Titanyum Alaşımlı Dövmelerin Yüzey Asitleme İşlemi Üzerine Deneysel Çalışma

Titanyum ve titanyum alaşımları yüksek mukavemeti ve korozyon direnci nedeniyle gelişmekte olan bir hafif metal malzeme haline gelmiştir ve savunma ve askeri endüstride, petrokimya endüstrisinde, ilaç alanında ve tıbbi cihazlarda, deniz suyu tuzdan arındırma cihazlarında vb. yaygın olarak kullanılmaktadır. Ayrıca, yüksek özgül mukavemeti, yüksek sıcaklık direnci, düşük ısı iletkenliği, toksik olmaması, iyi biyouyumluluğu ve bir dizi diğer avantajı nedeniyle havacılık, uzay, inşaat, spor malzemeleri ve diğer askeri ve sivil alanlarda kullanılmaktadır.
Sonra Ti-6Al-4V dövme kumlandığında, dövme yüzeyindeki sertleşmiş tabaka daha kalın olur ve bu da sonraki işlemeyi zorlaştırır. Bu nedenle, kumlama işlemi tamamlandıktan sonra, sertleştirilmiş tabakanın asitleme ile çıkarılması ve gerekli işlem gereksinimlerini karşılamak için duvar kalınlığının işlem gereksinimlerine göre çıkarılması gerekir. Titanyum alaşımı asitleme genellikle HF+HNO₃Ancak asit oranındaki daha büyük oranı ve daha yüksek konsantrasyonu nedeniyle, daha ciddi ikincil sorunlara neden olması kolaydır. Yukarıdaki sorunlar ışığında, farklı asitleme koşulları altında korozyon ve hidrojen kırılganlığı olgusunu inceliyor, etkileyen faktörleri ve mekanizmaları analiz ediyor ve oksit tabakasını ve hidrojen kırılganlığını azaltmak için optimize edilmiş bir ısıl işlem süreci geliştiriyoruz.

1. Test programı

Sonra DÖVME kumlanır, tel kesme ile gerekli test parçası haline getirilir ve 0#-7# olarak işaretlenir ve kesme nedeniyle oluşan oksitlenmiş tabakayı gidermek için numune sırasıyla taşlanır ve parlatılır. İlk numunelerin yüzeyi, yüzey faz yapısını ve sertleşmiş tabakanın derinliğini belirlemek için XRD testlerine ve mikrosertlik testlerine tabi tutulmuştur. Daha sonra farklı formülasyonlardaki asidik çözeltilerde korozyona uğratılmış ve numuneler sırasıyla 15 dakika boyunca sabit sıcaklıktaki su banyosundan çıkarılmış ve asitleme sonrası numunelerin hidrojen içeriği, ağırlık kaybı, yüzey faz yapısı ve sertlik değişimlerini ölçmek için aynı işleme göre yürütülmüştür. Asitleme çözeltisinin formülasyonları Tablo 1'de gösterilmiştir.
Tablo.1 Dövme yüzeyi için asitleme çözeltisi formülasyonu

Not: 0# orijinal dövme numunesidir, asitleme yapılmamıştır

2. Test sonuçları

2.1 Asitleme sonrası ağırlık kaybı
Ti-6Al-4V dövme numunelerinin asitlenmesinden sonra, her bir numunenin yüzey morfolojisi Şekil 1'de gösterilmiştir.
Şekil 1'den görülebileceği gibi, ilk numune yüzeyi koyu kahverengidir, asitleme işleminden sonra yüzey metal parlaklığına geri döner. 7 # numune yüzeyi nitrürlenmiş renk morfolojisi gösterir. Ağırlık kaybı oranı testinin sonuçları Tablo 2'de gösterilmiştir.
2.2 Yüzey faz yapısındaki değişiklikler
Asitleme öncesi ve sonrası Ti-6Al-4V dövme parçaların yüzey faz bileşimleri XRD ile analiz edilmiş ve sonuçlar Şekil 2'de gösterilmiştir. 1#-7# numunelerinin XRD desenlerinin daha düzgün olduğu ve yüzey α-fazının daha iyi giderildiği görülebilir. Bunlar arasında, 4# ve 5# numunelerinin yaklaşık 40°'deki α-fazının ana piki belirgin bir şekilde azalmıştır ve yüzey α-fazı giderimi daha kapsamlı iken, asitleme çözeltisinin konsantrasyonunun arttırılması α-fazının daha fazla giderimini niteliksel olarak iyileştirmemiştir.

