Способ травления титана и его сплавов

Способ травления титана и его сплавов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советскик

Социалистических

Республик

ОПИCAn@r.

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

<1ц 897895 (61) Дополнительное к авт. свид-ву(22) Заявлено 2804.78 (21) 2611141/22-02 с присоединением заявки ¹ (23) Приоритет

Опубликовано 1501.82, Бюллетень ¹2

Дата опубликования описания 150 М2

Р М g+ з

С 23 Р 1/02

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (Щ УДК 620;197.4. .669, (088.8) (72) Авторы изобретения

Ю.С.Рускол, Н.Д.Эстрина, M H.Фокин, и Э.A. Трошина сова (71 ) Заявитель (54) СПОСОБ ТРАВЛЕНИЯ ТИТАНА И ЕГО СПЛАВОВ

Изобретение относится к химической обработке поверхности титана и сплавов и может быть использовано при очистке поверхности от окалины, удалении газонасыщенного слоя, химическом фрезеровании и т.п. в процессе производства различных полуфабрикатов.

Известны составы растворов типа смесей в различных концентрациях сер,ной и плавиковой кислот или солей плавиковой кислоты, предназначенные для травления титана и его сплавов, например раствор состава: 20% H SO4 (230 г/л при d=1,84 г/см ); 2-4В NH4F . (20-40 г/л) . Травление титана и его сплавов в подобных растворах осуществляется в одну стадию йутем погружения изделия в ванну с травильным раствором. Если скорость травления резко снижается, травильный раствор корректируется. После нескольких корректировок раствор направляется на регенерацию или на нейтрализацию,. Травление титана и его сплавов этим способом характеризуется тем, что после погружения металла в травильный раствор происходит активация и потенциал металла смещается в область значений

400 — 500 мВ (н.в.э.). При этом 30 происходит растворение титана в виде трехвалентных ионов Ti (III)Hl. Однако так как травильный раствор соприкасается с воздухом, в растворе обязательно присутствует растворенный кислород воздуха, который окисляет ионы Ti (III) до Ti (IV) . Это приводит к появлению и накоплению в растворе титанил-ионов Ti.(IV) которые являются

I сильнейшими пассиваторами титана и его сплавов.уже при небольшом содержании титанил-ионов Ti(IV) в растворе титан не активируется, остается в пассивном состоянии и практически не растворяется. Для воэможности дальнейшего травления раствор необходимо укреплять или регенерировать. Это приводит к снижению производительности травления, увеличению расхода реагентов и удорожанию процесса травления.

Целью изобретения является повышение производительности травления.

Поставленная цель, достигается тем, что титан и его сплавы предварительно подвергают кратковременной активации в том же растворе.

Активацию проводят погружением в свежеприготовленный раствор на 3060 с.

897895

Сос тав рас твора предлагаемом (б химической активацией) изв естном (без активавации) 0,003:

21,0 (0,001

20,65

23,35

23,40 (0,001 (0,001 (1,17

20,50

Содержание ионов (Ti ) не .менее 0,60 г/л.

Активацию проводят путем кратковременного контакта с протектором из углеродистой стали, Активацию проводят потенциостатическим наложением потенциала 200400 мВ (по нормальной водородной шка,ле) .

Активацию проводят гальваностатической поляризацией катодным током с плотностью 0,5-1,2 A/äì .

Активация мОжет осуществляться как химическим, так и электрохимическим способами, Химическая активация заключается в кратковременном (до 1 мин) погруже= ния титана и его сплавов в свежеприготовленный рас твор при температуре

15 работы основной ванны травления.

После активации титан и его сплавы переносятся в основную ванну травления, где подвергаются полному травлению.

В табл. 1 и 2 указана скорость травления титана и его сплавов по известному и предлагаемому способам.

Из табл. 1 и 2 видно, что скорость травления титана и его сплавов пос- 25 ле химической активации высокая.

Электрохимическая активация может проводиться тремя различными способами. Во всех случаях электрохимическая активация проводится в основ- 3Ц ной ванне травления. Электрохимическая активация может осуществляться путем контакта титана и его сплавов с протектором из углеродистой стали в течение < 10 мин. Электрохимичес- 35 кая активация может осуществляться также путем потенциостатического наложения на титан и его сплавы потенциала, равного (-200) — (-400) мВ (по нормальной водородной шкале), 40% Н $04+ 1 00 г/л (Ti )

40% Н $04+ 2,75 г/л (Ti )

40Ъ Н $04+ 5 5 г/л (Т1 1

40Ъ H>SO<+ 9,9 г/л (Т1 4 ) ОЪ Н $04+ Сработанный раст» зор с суммарным содержанием ионов ТР> и Ti 26 г/л" или путем гальваностатической поляризации титана и его сплавов катодным током плотностью 0,5-1,2 A/äì . В обоих случаях продолжительность активации не превышает 10 мин. Эффективность подобной активации представлена в табл. 3.

