??? 鈦可與鹽酸、硝酸、氫氟酸等各種酸發(fā)生反應,由于硝酸鹽溶解度大,同時硝酸又具有一定的氧化性,因此它對氧化物的溶解性較強。一些用鹽酸溶不了的金屬氧化物和垢物,常用硝酸溶液來進行酸洗。所以鈦合金的酸洗選用硝酸配氫氟酸來進行。酸洗液中硝酸與氫氟酸的配比要達到15:1以上。鈦與酸反應公式如下:
? ? 3Ti+4HNO3+4H2O=3H4TiO4+4NO???????????????? (1)
? ?3Ti+4HNO3+H2O=3H2TiO3+4NO?????????? ???????(2)
? ? Ti+8HNO3=Ti(NO3)4+4NO2+4H2O ???????????????(3)
? ? Ti+4HNO3=Ti(NO3)2+2NO2+2H2O??????????????? (4)
? ? Ti+6HNO3=TiO(NO3)2+4NO2+3H2O????????????? (5)
? ? Ti+4HF=TiF4+2H2 ????????????????????????????(6)
? ? 2Ti+6HF=2TiF4+3H2????? TiF4+2F-=[TiF6]2-? ??????(7)
? ? 鈦合金酸洗中酸洗時間和酸洗溫度是比較重要的工藝參數(shù),酸洗過程中根據(jù)合金的成分和需酸洗的金屬量,要嚴格控制好酸洗的時間和溫度,不能超過規(guī)定的參數(shù)范圍,以免鑄件吸氫。酸洗時間需根據(jù)零件工藝需要來確定。
? ? 酸洗時把鑄件放入特定的酸洗框中,框的材料一般為PVC材料。為了達到酸洗的效果,有時根據(jù)不同結構的鑄件還需設計不同的酸洗工裝用來懸掛或支撐鈦合金鑄件,然后用升降機吊入酸洗槽中進行酸洗。酸洗過后一般要進行水沖洗和水浸洗,同時伴有壓縮空氣攪拌,以洗掉酸洗時鈦合金鑄件表面的酸液和殘留物。為了使鑄件水洗時洗的干凈徹底,可以把水沖洗槽和水浸洗槽設計成逆流漂洗。由于水源從B槽進入,A槽排出,所以逆流漂洗時先把鑄件放入A槽清洗,再進入B槽浸洗。水浸洗過后還需進行一道去離子水清洗工序,以免自來水中的存在的有機物離子與鈦發(fā)生反應生成沉淀。
? ? 2.2.鈦合金的酸洗設備
? ? 由于酸洗的特殊性,酸洗一般在特定的酸洗槽中進行,也可在特制的塑料滾筒中進行。酸洗槽的尺寸設計要根據(jù)酸洗產(chǎn)品的形狀大小和數(shù)量來進行,一般設計成長方體槽體,槽子內部材料一般為耐酸塑料材質,外部包裹不銹鋼并噴涂防酸漆。
? ? 由于酸洗要在一定的溫度范圍內進行,而鈦合金鑄件在酸洗過程中會逐漸升溫,所以槽體內還需布置加熱、冷卻和溫控裝置。水清洗槽的加熱裝置可選用不銹鋼加熱管,酸洗槽的加熱裝置由于其特殊性,需選用特制的耐酸材料加熱管,可選用石英、陶瓷、四氟等材料;冷卻方式根據(jù)工藝條件可選用適合功率的水冷或風冷來進行;溫控裝置一般在槽體內部安裝鉑電阻并連接溫控表對其進行溫度顯示及控制。
? ? 滾筒式酸洗即酸洗時,工件放入特制的塑料滾筒中,再放入酸洗槽中,酸洗時滾筒在酸洗槽中緩慢轉動,從而帶動鑄件不斷轉動,這樣可使酸洗反應生成氣體形成的氣泡不會附著在鑄件表面上,保證酸洗過程的均勻性。
? ? 酸洗時,由于鈦合金與酸發(fā)生反應,因而會產(chǎn)生鈦末等一些殘渣廢棄物,這些殘渣在酸洗過后便存在在酸洗槽底部,時間一長,容易使管道堵塞。對此,可以采用過濾的方法來解決。
? ? 2.3.酸氣的凈化
? ? 在酸洗過程中,由于有時酸洗液需要加熱,并且酸洗過程中酸液本身也會升溫,因而會產(chǎn)生大量的酸氣。這些酸氣在排入大氣前,必須進行凈化處理,達到環(huán)境排放要求才可排放,否則會對空氣造成污染。
酸洗產(chǎn)生的廢氣主要為氮氧化物,在常溫下可以單獨存在的主要是NO2和N2O4。氮氧化物中對人體危害較大的主要是NO2和N2O4。NO2是一種棕紅色有窒息性氣味的氣體,具有強烈的刺激性,毒性是NO的3-4倍,N2O4的毒性與NO2相似。???? 這些廢氣的凈化的方法主要有活性炭吸附法?;钚蕴课降趸锏臋C理是依靠吸附劑與吸附質之間的分子運動力、化學鍵力與靜電引力,形成物理吸附、化學吸附和交換吸附。物理吸附存在于活性炭的表面;化學吸附需要在高溫條件下才能進行解析,使飽和狀態(tài)下的活性炭活化;交換吸附附集在吸附劑表面帶電點上,吸附過程中伴隨著等量的離子交換。廢氣凈化設備的處理能力需要根據(jù)酸氣的排放量核算,選擇一級或二級凈化器,從而達到凈化要求。
? ? 鈦合金酸洗由于其揮發(fā)腐蝕等特殊性,在生產(chǎn)過程中仍存在諸如設備腐蝕,酸氣揮發(fā)等很多亟待解決的問題,期待在以后的研究中繼續(xù)探討。
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