Способ травления титана и его сплавов Советский патент 1982 года по МПК C23F1/02 

(54) СПОСОБ ТРАВЛЕНИЯ ТИТАНА И ЕГО СПЛАВОВ

1

Изобретение относится к химической обработке поверхности титана и сплавов и может быть использовано при очистке поверхности йт окалины, удалении газонасыщенного cnoq., 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% . (230 г/л при ,84 г/см); 2-4% . . (20-40 г/л). Травление титана и его сплавов в подобных растворах осуществляется в одну стадию путем 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

происходит растворение титана в виде трехвалентных ионов Т1(111)Ш. Однако так как травильный р аствор соприкасается с воздух-см, 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

10 сильнейшими пассиваторами титана и его сплавов.Уже при небольшсм содержании титанил-ионов Ti(IV) в растворе титан не активируется, остается в пассивном состоянии и практически не растворяет15ся. Для возможности дальнейшего травления раствор необходимо укреплять или регенерировать. Это приводит к снижению производительности травления, увеличению расхода реагентов и удоро20жанию процесса травления.

Целью изобретения является повышение производительности травления.

Поставленная цель .достигается тем,

25 что титан и его сплавы предварительно подвергают кратковременной активации в том же растворе.

Активацию проводят погружением в свежеприготовленный раствор на 303060 с. Активацию проводят путём кратковременного контакта с протектором из углеродистой стали. Активацию проводят потенциостатическим наложением потенциала 200400 мВ (по нормальной водородной шка ,пе) . Aктивaц fkl проводят гальваностатической поляризацией катодным.током с плотностью 0,5-1,2 А/дм. Активация может осуществляться как химическим, так и электрохимичес ким способами. Химическая активация заключается в кратковременном (до 1 мйа) погруже ния титана и его сплавов в свежеприготовленный раствор при температуре работы основной ванны .травления. После активации титан и его сплавы переносятся в основную ванну травления, где подвергаются полному травле нию. В табл. 1 и 2 указана скорость травления титана и его сплавов по известному и предлагаемому способам Из табл. :1 и 2 видно, что скорос травления титана и его сплавов после химической активации высокая. Электрохимическая активация може проводиться тремя различными способами. Во всех случаях электрохимическая активация проводится в основной ванне травления. Электрохимичес кая активация может осуществляться путем контакта титана и его сплавов с протектором из углеродистой стали в течение i10 мин. Электрохимическая активация может осуществляться также путем потенциостатического на ложения на титан и его сплавы потен циала, равного (-200) - (-400) мВ ( по нормальной водородной шкале),

r,SO,,+ 1,00 г/л Ti

ifp

+4

.+ 2,75 г/л H, 5,5 т/л г 9,9 г/л Ti

HnSO4+ Сработанный суммарным содержанием в г/л

Содержание ионов не-менее 0,60 г/л.

0,00321,0 20,6S 0,001 23,35 0,001 23,40 0,001

1,1720,50 или путем гальваностатической поляризации титана и его сплавов катодным током плотностью 0,5-1,2 А/дм2. 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 ,ОТ-4 после отжига 30 мин при . Производится обработка в щелочном расплаве в ванне состава 80% NaOH и 20% NANOj при . Затем травление в сработанном растворе 20% H(S04(230 г/л при ,84 г/см) + + 2-4% NH4F (20-40 г/л) +3,35 г/л и Ti , причем содержание Ti не менее 8 г/л.при 60°С с предварительной химической активацией 60 с. Время травления 2 ч. Осветляют поверхность 15 с в растворе состава 2% NH4F+10% НЫСдПри 40С. Суммарная потеря металла составляет 230 мкм. Как следует из приведённых данных первоначальная активность позволяет осуществлять эффективное травление титана и его сплавов в травильных растворах, содержащих 1,0-20 г/л ионов Tiiw) . 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

Содержание ионов в растворе не менее 3,0 г/л.

Состав раствора

Способ электрохимической активации

с протектором стали. Ст.З поверхностей

течение с увеличением времени гальваностатической растает.

Формула изобретения

Таблица 2

Таблица 3

Скорость растворения BTI-0 при способе травления, . ,

предлагае МОЙ (с ак тивацией)

Сработанный раствор 15% + 2% + 90 г/л jTi + Ti CTI не менее

травления, титан и его сплавы предварительно подвергают кратковременной активации в том же-растворе.

с протектором из углеродистой стали.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе . 1. Кушакевич С.А. и Ханина З.К. Травление титана. Цветные металлы 1965, 12, с. 86-89.