pulēšanas šķīduma sagatavošana
Parastā formula ir HF (40%): hno₃ (65%): h₂o=1: 3: 6 (tilpuma attiecība) vai specializētu titāna sakausējuma pulēšanas līdzekli (piemēram, q/ys.406). Piezīmes sagatavošanas laikā:
Temperatūras kontrole: pulēšanas šķīduma temperatūra jāsaglabā no 20 līdz 45 grādiem. Pārāk augsta temperatūra paātrinās slāpekļskābes sadalīšanos un radīs dzeltenus dūmus; Pārāk zema temperatūra radīs nepietiekamu reakcijas ātrumu.
Priekšroka tiek dota konteineru izvēlei: PE, PP vai PVC. Izvairieties no metāla traukiem, kas var izraisīt blakus reakcijas.
Maisīšanas metode: izmantojiet magnētisku maisīšanu vai gaisa maisīšanu, lai nodrošinātu šķīduma vienveidību un novērstu lokalizētu pārmērīgu koncentrāciju.
Pulēšanas procesa kontrole
Iegremdējiet sagatavi pulēšanas šķīdumā, kas pielāgots atbilstoši oksīda slāņa biezumam (10-20 sekundes plāniem slāņiem, 30–90 sekundes bieziem slāņiem). Galvenie darbības punkti ir:
Dinamiskā uzraudzība: pārbaudiet šķīduma koncentrāciju ik pēc 5-10 apstrādātajiem darbiem. Papildiniet izejas šķīdumu, ja HF patēriņš ir pārāk ātrs.
Darbu atstatums: Izvairieties no ciešas sakraušanas, lai novērstu lokalizētu pārkaršanu, kas var izraisīt šķīduma vārīšanās temperatūru.
Avārijas pasākumi: ja uz sagataves virsmas parādās melni plankumi, nekavējoties noņemiet sagatavi un atkārtojiet pulēšanas šķīdumu.
Pēcapstrāde: tīrīšana un pasivācija
Pēc pulēšanas 3 minūtes izskalojiet ar dejonizētu ūdeni un pēc tam 3-5 minūtes iegremdējiet titāna pasivēšanas līdzeklī (piemēram, fosfāta šķīdumā), lai veidotu blīvu oksīda plēvi un uzlabotu izturību pret koroziju.
Izmantojot šos soļus, mēs varam ķīmiski pulēt titāna sakausējumus, kā rezultātā rodas vienmērīgāka un gaišāka virsma. Praksē ir svarīgi rūpīgi kontrolēt pulēšanas šķīduma koncentrāciju un temperatūru, lai izvairītos no pārmērīgas koncentrācijas vai zemas temperatūras, kas var ietekmēt pulēšanas efektu. Turklāt pulēšanas laiks ir atkarīgs no titāna sakausējuma virsmas materiāla un stāvokļa. Parasti ieteicams veikt nelielu skaitu testu, lai iegūtu precīzu pulēšanas laika izpratni.
