钛及钛合金高温氧化皮常温酸洗及质量检验

PAGEPAGE1ICS 25.320.40A29T/CSEA中国表面工程协会团体标准T/CSEA2024010—2024 钛及钛合金高温氧化皮常温酸洗及质量检验标准Pickingofhigh-temperatureoxidescaleoftitaniumandtitaniumalloysatroomtemperatureandaualityinspection（征求意见稿）2024-XX-XX发布 2024-XX-XX实施中国表面工程协会 批准前言本文件按照GB/T1.1-2020《标准化工作导则第1部份：标准化文件的结构和起草规则》的规定起草。请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本标准的发布机构不承担识别这些专利的责任。本标准由中国表面工程协会电镀分会提出。本标准由中国表面工程协会归口。本标准起草单位：四川兴荣科科技有限公司、航空工业哈尔滨飞机工业集团有限责任公司、四川轻化工大学、中航成飞民用飞机有限责任公司、航空工业程度凯天电子股份有限公司、四川九州电器集团有限责任公司、贵州大学、四川航天长征装备制造有限公司、程度国营锦江机器厂、国营川西机器厂、襄阳航泰动力机器厂、中国工程物理研究院机械制造工艺研究所（九院六所）。本标准主要起草人：白建军、王朝琳、张颖君、周晓荣、张晓林、宋斌、丁一、李超、刘磊、张威、何锡勇、沈岳军、周洁、朱小玲、康海刚、周俊、黄选民、秦毅、吴建军、万小宝、龙飞、叶作彦、钟伟、孙庆华、周霞

目次1范围 42规范性引用文件 43术语和定义 44一般要求 454.1环境 454.2材料 454.3安全 55工艺控制 565.1通则 565.2工艺流程 565.3工序说明 676质量检验 786.1外观 786.2尺寸 86.3氢含量及增氢量 86.4腐蚀速率 86.5α层检测 897质量控制 897.1溶液控制 897.2试样选取 97.3鉴定检验 97.4质量一致性检验 9107.5返工 910钛及钛合金高温氧化皮常温酸洗和质量检验标准1范围本文件规定了钛及钛合金高温氧化皮常温酸洗和质量检验的一般要求、工艺控制、质量检验和质量控制。本文件适用于钛及钛合金零件高温氧化皮常温酸洗和质量检验。2规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件仅该日期对应的版本适用于本文件，不注日期的引用文件，其最新版本（包括所用的修改单）适用于本文件。GB/T209工业用氢氧化钠GB/T210.1工业碳酸钠及其试验方法第1部分：工业碳酸钠GB/T337.1工业硝酸浓硝酸GB/T337.2工业硝酸稀硝酸GB/T3138金属镀覆和化学处理有关过程术语GB/T4209工业硅酸钠GB/T4698.15海绵钛、钛及钛合金化学分析方法氢量的测定GB/T7744工业氢氟酸GB/T12334金属和其他非有机覆盖层关于厚度测量的定义和一般规则GB/T13911金属镀覆和化学处理标识方法HG/T2517工业磷酸三钠HB/Z344钛合金酸洗工艺及质量检验HB5034零（组）件镀覆前质量要求HB5297.23钛合金化学分析方法脉冲加热-热导法测定氢含量HB5335金属镀覆和化学覆盖工艺质量控制HB5472金属镀覆及化学覆盖工艺用水水质规范3术语和定义GB/T3138、GB/T12334、GB/T13911界定的术语和定义适用于本文件。4一般要求4.1环境4.1.1钛及钛合金高温氧化皮常温酸洗环境应满足下列要求：a）厂房应配置送、废气及废水收集设施；b）厂房地面、墙面、屋顶等建筑材料等应耐酸、碱腐蚀；c）厂房高度应满足零件生产、吊装、运输要求；d）厂房面积应满足生产、通行、零件周转、安全的需要；e）厂房应有良好的自然采光或照明。4.1.2环境其他要求应符合HB5335的规定。4.2材料4.2.1酸洗前钛及钛合金材料质量应符合HB5034的规定。4.2.2酸洗工艺所用到的主要材料及辅助材料应符合HB5335的规定。4.2.3主要工艺材料应符合表1的规定，允许用高品级材料替代。