工業潤滑｜鈦及鈦合金化學銑切液成分與作用

　　鈦及鈦合金具有強度高、密度小、耐腐蝕等優點，因此被廣泛應用于航空航天、海軍裝備、船舶、海洋資源開發和石油化工等領域。目前，鈦及鈦合金的加工方法主要為機械加工，與傳統的金屬材料相比，鈦及鈦合金的機械加工性能較差，如導熱系數低導致磨削溫度高，磨削比很低，彈性模量低，化學活化性強，表面質量不易保證，容易出現零件變形、應力集中，無法保證尺寸要求等，機械加工性能較差是長期以來困擾鈦合金加工的主要問題之一。

　　化學銑切是一種腐蝕加工方法，它依靠化學溶液腐蝕溶解金屬表面實現加工目的，為飛機及船舶用鈦合金結構和零件的加工及維修提供了一種有效的方法。也有研究者采用化學銑切來減輕發動機鈦合金葉片、機匣等結構件的質量。

　　從19世紀60年代開始，前蘇聯、美國、法國和英國等國家陸續開展了鈦及鈦合金化學銑切加工、維修研究。1978年，COGGINS等公開了一種由氫氟酸、硝酸、羧酸衍生物及苯甲酸鈉組成的鈦合金化學銑切的加工溶液（化學銑切液），用該溶液進行化學銑切時，吸氫量很少且銑切均勻。

　　在早期鈦及鈦合金化學銑切加工中，常采用HNO3-H2CrO4型化學銑切液，后來采用HF-H2CrO4型化學銑切液，但是由于H2CrO4具有成本高、污染嚴重、加工件易產生氫脆等缺點，逐漸被棄用。國內研究人員開發了HF型化學銑切液，該化學銑切液適用于加工過程中含氫量幾乎不發生明顯變化的金屬材料，如商業用純鈦、Ti-25Cu等。HF-HNO3型化學銑切液是目前應用比較普遍的化學銑切液，硝酸作為化學銑切中的氧化劑，在提高金屬表面光亮度的同時，也能避免氫脆。

　　化學銑切液的成分與作用

　　鈦合金化學銑切液主要由腐蝕劑、氧化劑、添加劑、緩蝕劑和表面活性劑等組成。以常用的HF-HNO3型化學銑切液為例進行說明：由于鈦及鈦合金與空氣接觸會生成具有良好耐腐蝕性能的氧化層，故以具有強腐蝕性的HF為腐蝕劑；HNO3作為氧化劑可氧化氫氣，防止氫脆對基體造成傷害，同時可以降低化學銑切面的表面粗糙度。

　　●添加劑

　　在鈦合金化學銑切過程中，除了必要的腐蝕劑和氧化劑之外，還需要添加必要的添加劑。添加劑可以起到降低鈦合金的吸氫量、提高化學銑切表面質量、抑制有毒氣體等作用。如化學銑切過程中會產生有毒的氮氧化物氣體，一般要添加酰胺類化合物如尿素，尿素與氮氧化物反應，使氮氧化物分解成無毒的氮氣和二氧化碳。添加劑應不影響基材的力學性能，也不與化學銑切液中其他成分反應。

　　●緩蝕劑

　　具有一定黏度的緩蝕劑溶于化學銑切液后可以降低溶液中離子的擴散速率，使得化學銑切表面反應更加均勻，從而提高表面的平整度。化學銑切液中常用的緩蝕劑有磷酸二氫鈉、磷酸氫鈉、磷酸鈉、偏磷酸鈉、多聚磷酸鈉、六氟磷酸銨、六次甲基四胺、苯甲酸、三羥基苯甲酸、硫脲、吖啶、吡啶、糠醛等，可使用一種或同時使用多種。

　　

　　

　　●表面活性劑

　　表面活性劑的添加，能夠降低反應界面張力，使化學銑切液與基體表面充分潤濕，從而增大反應面積，提高腐蝕速率；同時，由于基體與化學銑切液充分接觸，基體反應面產生的氣體可以呈小氣泡狀排出，提高化學銑切面的表面粗糙度。化學銑切中的表面活性劑有苯甲酸鈉、直鏈烷基苯磺酸鈉、十二烷基硫酸鈉、十二烷基磺酸鈉、二辛基琥珀酸磺酸鈉、甘膽酸鈉、十二烷基苯磺酸、十二烷基苯磺酸鈉、硬脂酸、硬脂酸鈉、烷基醇酰胺、脂肪醇聚氧乙烯醚、烷基酚聚氧乙烯醚，可使用一種或同時使用多種。