钛(tai)合金(jin)回(hui)收(shou)料的表面酸洗工(gong)艺研究(jiu)

引(yin)言(yan)

钛合(he)金(jin)因具有(you)高(gao)比强、耐高温(wen)、耐(nai)腐(fu)蚀等(deng)优异的(de)机械性(xing)能及(ji)物(wu)化性(xing)能(neng)而(er)迅(xun)速发(fa)展成为(wei)具有强大生(sheng)命力(li)的(de) 新型(xing)关(guan)键结(jie)构(gou)材(cai)料(liao)，被(bei)广(guang)泛应用于(yu)航空、航(hang)天、武器、医(yi)疗等领(ling)域(yu)[1-3]。国(guo)内(nei)外(wai)为(wei)满足高(gao)质(zhi)量(liang)、低重量(liang)飞(fei) 行(xing)器(qi)及发(fa)动(dong)机的(de)需(xu)求(qiu)，长(zhang)期对(dui)铸造钛合(he)金进行研(yan)究(jiu)[4-6]，现(xian)已研制出(chu)了一系列(lie)性(xing)能(neng)稳(wen)定优异的航(hang)天(tian)飞行器(qi) 以及(ji)火箭(jian)发(fa)动机用(yong)铸(zhu)造钛(tai)合金，如高温钛(tai)合(he)金(jin)、高强(qiang)钛(tai)合(he)金、阻(zu)燃(ran)钛合金等(deng)[7-9]。

但由(you)于钛合金具有(you)生(sheng)产(chan)工(gong)艺复(fu)杂、加(jia)工(gong)流(liu)程(cheng)长、成(cheng)品率(lv)低(di)的特(te)点(dian)，所以导(dao)致(zhi)钛(tai)合金(jin)产(chan)品无法(fa)大(da)规(gui)模(mo)工(gong)业 化应用。锻(duan)造(zao)、精(jing)密铸(zhu)造、粉末(mo)冶金等(deng)钛(tai)合(he)金(jin)近净(jing)成形技术(shu)可以(yi)有(you)效(xiao)地提(ti)高(gao)钛合金产品(pin)的(de)质(zhi)量(liang)。对(dui)于形状 复杂的结(jie)构(gou)件，采用成(cheng)本较低(di)的精密(mi)铸(zhu)造(zao)技术(shu)，其(qi)产(chan)品(pin)品(pin)质(zhi)较(jiao)好且生(sheng)产(chan)效(xiao)率(lv)高(gao)[10,11]。

目(mu)前高性(xing)能的(de)钛合金整体(ti)精(jing)密(mi)铸件多(duo)采用石(shi)墨(mo)硬(ying)模精密(mi)铸(zhu)造技(ji)术(shu)，但(dan)由(you)于(yu)铸造钛(tai)合(he)金(jin)的生(sheng)产工(gong)艺(yi)特点(dian)， 导致铸(zhu)件(jian)在生(sheng)产(chan)、加工(gong)过程中(zhong)会产(chan)生大(da)量的钛(tai)合金回(hui)收废(fei)料(liao)[12,13]。据(ju)估(gu)计(ji)，通过(guo)石(shi)墨(mo)硬模精密铸造(zao)工(gong) 艺后(hou)的钛(tai)合金(jin)回(hui)收废(fei)料约(yue)占金属料的50％，屑状(zhuang)废(fei)钛(tai)料(liao)的回收难度更(geng)是(shi)远(yuan)超棒状(zhuang)和(he)块状(zhuang)废(fei)钛(tai)料(liao)，其(qi)中，限制(zhi)铸(zhu)造(zao)废钛料回(hui)收的(de)最主要因(yin)素(su)之一就是其表面(mian)存在(zai)较(jiao)为(wei)严重(zhong)的(de)污染(ran)层(ceng)。在(zai)石墨(mo)硬(ying)模精密(mi)铸(zhu)造过(guo)程(cheng)中(zhong)，污 染层(ceng)的产(chan)生(sheng)是(shi)由(you)于(yu)钛合金(jin)具有极高(gao)的高(gao)温(wen)化学活(huo)性(xing)，高温(wen)钛(tai)液会与各(ge)种气体(ti)、石(shi)墨(mo)以(yi)及石墨(mo)表面(mian)涂(tu)层(ceng)发生(sheng)界(jie) 面化(hua)学反应，O、N、C等元素会渗透扩散至铸件(jian)表面，从(cong)而形(xing)成(cheng)一(yi)层富氧和(he)杂质的(de)污染层(ceng)[14-17]。污(wu)染(ran)层的 塑性低、硬(ying)度高，在钛(tai)合金(jin)后续回(hui)收(shou)使用中(zhong)易(yi)因脆化而(er)出(chu)现(xian)断(duan)裂失效(xiao)的现(xian)象(xiang)，继而(er)对材(cai)料(liao)的疲(pi)劳性(xing)能、塑(su) 性(xing)韧性(xing)以及冲(chong)击(ji)性(xing)能产(chan)生严重影响(xiang)[18-20]。

