一種化銑溶液及其化銑方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于航空航天技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種化銑溶液及其化銑方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 在航空航天領(lǐng)域內(nèi)，化學(xué)銑切工藝（簡稱化銑）具有十分重要的地位，對(duì)于表面形 狀復(fù)雜、不易機(jī)加工的零件，采用化銑的工藝方法能夠達(dá)到加工目的。此外由于化銑工藝不 存在切削應(yīng)力，對(duì)于厚度較薄、機(jī)加工容易變形的零件，采用化銑工藝具有很好的適應(yīng)型。
[0003] 如果鋁材料純度很高或微觀組織均勻，反應(yīng)在整個(gè)表面緩慢而均勻地進(jìn)行，化銑 產(chǎn)品會(huì)有均勻的腐蝕速度和理想的表面粗糙度。而實(shí)際生產(chǎn)中使用的鋁合金含有強(qiáng)化性能 的合金元素，特別是電極電位較正的金屬元素（如2219材料中的銅元素），在溶液中會(huì)使 晶粒和晶界形成腐蝕微電池，會(huì)加快化學(xué)腐蝕速度，并形成不均勻腐蝕。采用傳統(tǒng)的化銑溶 液，即Na0H90~180g/L，Al3+30~90g/L對(duì)2219鋁合金進(jìn)行化學(xué)銑切，其表面均出現(xiàn)或多 或少的粗糙和桔皮現(xiàn)象（可參見附圖1)，影響產(chǎn)品的外觀和后續(xù)加工。
[0004] 本申請(qǐng)的發(fā)明人在實(shí)驗(yàn)中同時(shí)發(fā)現(xiàn)，熱處理對(duì)2219材料化銑表面質(zhì)量有著明顯 影響，未經(jīng)熱處理的材料粗糙度小于經(jīng)過熱處理的材料；此外，對(duì)于經(jīng)過機(jī)械加工的2219 材料，經(jīng)過化銑后，其表面出現(xiàn)的粗糙現(xiàn)象不是存在于整個(gè)材料上，而是有規(guī)律的分布在變 形量較大的區(qū)域。也就是說，在鋁合金材料晶粒比較細(xì)時(shí)，不均勻腐蝕造成的表面粗糙是可 以接受的，但在材料某個(gè)特定熱處理狀態(tài)或機(jī)械加工狀態(tài)下，晶粒變得粗大，不均勻腐蝕造 成的表面粗糙就會(huì)影響表面質(zhì)量，這種情況在鋁銅系合金材料的化銑中猶為明顯。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明要解決的問題是針對(duì)鋁合金材料在化銑過程中出現(xiàn)的表面粗糙問題，提供 一種化銑溶液，使用該溶液對(duì)鋁合金，尤其是2219鋁合金材料進(jìn)行化學(xué)銑切，其能夠顯著 改善其表面出現(xiàn)的粗糙和桔皮問題，使得銑切后的材料能夠達(dá)到使用要求。
[0006] 為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：
[0007] -種化銑溶液，該化銑溶液含有如下組分：NaOH，A13+，硫化鈉，硫代硫酸鈉，酒石酸 鉀鈉，溶劑為水。
[0008] 優(yōu)選的，該化銑溶液含有如下組分：NaOH 90~180g/L，Al3+30~90g/L，硫化鈉 20~30g/L，硫代硫酸鈉8~10g/L，酒石酸鉀鈉8~10g/L，溶劑為水。
[0009] 更優(yōu)選的，化銑溶液含有如下組分：NaOH 120~150g/L，Al3+30g/L，硫化鈉 30g/L， 硫代硫酸鈉 l〇g/L，酒石酸鉀鈉 10g/L，溶劑為水。
[0010] 本發(fā)明還提供了上述任意一種化銑溶液的制備方法，先將純鋁和NaOH加入溶劑 水中，然后加入酒石酸鉀鈉和硫代硫酸鈉，均勻攪拌后，加熱至50°C，加入硫化鈉，攪拌均 勻。
[0011] 本發(fā)明還提供了使用上述任意一種化銑溶液對(duì)工件進(jìn)行化學(xué)銑切的方法，（1)將 工件在堿液中去除包鋁層，然后在工件表面刷保護(hù)膠并烘干，后將工件與模具貼合固定，除 去需要進(jìn)行銑切部位的保護(hù)膠裸露出待銑切部位；(2)將工件放入化銑溶液中進(jìn)行銑切處 理；（3)銑切結(jié)束后，將工件放入硝酸槽液中除去工件表面的黑色物質(zhì)。
[0012] 優(yōu)選的，所述工件的材質(zhì)為2219鋁合金。
[0013] 更優(yōu)選的，所述工件經(jīng)過機(jī)械加工和/或至少一次時(shí)效處理。
[0014] 優(yōu)選的，步驟⑵中，銑切溫度為60-100°C，銑切深度為3~4mm，化銑速度為 0· 2 ~0· 3mm/s〇
[0015] 本發(fā)明具有的優(yōu)點(diǎn)和積極效果是：本發(fā)明成功減少了高銅含量鋁合金，尤其是 2219鋁合金的表面粗糙問題，工件經(jīng)過該化銑溶液處理后，表面光滑，未出現(xiàn)桔皮，表面粗 糙度能夠達(dá)到要求；此外，該溶液配制簡單易行，溶液性質(zhì)穩(wěn)定。
【附圖說明】
[0016] 圖1是使用現(xiàn)有槽液化銑后的效果圖。
【具體實(shí)施方式】
[0017] 下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步的說明。
[0018] 以下實(shí)施例中涉及的試件的材質(zhì)是2219鋁合金，試件是經(jīng)過一次時(shí)效處理（處理 溫度為170±5°C，處理時(shí)間18h)，且沖壓成型的瓜瓣。