4.2.4酸洗溶液应由无机酸及添加剂组成，技术性能指标应符合表2的规定。表1主要工艺材料序号材料牌号及名称最低品级技术要求用途1氢氧化钠工业级GB/T209清洗2碳酸钠(Na2CO3.12H2O)化学纯GB/T210.1中和、碱除油3磷酸钠（Na3PO4.12H2O）工业级HG/T2517碱除油4硅酸钠（Na2SiO3）工业级GB/T4209碱除油5表面活性剂——碱除油6浓硝酸（HNO3）工业级GB/T337.1酸洗7稀硝酸（HNO3）工业级GB/T337.2酸洗8氢氟酸（HF）工业级GB/T7744酸洗9复合有机酸——酸洗10渗透剂——酸洗11缓蚀剂——酸洗12可剥保护胶——局部保护13尼龙擦垫Scotch-Brite,很细A型（氧化铝）——清洗打磨14本色细平布市售—清洗15细纱手套市售—零件搬运16中性包装纸——包装表2技术性能指标序号检测项目相关参数1外观浅黄色2气味弱刺激性3pH值＜14比重1.18±0.054.3安全要求4.3.1本工艺涉及含氟化合物、强酸、强碱等有危害性的化学药品，操作者应避免其与眼睛、皮肤、衣服直接接触。4.3.2操作者在工作中应穿戴好劳保用品，避免化学药品与皮肤接触，如槽液或药剂不慎接触皮肤应立即用清水冲洗，必要时就医；如不慎摄入应立即就医。4.3.3操作中存在吸入伤害风险，应穿戴好防护用品，杜绝违章操作。4.3.4药品的使用和安全防护应符合国家安全法规及企业环保规定。5工艺控制5.1一般规定5.1.1水质应符合HB5472的规定。5.1.2零件酸洗后的拆卸和搬运必须佩戴清洁的手套，不许赤手接触零件；对临时存放的零件用清洁、干燥的中性包装纸或塑料布保护，以免受到任何污染。5.1.3不同合金类型的零件在酸洗时相互接触会引起腐蚀，应避免不同合金类型的零件同槽酸洗。5.1.4使用的压缩空气应符合HB5335的规定。5.1.5零件酸洗时不允许对酸洗溶液进行搅拌，以免因腐蚀速率过高造成零件的过腐蚀。5.1.6精密尺寸部位等非酸洗区域，推荐采用可剥保护胶进行有效保护。5.1.7零件在湿工序间不允许表干。5.1.8对于组合件或因存在狭小缝隙等原因，导致酸洗溶液不容易流出的件，不允许进行酸洗。5.2工艺流程酸洗工艺流程见图1。图1酸洗工艺流程图5.3工序说明5.3.1装挂装挂时应避免形成气袋，零件间磕划碰伤、零件夹带溶液或互相遮蔽。挂具材料应不易与溶液发生反应，推荐使用稳定性较好的不锈钢或钛合金材料或硬聚乙烯板材焊接制作工装挂具，必要时使用可剥胶对挂具进行保护。5.3.2除油按需采用不含卤族元素的酒精、丁酮等有机溶剂或市售除油剂对零组件表面进行擦拭除油或浸泡除油。在碱除油槽中进行化学除油，碱除油溶液成分及工艺参数见表3。表3碱除油溶液成分及工艺参数溶液组成溶液浓度g/L碳酸钠30～50磷酸钠15～25硅酸钠0.5ml/L～1.5ml/L表面活性剂8ml/L～10ml/L操作温度/℃55～65操作时间/min5～155.3.3流动冷水洗进行两次流动冷水洗，第二次流动冷水洗采用去离子水，单次水洗时间大于等于2min。5.3.4水膜连续性检测水洗后进行水膜连续性检查，经检查合格后方可进行下一工序，否则重新进行除油处理。水膜连续性检测方法：使用低于38℃的水洗后，零件表面形成连续水膜30s。经水膜连续性检验，待刷涂表面形成连续水膜30s不断裂为合格。5.3.5酸洗将零件浸入酸洗液中，以便得到均匀酸蚀又无污染物的表面。为避免过腐蚀，对高精度低粗糙度的零件应严格控制酸洗时间。酸洗溶液配方及参数见表4。表4酸洗溶液配方及参数溶液组成溶液浓度硝酸20%～30%氢氟酸0.5%～2.5%复合有机酸4%～6%渗透剂0.1%～0.5%缓蚀剂0.1%～0.5%操作温度/℃室温操作时间/min氧化皮除净为止5.3.6流动冷水洗两次流动冷水洗，第二次水洗采用去离子水洗，单次水洗时间大于等于2min。5.3.7中和推荐在下表5溶液中进行中和处理，以去除零件表面残留的酸液。表5中和溶液配方及参数溶液组成溶液控制g/L碳酸钠30～50操作温度/℃室温操作时间/min1～55.3.8流动冷水洗采用去离子水洗，水洗时间大于等于2min。