目前，国(guo)内外对(dui)铸造钛(tai)合(he)金(jin)废料的表面污(wu)染层(ceng)的(de)研究主(zhu)要(yao)集中(zhong)在其(qi)生(sheng)成机(ji)理及检测(ce)方(fang)法等方(fang)面(mian)，而(er)对(dui)表(biao) 面(mian)污(wu)染层的(de)处(chu)理(li)去除工(gong)艺的(de)研(yan)究并不多，所以本论(lun)文(wen)对(dui)钛(tai)合金(jin)石(shi)墨(mo)硬(ying)模(mo)铸(zhu)造所产(chan)生的回(hui)收料(liao)进(jin)行(xing)了表(biao)面(mian)酸(suan) 洗去(qu)除污染层(ceng)的(de)研(yan)究(jiu)，以(yi)期开发一(yi)种(zhong)合(he)理有(you)效的(de)钛(tai)合金回(hui)收料(liao)表(biao)面酸(suan)洗工艺(yi)。

1、实(shi)验(yan)

1.1实(shi)验(yan)原(yuan)料(liao)

以通过真空自耗(hao)熔(rong)炼+石(shi)墨(mo)硬(ying)模精密铸造(zao)后(hou)的(de)TC4合金回收料(liao)作(zuo)为(wei)原材(cai)料，经过切(qie)割(ge)可得到(dao)成(cheng)分(fen)相同(tong)的(de) 多个合金锭(ding)，每个(ge)合(he)金(jin)锭的尺(chi)寸(cun)为直(zhi)径(jing)10mm，高度15mm，实(shi)物形(xing)态如图1所示。在(zai)本试验中，根(gen)据(ju)中 华(hua)人民(min)共(gong)和国航(hang)空行业标(biao)准(zhun)HB/Z344-2001中(zhong)的两种(zhong)酸洗液(ye)配比(bi)分(fen)别设(she)计了(le)相(xiang)对(dui)应(ying)的(de)两(liang)种含(han)HF、 HNO₃以及(ji)H₂O的(de)酸洗液配方，成分(fen)配比均(jun)在(zai)航(hang)空行业标(biao)准(zhun)合理(li)范(fan)围内，分(fen)别命(ming) 名为(wei)1号(hao)酸洗(xi)液和2号(hao)酸洗液，其中，1号(hao)酸(suan)洗(xi)液的(de)主(zhu)要成(cheng)分(fen)为(wei)300ml/LHNO₃+360ml/L HF+640ml/LH₂O，2号(hao)酸(suan)洗液(ye)的(de)主要(yao)成(cheng)分(fen)为530ml/LHNO₃+250ml/LHF+220 ml/LH₂O。