[0019] 以下各實(shí)施例中化銑溶液的配制方法相同：將NaOH和鋁錠加入水中，然后加入酒 石酸鉀鈉和硫代硫酸鈉，均勻攪拌后加熱槽液溫度至50°C，然后加入硫化鈉，邊添加邊攪拌 至相應(yīng)濃度，然后加熱槽液溫度至工作溫度，進(jìn)行化銑操作。
[0020] 以下各實(shí)施例中化學(xué)銑切的方法相同：⑴將工件在堿液中去除包鋁層，然后 在工件表面刷保護(hù)膠并烘干，后將工件與模具貼合固定，除去需要進(jìn)行銑切部位的保護(hù) 膠裸露出待銑切部位；（2)將工件放入化銑溶液中進(jìn)行銑切處理，具體的，銑切溫度為 60-100 °C，銑切深度為3~4mm，化銑速度為0. 2~0. 3mm/s ; (3)銑切結(jié)束后，將工件放入 硝酸槽液中除去工件表面的黑色物質(zhì)。
[0021] 實(shí)施例1~3
[0022] 各實(shí)施例的槽液成分如下表所示：
[0023]
[0024] 實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下表所示：
[0025]
[0026] 實(shí)施例4
[0027] 化銑溶液配方：NaOH 120~150g/L，Al3+30g/L，酒石酸鉀鈉 10g/L，硫代硫酸鈉 l〇g/L，硫化鈉 30g/L。
[0028] 采用上述配方進(jìn)行了兩組平行試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果如下表所示：
[0029]
[0030] 瓜瓣經(jīng)過化銑后均未出現(xiàn)粗糙現(xiàn)象，且表面光滑，未出現(xiàn)桔皮，表面粗糙度經(jīng)過對(duì) 比達(dá)到了 Ra6. 3。
[0031] 以上對(duì)本發(fā)明的4個(gè)實(shí)施例進(jìn)行了詳細(xì)說明，但所述內(nèi)容僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施 例，不能被認(rèn)為用于限定本發(fā)明的實(shí)施范圍。凡依本發(fā)明申請(qǐng)范圍所作的均等變化與改進(jìn) 等，均應(yīng)仍歸屬于本發(fā)明的專利涵蓋范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種化銑溶液，其特征在于：該化銑溶液含有如下組分：NaOH，Al3+，硫化鈉，硫代硫 酸鈉，酒石酸鉀鈉，溶劑為水。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的化銑溶液，其特征在于：該化銑溶液含有如下組分：NaOH 90~180g/L，Al3+30~90g/L，硫化鈉20~30g/L，硫代硫酸鈉8~10g/L，酒石酸鉀鈉8~ l〇g/L，溶劑為水。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的化銑溶液，其特征在于：該化銑溶液含有如下組分：NaOH 120~150g/L，Al3+30g/L，硫化鈉30g/L，硫代硫酸鈉10g/L，酒石酸鉀鈉10g/L，溶劑為水。4. 權(quán)利要求1-3任一所述的化銑溶液的制備方法，其特征在于：先將純鋁和NaOH加入 溶劑水中，然后加入酒石酸鉀鈉和硫代硫酸鈉，均勻攪拌后，加熱至50°C，加入硫化鈉，攪拌 均勻。5. 使用權(quán)利要求1-3任一所述的化銑溶液進(jìn)行化銑的方法，其特征在于：（1)將工件在 堿液中去除包鋁層，然后在工件表面刷保護(hù)膠并烘干，后將工件與模具貼合固定，除去需要 進(jìn)行銑切部位的保護(hù)膠裸露出待銑切部位；（2)將工件放入化銑溶液中進(jìn)行銑切處理；（3) 銑切結(jié)束后，將工件放入硝酸槽液中除去工件表面的黑色物質(zhì)。6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于：所述工件的材質(zhì)為2219鋁合金。7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于：所述工件經(jīng)過機(jī)械加工和/或至少一次 時(shí)效處理。8. 根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的方法，其特征在于：步驟⑵中，銑切溫度為60-KKTC， 銑切深度為3~4mm，化銑速度為0. 2~0. 3mm/s。
【專利摘要】本發(fā)明提供一種化銑溶液及其化銑方法，該化銑溶液含有如下組分：NaOH，Al3+，硫化鈉，硫代硫酸鈉，酒石酸鉀鈉，溶劑為水，采用該溶液對(duì)工件進(jìn)行化銑處理，能夠成功減少高銅含量鋁合金，尤其是2219鋁合金的表面粗糙問題，工件經(jīng)過該化銑溶液處理后，表面光滑，未出現(xiàn)桔皮，表面粗糙度能夠達(dá)到要求；此外，該溶液配制簡單易行，溶液性質(zhì)穩(wěn)定。
【IPC分類】C23F1/36, C23F1/04
【公開號(hào)】CN104928679
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510396015
【發(fā)明人】劉寶軍, 鄒松華, 張學(xué)義, 姚妍, 霍巖, 史楠楠, 錢明, 李笑亮, 孟杰, 任廣賀
【申請(qǐng)人】天津航天長征火箭制造有限公司, 中國運(yùn)載火箭技術(shù)研究院
【公開日】2015年9月23日
【申請(qǐng)日】2015年7月8日