Kuidas titaansulameid keemiliselt lihvida
Titaansulameid kasutatakse laialdaselt kosmoses, meditsiiniseadmetes ja tipptasemel tootmises nende suure tugevuse, korrosioonikindluse ja biosobivuse tõttu. Pinnaoksiidi kihid ja töötlemise defektid põhjustavad sageli halva viimistluse, ohustades nii jõudlust kui ka esteetikat. Keemiline poleerimine lahustab selektiivselt mikroskoopilisi pinna eendeid, saavutades peeglitaolise viimistluse toatemperatuuril ilma keerukate seadmete vajaduseta, muutes selle titaansulami pinna töötlemiseks võtmetehnoloogiaks.
Keemilise poleerimise põhiprintsiip: selektiivne lahustumine ja pinna tasandamine
Keemilise poleerimise olemus on redoksreaktsiooni kasutamine mikroskoopiliste eendite lahustamiseks titaansulami pinnal palju kiiremini kui süvistatud alad. Näiteks lahustab HF pinnaoksiidi kile (TiO₂), näiteks vesinikuhappe (HF) ja lämmastikhappe (HNO₃) segus, samas kui lämmastikhape säilitab lahuse stabiilsuse oksüdatsiooni kaudu, takistades liigset korrosiooni. Selle reaktsiooni ajal moodustub pinnale kleepuv passiivne kile. Selle ebaühtlane paksus põhjustab erineva voolutiheduse: kile on väljaulatuvatel ja lahustub kiiremini, samas kui kile on süvistatud aladel paksem ja lahustub aeglasemalt. See "isereguleeriv" mehhanism silub pinda järk-järgult, saavutades lõpuks peeglilaadse viimistluse. Eksperimentaalsed andmed näitavad, et 20-35 kraadi korral saab puhast titaani (TA1) töödelda HF-HNO₃ seguga 20–60 sekundit, et vähendada selle pinna karedust RA-lt 3,2 μm-lt alla RA 0,2 μm, ilma et vesiniku omaksvõtu oht oleks. Kuigi mehaaniline poleerimine võib oksiidikihi kiiresti eemaldada, on see kriimustuste ja stressi kontsentratsioonide suhtes altid. Keemiline poleerimine seevastu saavutab mittepurustava töötlemise ja sobib eriti keerukate struktuuriliste osade jaoks.
Keemiline poleerimisprotsess: eeltöötlusest järgnemiseni
Eeltöötlus: rasvatamine ja puhastamine
Titaansulami pinnad säilitavad sageli saasteaineid nagu vedelik ja sõrmejäljed. Seetõttu tuleb neid ultraheliliselt puhastada orgaanilise lahustiga (näiteks atsetooniga) 10 minutit, millele järgneb deioniseeritud vee loputus.
Keemilise poleerimislahuse ettevalmistamine
Ühine valem on HF (40%): HNO₃ (65%): H₂O=1: 3: 6 (mahu suhe) või spetsialiseerunud titaansulamist poleerimisvahendit (näiteks Q/Ys.406). Märkused ettevalmistamise ajal:
Temperatuuri kontroll: poleerimislahuse temperatuur tuleks säilitada vahemikus 20–45 kraadi. Liiga kõrge temperatuur kiirendab lämmastikhappe lagunemist ja tekitab kollast suitsu; Liiga madal temperatuur annab ebapiisava reaktsioonikiiruse.
Eelistatud on konteinerivalik: PE, PP või PVC. Vältige metallmahuteid, mis võivad põhjustada külgreaktsioone.
Segamismeetod: kasutage magnetilist segamist või õhu segamist, et tagada lahuse ühtlus ja vältida lokaalset liigset kontsentratsiooni.
Poleerimisprotsessi kontroll
Sukeldage tooriku poleerimislahusesse ajaks reguleeritud vastavalt oksiidikihi paksusele (10-20 sekundit õhukeste kihtide korral, 30-90 sekundit paksude kihtide korral). Peamised tööpunktid hõlmavad järgmist:
Dünaamiline seire: kontrollige lahuse kontsentratsiooni iga 5-10 töödeldud toorikuu iga. Täiendage aktsialahust, kui HF -tarbimine on liiga kiire.
Toodete vahekaugus: vältige tihedat virnastamist, et vältida lokaliseeritud ülekuumenemist, mis võib lahenduse keemise põhjustada.
Hädaolukorrad: kui tooriku pinnale ilmuvad mustad laigud, eemaldage tooriku kohe ja eemaldage poleerimislahus uuesti.
Ravijärgne: puhastamine ja passiivne
Pärast poleerimist loputage 3 minutit deioniseeritud veega joosta ja sukelduge seejärel titaani passiivsesse ainesse (näiteks fosfaadilahus) 3-5 minutiks, et moodustada tihe oksiidkile ja suurendada korrosioonikindlust.
Nende sammude kaudu saame titaansulamid keemiliselt lihvida, mille tulemuseks on sujuvam ja heledam pind. Praktikas on oluline poleerimislahuse kontsentratsiooni ja temperatuuri hoolikalt kontrollida, et vältida liigset kontsentratsiooni või madalat temperatuuri, mis võib mõjutada poleerimise efekti. Lisaks sõltub poleerimisaeg titaanisulami pinna materjalist ja seisundist. Üldiselt on soovitatav teha väike arv teste, et saada poleerimisaja täpne haare.