1.2实验(yan)方法

试(shi)验(yan)过(guo)程中(zhong)，首先(xian)将配(pei)置(zhi)好的腐(fu)蚀(shi)酸(suan)液(ye)放(fang)入(ru)聚(ju)四氟乙烯(xi)的(de)容(rong)器中(zhong)，之(zhi)后(hou)将聚(ju)四(si)氟(fu)乙(yi)烯容(rong)器放(fang)入(ru)到恒(heng)温(wen)水 浴锅(guo)中(zhong)进(jin)行(xing)受热，调节恒(heng)温(wen)水浴(yu)锅的(de)水(shui)温(wen)使(shi)容器内(nei)的酸液(ye)达(da)到预定(ding)的(de)酸洗(xi)温度后进行(xing)保(bao)温，将TC4回(hui)收(shou)料(liao) 放(fang)入(ru)容器内进(jin)行(xing)一定(ding)时间的表(biao)面酸(suan)洗(xi)，制备出(chu)酸洗试(shi)样，试验中通(tong)过改变酸(suan)洗配(pei)方、酸(suan)洗(xi)温(wen)度(du)及酸(suan)洗(xi)时间(jian) 来(lai)制备出(chu)不(bu)同(tong)的(de)酸(suan)洗(xi)试(shi)样，之(zhi)后(hou)通(tong)过表面粗糙度检(jian)测、表面硬(ying)度检测、SEM-EDS分析以(yi)及(ji)表(biao)面(mian)成分分析(xi)等(deng) 探(tan)究(jiu)表面酸(suan)洗工艺对(dui)TC4回收(shou)料表(biao)面(mian)污染层的(de)影(ying)响(xiang)。

2、结(jie)果(guo)与(yu)讨论

2.1酸(suan)洗(xi)温(wen)度(du)对TC4回收(shou)料的酸洗(xi)效果(guo)影(ying)响

酸洗温度(du)对(dui)酸(suan)洗(xi)效果(guo)的(de)影响一(yi)般来(lai)说很(hen)大，酸(suan)洗温度(du)的提(ti)升会(hui)导(dao)致酸(suan)洗反应活化(hua)能(neng)的(de)降低(di)，进(jin)而(er)加(jia)快腐蚀速(su)度。在(zai)1号(hao)酸洗(xi)液(ye)、酸(suan)洗时间为(wei)3min条件(jian)下(xia)，酸(suan)洗(xi)温(wen)度对(dui)TC4回收(shou)料的(de)表面(mian)粗糙度(du)影响(xiang)结果(guo)如(ru)图 2所示(shi)。

由(you)图(tu)2可知，初(chu)始(shi)试样的表(biao)面(mian)粗糙度为6.7663μm，随着酸(suan)洗温(wen)度的提升，TC4回收(shou)料(liao)的(de)表(biao)面粗(cu)糙度(du) 越来越低，且(qie)在酸洗(xi)温(wen)度(du)为(wei)30℃时(shi)，表面粗糙(cao)度(du)可达(da)3.7083μm，但是(shi)当(dang)酸洗(xi)温(wen)度超(chao)过30℃时，表(biao)面 粗糙度(du)开始(shi)增大(da)。这(zhe)是因为(wei)随(sui)着(zhe)酸洗温(wen)度的升高，反应活(huo)化能(neng)降低，酸(suan)洗(xi)反应进程(cheng)加快(kuai)，TC4回收(shou)料凹凸(tu) 不平的(de)表面污(wu)染(ran)层被清除(chu)的(de)越(yue)多，TC4回收料表面越光滑，表(biao)面粗糙(cao)度(du)越低(di)。当酸洗(xi)温(wen)度(du)超(chao)过(guo)30℃后， TC4回(hui)收料的(de)表面(mian)污染(ran)层(ceng)基本(ben)被清(qing)除(chu)，TC4基体开始(shi)被腐蚀，光(guang)滑(hua)的表(biao)面又被腐蚀出凹坑，导致(zhi)表面(mian)粗糙(cao) 度出(chu)现(xian)增(zeng)长(zhang)趋势。

在(zai)1号酸洗液、酸洗(xi)时间为3min的条(tiao)件下，酸洗(xi)温度(du)对TC4回收(shou)料(liao)的(de)表(biao)面硬度(du)影响如(ru)图(tu)3所示(shi)。

由图(tu)3可知(zhi)，TC4回收(shou)料(liao)表(biao)面(mian)污染层(ceng)的(de)硬度为352.6kg/mm²，随着酸(suan)洗(xi)温(wen)度(du)的(de)提升(sheng)，TC4回(hui)收(shou)料(liao)的表 面(mian)硬度越来越(yue)低，说明(ming)表(biao)面(mian)的(de)污染(ran)层(ceng)正(zheng)在(zai)被(bei)逐(zhu)步去除(chu)，当(dang)酸(suan)洗(xi)温度(du)达(da)到(dao)30℃时(shi)，表(biao)面硬(ying)度(du)达(da)到了(le)276.6 kg/mm²，当酸(suan)洗(xi)温度超过30℃后(hou)，表面(mian)硬度(du)的变(bian)化(hua)趋势减缓(huan)，说(shuo)明表面(mian)污染(ran)层(ceng)已(yi)基(ji)本(ben)被腐蚀(shi)去(qu)除(chu)，同时(shi) 可(ke)能已(yi)经(jing)腐(fu)蚀到(dao)了基体(ti)。