Şekil.1 Asitleme sonrası Ti-6Al-4V dövme numunesinin yüzey morfolojisi
Tablo.2 Asitleme sonrası numunelerin ağırlık kaybı istatistikleri

Şekil 2 Asitleme sonrası Ti-6Al-4V dövme numunesinin yüzeyinin XRD deseni
2.3 Asitleme sonrası Ti-6Al-4V'nin hidrojen içeriğinin değişimi
Hidrojen içeriği belirleme sonuçları ve aşındırma çözeltisinin karşılık gelen bileşimi Tablo 3'te gösterilmektedir.
Tablodan, 3# ve 7# numuneleri hariç, diğer numunelerin kalıntı H içeriğinin genel olarak büyük bir farka sahip olmadığı ve 4# ve 6# numunelerinin en düşük H içeriğine sahip olduğu görülebilir. Yüksek HF içeriği Ti-6Al-4V'de hidrojen adsorpsiyonunu önemli ölçüde iyileştirir, ancak HNO içeriğindeki artış₃ yine hidrojen üzerinde adsorpsiyon giderici bir etkiye sahiptir. Bu nedenle, 4# ve 6# optimum asitleme alternatif formülasyonları olarak kullanılabilir.
2.4 Asitleme sonrası yüzey sertliği değişimi
Asitleme işleminden sonra numunelerin sertlik değişimleri Tablo 4'te özetlenmiştir; burada tüm numune yüzeyleri ayrı konumlardadır ve sertlik testi için beş nokta seçilmiştir, her iki nokta arasındaki mesafe girintinin diyagonal uzunluğunun 2,5 katından çok daha büyüktür.
Asitleme sonrası sertlik testi sonuçlarından, 0# başlangıç numunesinin yüzey sertliğinin son derece yüksek olduğu, ancak asitleme sonrasında yüzey sertliğinin önemli ölçüde azaldığı görülebilir. Numune 1#'nin nispeten yüksek yüzey sertliği, asitleme çözeltisinin düşük HF içeriğinden kaynaklanmaktadır, bu nedenle sertleşmiş yüzey tabakası tamamen çıkarılamayabilir. Diğer numunelerin yüzey sertliği nispeten küçüktür, sertlik testinin kendi hatası dikkate alındığında, diğer numunelerin sertleştirilmiş yüzey tabakasından tamamen çıkarıldığı varsayılabilir.
Yukarıdaki test, optimum asitleme çözeltisi formülü olarak bilinebilir: 1%-3% HF + 25%-30% HNO₃, formül asitleme işleminden sonra dövme parçalar, Şekil 3'te gösterildiği gibi yüzey.
Müşteri gereksinimlerini karşılamak için asitleme dövme yüzey sertleştirme tabakası 0.058mm, hidrojen içeriği 0.002%'den sonra belirlenir.
Tablo.3 Asitleme sonrası H içeriği test sonuçlarının istatistikleri

Tablo.4 Asitleme öncesi ve sonrası numune yüzey sertlik değeri (HV0.5)

Şekil.3 Asitleme sonrası yüzey sertleştirilmiş tabakanın şematik diyagramı

3. Sonuç

Bu makale, farklı oranlarda asit yıkama çözeltisi altında Ti-6Al-4V dövme parçalarının yüzeyindeki sertleşmiş tabakanın giderilmesindeki değişiklikleri deneyler yoluyla doğrulamaktadır. Optimum asit yıkama çözeltisi formülü 1% -3% HF+25% -30% HNO olarak bulunmuştur.₃ (asit yıkama koşulu 25 ℃ oda sıcaklığı, asit yıkama süresi 15 dakikadır), bu tür dövmelerin sonraki asit yıkama işlemi için etkili bir çözüm sağlar.

Yazar: Lv Xiaogan