Установлено, что при травлении титана и сплавов титана по предлагаемому способу наводораживание не превышает значений, получаемых при травлении по известному способу.

Осуществлено травление сплава

OT-4 после отжига 30 мин при 800 С.

Производится обработка в щелочном расплаве в ванне состава 80%

NaOH и 20В NANO при 450 С. Затем травление в сработанном растворе

20% Н gS04 (230 г/л при /=1, 84 г/см) +

+ 2-4% NH F (20-40 г/л) + 3,35 г/л (Ti ) и (Т1 4 j, причем содержание (Ti+ ) не менее 8 r/ä при 60 С с предварительной химической активацией 60 с. Бремя травления 2 ч. Осветляют поверхность 15 с в растворе состава 2 )Н4 +10 HNO np 40 C. Cmмарная потеря металла составляет

230 мкм.

Как следует из приведенных данных первоначальная активность позволяет осуществлять эффективное травление титана и его сплавов в травильных растворах, содержащих 1,0-20 г/л ионов Tiff) . Предварительная активация позволяет не только осуществлять травление с высокой скоростью титана и его сплавов в травильных растворах со значительным содержанием ионов Ti(IV) но и уменьшить число корректировок. Раствор при этом корректируют после каждых 1920 ч работы, т.е. в 2-3 раза реже.

Таблица 1

Скорость растворения ВТ I -0 при способе травления, г/M1 ч

897895

Таблица 2

Сплав

Состав раствора

Скорость растворения прн способе травления, г/м ч известном (без активации) Предлагаемом (с химической активацией) 15Ъ Н БО

0,22

28 0

0,001

77,0

2% ЯН Г +

+ 90 г/л (Ti > ) 0

53,8 и (Ti+4 ) ф

Содержание ионов (Ti " ) в растворе не менее 3,0 г/л.

Т а б л и ц а 3

Способ электрохимической активации

Состав раствора

Скорость растворения

BTI-0 при способе травления, г/м1 ч известном предлагае(без акти- МОм (c aicвации) тивацией) Контактирование с протектором Сработанный растиз углеродистой стали. Ст.З при соотношении поверхностей

soP 1 5Ъ H SO4+

2% NH4F + 90 г/л (Ti ) + (Ti ) (Т1 4 )

3 г/л

ST> S = 4:1 в течение . стали

10 мин

IO, 22

27,10

Н БО4+10. г/л, (» l

Н БО4+15 г/л (Tz. )

H SO4+20 r/ë (Т1 4 ) Потенциостатическое наложе- 40% ние потенциала 0,2  — 0,4 В 40% (0,001

4 О,О01

1 ; 08001

40Ъ в течение 10 мин

H S 01+10 r/л (Ti )

H SO4+ 15 г/л (Ti ) Гальваностатическая поляри- 40% зация катодным током плот- 403

Г. костью 0,5-1,2 A/äì в течение

15,5

19,4

<О,001

<0,001

1 мин+

«С увеличением времени гальваностатической поляризации эффект травления возрастает ° травления, .титан н его сплавы предgQ варительно подвергают кратковременной активации в том же-растворе.

2. Способ по п. 1, о т л и ч аю шийся тем, что активацию проводят погружением в свежеприготовленный раствор на 30-60 с.

Формула изобретения

1. Способ травления титана и его сплавов в растворах на основе серной кислоты или серной и плавиковой кислот или солей плавиковой кислоты, отличающийся тем, что, с целью повышения производительности

ВТ2 -0

OT-4

BT-14

27,8

28,1

31,9

897895

Составитель Л.Голубева

Техред А, Савка

Корректор Г.Решетник

Редактор И.Митровка

Заказ 11883/39 Тираж 1048 .

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений,и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб.,д.4/5

Подписное

3. Способ по и. 1, о т л и ч а юшийся тем, что активацию проводят путем кратковременного контакта с протектором из углеродистой стали.

4. Способ по п. 1 о, т л и ч а ю шийся тем, что активацию проводят потенциостатическим наложением потенциала 200-400 мВ (по нормальной водородной шкале).

5. Способ по п. 1, о т л и ч а юшийся тем, что активацию проводят гальваностатической поляризацией катодным током плотностью 0,51,2 А/д 1.

5 Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Кушакевич С.A. и Канина 3.К.

Травление титана. Цветные металлы

1965, Р 12, с. 86-89.