在(zai)1号酸(suan)洗液、酸(suan)洗(xi)时间为3min的(de)条件(jian)下(xia)，酸(suan)洗温(wen)度(du)对(dui)TC4回(hui)收料(liao)的SEM影(ying)响(xiang)结(jie)果(guo)如(ru)图(tu)4所示(shi) 。由(you)图(tu)4可(ke)知，随(sui)着(zhe)酸(suan)洗温(wen)度的(de)增(zeng)加(jia)，TC4表(biao)面的(de)污染(ran)层逐渐(jian)被(bei)去(qu)除，表(biao)面越来越(yue)平整(zheng)，当温度(du)达到(dao)30℃ 以(yi)上(shang)时(shi)，TC4表面(mian)形貌(mao)逐渐(jian)变(bian)差(cha)，表(biao)面(mian)开(kai)始(shi)凹(ao)凸不(bu)平(ping)。在(zai)40℃以(yi)后(hou)可以明显观(guan)察(cha)到酸(suan)液(ye)已(yi)经(jing)腐蚀到(dao)了TC4 基(ji)体(ti)，TC4晶(jing)粒被腐蚀出(chu)了明显(xian)的晶界，表面整(zheng)体(ti)出(chu)现过腐(fu)蚀(shi)凹坑(keng)现象(xiang)，表面(mian)整(zheng)体(ti)平整度(du)出现(xian)下降(jiang)趋(qu)势(shi)。

2.2酸洗时(shi)间对TC4回(hui)收料的酸洗效果(guo)影(ying)响(xiang)

在(zai)1号酸洗液、酸洗(xi)温度(du)为(wei)30℃的条件下，酸(suan)洗(xi)时间(jian)对(dui)TC4回(hui)收料的表面粗(cu)糙度影(ying)响(xiang)结(jie)果(guo)如图5 所(suo)示。

由图(tu)5所示(shi)，随着(zhe)TC4回(hui)收料(liao)的(de)酸洗(xi)时(shi)间(jian)延(yan)长(zhang)，TC4回收(shou)料(liao)的(de)表面(mian)粗糙度(du)呈(cheng)现(xian)出下(xia)降(jiang)趋(qu)势，在(zai)6min 时，表面粗糙度(du)达(da)到最(zui)低的3.2145μm，但当TC4回(hui)收料(liao)的(de)酸(suan)洗时(shi)间超过(guo)6min后(hou)，表面粗糙度表(biao)现(xian)出(chu) 快速上升的现象(xiang)，说明(ming)TC4回(hui)收(shou)料的(de)表(biao)面污染层已被腐蚀(shi)消耗完全，此时(shi)酸洗(xi)液(ye)开(kai)始(shi)腐蚀TC4基(ji)体，逐(zhu) 渐出现(xian)过腐蚀凹坑(keng)，从(cong)而(er)导(dao)致表(biao)面粗糙度(du)上升。

在(zai)1号酸(suan)洗液(ye)、酸(suan)洗(xi)温(wen)度(du)为(wei)30℃的(de)条(tiao)件(jian)下(xia)，酸(suan)洗时间(jian)对(dui)TC4回收(shou)料的表面(mian)硬度(du)影(ying)响如图(tu)6所(suo)示。