5.3.9干燥用干燥、无油的压缩空气吹干、自然晾干或在不大于70℃的温度下烘干。5.3.10拆卸从本工序开始佩戴洁净的纯棉手套，严禁赤手触碰零件。将零件从工装夹具上拆除，去除局部保护用可剥离涂料等。拆卸和搬运零件时，可采用牛皮纸等将零件包装隔离，防止零件划伤或其他损坏。6质量检验6.1外观6.1.1检验方法酸洗后的零件100%检验。在天然散射光线或无发射光的白色透射光下进行目视检查零件表面质量，必要时用3～5倍放大镜检查。6.1.2检验要求零件表面除存在允许的材料原带缺陷外，应满足下列要求：a）不应有油污、手印、印章痕迹和笔迹等。b）不应有压坑、碰伤、划伤等机械缺陷。c）允许有轻微的夹具印。d）酸洗后的钛及钛合金基材表面应无氧化皮或氧化物，无点蚀、不规则的腐蚀、不完全或不均匀的腐蚀。e）零组件表面光滑、具有金属光泽或呈银白色、灰白色。锻件表面允许显示出细晶粒组织。6.2尺寸6.2.1检验方法酸洗后的零件100%检验。采用尺寸精度为测量尺寸±10%范围内的测量工具进行检测。检测中多点检测后取平均值，平板件可每间隔100mm或以上检测一次。6.2.2检验要求酸洗处理后零件尺寸变化不应超出图样或用户要求。6.3氢含量及增氢量6.3.1检测方法按HB5297.23、GB/T4698.15进行氢含量或增氢量测试。试样加工、检测结果判定等具体要求按照下列方法之一执行。方法1：a）材料TC4或Ti-6Al-4V试样与零件同批进行热工艺处理，试样厚度1mm～1.5mm，数量1片。b）酸洗至表面氧化皮退净为止，酸洗后试片每面去除量约0.025mm；c）截取质量约0.3g的测试试样进行测试；d）增氢量不超过0.003%为合格。方法2:a）试样与待酸洗的零件具有相同的材料、批次和状态；b）从酸洗后的试样或零件上切取尺寸为3mm×3mm×（10～20）mm（或直径为3mm、长度为10mm～20mm）的试样，也可直接制备上述尺寸的试样，试样数量1～3片；c）试样与零件采用相同的酸洗过程，表面氧化皮洗净为止；d）检测试样的氢含量；e）酸洗后的氢含量应符合相关材料标准的规定。5.3.2检测要求氢含量及增氢量检测按需进行。6.4腐蚀速率6.4.1测试方法采用失重法进行测试。采用与零件同批处理的同材料试件，或从零件边缘截取试件进行测试，测试方法如下：（1）测量试片原始厚度δ0及原始质量G0；（2）酸洗后再次测量试样质量；（3）计算酸洗后的质量损失ΔG，并计算腐蚀速率，按照公式（1）进行计算。V=（2×△G×δ0）/G0………………（1）式中：V——腐蚀速率，单位为单面腐蚀毫米每小时（mm/单面/h）；△G——质量损失，单位为毫克（mg）；δ0——原始厚度，单位为毫米（mm）；G0——原始质量，单位为毫克（mg）。6.4.2测试要求腐蚀速率测试按需进行。6.5α层检测6.5.1检测方法HB/Z344酸洗过的试件表面的α层应全部清除，α层的检查方法用金相法或显微硬度法。6.5.2检测要求α层检测按需进行。7质量控制7.1溶液控制7.1.1溶液配制应满足下列要求：a)槽子在配制前应彻底清洗，以去除油脂、污垢、化学药品或沉渣等污染物；b）加入计算量的去离子水；c）依次将硝酸、氢氟酸、复合有机酸、渗透剂、缓蚀剂沿槽壁缓慢倒入槽中。7.1.2溶液维护与调整应满足下列要求：a）应对溶液进行定期分析及维护，使溶液维持在有效的浓度范围。b）可根据生产实际情况，对溶液进行调整，及时补充原液，以确保溶液达到最佳状态。c）当溶液失效时，应废弃、将槽子清洗干净后重新配制。7.2试样选取当零件不满足试验规定的尺寸要求，可使用随批试样试验。7.3型式检验7.3.1有下列情况之一者，应进行型式检验：a）新产品或老产品转厂生产的试制定型鉴定时；b）正式生产后，结构、材料、工艺和涂料配方、材料及涂覆工艺改变，可能影响产品性能；c）正式生产时，定期或积累一定产量后，应周期性检验；d）停产1年以上，恢复生产时；e）验收检验结果与上次检验结果有较大差异时。f）当7.3.2检验项目应符合表6的规定。表6检验项目序号试