由图(tu)6所(suo)示，随(sui)着(zhe)酸(suan)洗(xi)时间的(de)延长，试(shi)样(yang)表(biao)面(mian)硬度下降缓慢(man)，当(dang)酸洗时(shi)间(jian)达(da)到6min时(shi)，表面(mian)硬(ying)度为(wei) 270kg/mm²，当酸(suan)洗时间进(jin)一步(bu)延长(zhang)，表面硬(ying)度都得变化并不(bu)明显，说明表(biao)面污染(ran)层(ceng)已(yi)基本(ben)被(bei) 酸洗完(wan)全。在(zai)1号酸洗液(ye)、酸洗(xi)温度(du)为(wei)30℃条(tiao)件下(xia)，酸(suan)洗时(shi)间对(dui)TC4回收(shou)料(liao)的(de)SEM影响结果如(ru)图(tu)7所(suo)示(shi)。

由(you)图7所示，随着酸洗时间的(de)延(yan)长，TC4回收(shou)料的(de)微观(guan)表面是(shi)逐渐变得光滑平(ping)整(zheng)的，但当酸(suan)洗时(shi)间(jian)超(chao) 过6min后(hou)，TC4的基(ji)体(ti)开始被腐蚀，TC4回(hui)收(shou)料的(de)微(wei)观表面(mian)逐渐(jian)出(chu)现凹(ao)痕等(deng)过(guo)腐蚀痕迹，当(dang)酸洗时间(jian)达(da)到(dao) 15min时，可(ke)以(yi)看(kan)到(dao)TC4回(hui)收(shou)料的(de)微观(guan)表面(mian)变得凹(ao)凸(tu)不(bu)平，腐(fu)蚀形貌较差，后续(xu)难(nan)以再(zai)使(shi)用(yong)。

2.3酸(suan)洗配方对(dui)TC4回收料的酸(suan)洗(xi)效果影(ying)响

在(zai)酸(suan)洗温度为(wei)30℃、酸洗时(shi)间为6min下，酸洗配方(fang)对TC4回(hui)收(shou)料的表面(mian)粗(cu)糙(cao)度影响结果(guo)如图(tu)8 所(suo)示。

由(you)图(tu)8可(ke)知(zhi)，1号酸(suan)洗(xi)配(pei)方下TC4回收(shou)料的表面(mian)粗(cu)糙度要(yao)远(yuan)小(xiao)于同(tong)等条(tiao)件(jian)下的(de)2号酸洗配(pei)方(fang)，这是(shi) 由于(yu)2号酸(suan)洗(xi)液中(zhong)的硝(xiao)酸(suan)和氢氟(fu)酸(suan)浓度(du)过大(da)，在(zai)相(xiang)同(tong)酸(suan)洗温(wen)度(du)、酸洗时(shi)间的(de)条件(jian)下，酸(suan)洗(xi)反(fan)应(ying)更(geng)加迅(xun)速和(he)剧(ju) 烈，导(dao)致表(biao)面污(wu)染层被腐(fu)蚀完全(quan)后，酸根(gen)离(li)子进(jin)一(yi)步(bu)腐(fu)蚀基(ji)体(ti)，表(biao)面变(bian)得(de)凹(ao)凸不平(ping)，从而(er)导致(zhi)表面粗糙度(du) 增大。

在(zai)酸洗(xi)温度为30℃、酸(suan)洗(xi)时(shi)间(jian)为6min下(xia)，酸(suan)洗配方对(dui)TC4回收料(liao)的(de)表面(mian)硬(ying)度影响结(jie)果如(ru)图9所示(shi)。

由(you)图9可知，2号酸(suan)洗(xi)配(pei)方(fang)下TC4回收料(liao)的表(biao)面(mian)硬度(du)为(wei)291.4kg/mm²，硬度(du)超过(guo)1号酸(suan)洗配方，这(zhe) 是(shi)因(yin)为2号酸洗液(ye)在(zai)腐蚀过程中，不(bu)仅(jin)腐(fu)蚀完(wan)全(quan)了(le)表面污(wu)染(ran)层(ceng)，同时也(ye)腐(fu)蚀到了基(ji)体，导致部分(fen)氢(qing)离(li)子渗(shen)透(tou) 进(jin)入到了基体表(biao)面(mian)，改(gai)变了表(biao)面(mian)的物化(hua)性(xing)质(zhi)，从而(er)增加(jia)了(le)基(ji)体(ti)表面(mian)的(de)硬度(du)。

在(zai)酸洗(xi)温度为(wei)30℃、酸洗时(shi)间为(wei)6min下(xia)，酸(suan)洗配方(fang)对TC4回收料(liao)的SEM影(ying)响结(jie)果如图(tu)10所示 。

由(you)图10可知(zhi),2号(hao)酸(suan)洗配(pei)方下，TC4回(hui)收(shou)料的表(biao)面(mian)出现(xian)大小(xiao)不(bu)一(yi)的凹(ao)坑(keng)，表(biao)面形(xing)貌远差(cha)于同(tong)等条件(jian)下(xia) 的(de)1号(hao)酸(suan)洗配方，这(zhe)是由于(yu)2号酸洗液(ye)过度(du)腐蚀从而(er)导致TC4基(ji)体(ti)表面形貌(mao)变差(cha)。

综(zong)上结果分(fen)析，TC4回收(shou)料的最优酸(suan)洗工艺为1号(hao)酸(suan)洗液、酸洗温度30℃、酸洗(xi)时(shi)间(jian)6min。

2.4表面(mian)污染(ran)层的酸(suan)洗(xi)去除表(biao)征(zheng)

对(dui)TC4回(hui)收(shou)料原材(cai)料(liao)进行(xing)了剖面(mian)侧(ce)视角度下(xia)的(de)EDS分(fen)析，其结果如图11所示，侧(ce)视角度(du)下(xia)的金(jin)相组(zu) 织如(ru)图12所(suo)示(shi)。

由(you)图(tu)11的EDS线(xian)扫分析(xi)可知(zhi)，TC4回收料的表面污染层(ceng)中(zhong)O、C元素(su)的(de)峰(feng)强较高(gao)，说(shuo)明表(biao)面污染层(ceng) 中(zhong)含有较(jiao)多(duo)的O、C杂质(zhi)元素，以TiO₂和TiC的方(fang)式(shi)沉积(ji)在表面(mian)污(wu)染(ran)层(ceng)中，而基(ji)体(ti)中(zhong)的O、C峰强较弱 ，说明在TC4钛合(he)金石墨(mo)硬模铸造过程中O、C杂质侵入(ru)到内部基体(ti)的(de)数(shu)量较少。

通过图(tu)12的(de)金(jin)相(xiang)组(zu)织表征(zheng)分(fen)析可以(yi)观(guan)察到(dao)，试(shi)样的(de)基(ji)体总(zong)体呈(cheng)现(xian)为(wei)魏(wei)氏(shi)组织(zhi)形(xing)貌(mao)，而污染(ran)层呈(cheng)现(xian)出(chu)具(ju) 有(you)清晰(xi)轮廓的(de)白色厚层组(zu)织(zhi)形(xing)貌，其最大厚度约(yue)为14μm。

对酸(suan)洗后(hou)的1、2号酸(suan)洗(xi)配(pei)方试样进行(xing)了(le)侧视(shi)角(jiao)度下(xia)的(de)SEM-EDS分析，其结果(guo)如(ru)图(tu)13、14所示(shi)，侧(ce) 视角(jiao)度(du)的(de)金(jin)相组织如图15所(suo)示(shi)。

由图(tu)13、14的EDS线扫(sao)分(fen)析(xi)可知，经过酸洗(xi)后，TC4回收(shou)料(liao)的(de)表面C、O元(yuan)素(su)峰值(zhi)出现(xian)了下降(jiang)，表 明其表(biao)面污染层已(yi)经(jing)被(bei)去(qu)除(chu)干(gan)净，从(cong)图(tu)15的(de)金相组织表征(zheng)结果上(shang)来(lai)看，试样(yang)表(biao)面(mian)的(de)白(bai)色硬(ying)质(zhi)层已经(jing)消(xiao)失(shi) ，整体表现为(wei)魏(wei)氏组织形貌(mao)。

2.5表面(mian)化学成分(fen)表(biao)征(zheng)

钛及钛(tai)合(he)金(jin)对H元素(su)具有较强的亲合力(li)H元(yuan)素主(zhu)要(yao)溶(rong)解进钛(tai)晶粒(li)的间隙(xi)中(zhong)，主要在裂(lie)纹尖端处富(fu)集， 而(er)H、O、C等(deng)杂质(zhi)元素(su)会(hui)影响(xiang)钛合(he)金的(de)组(zu)织(zhi)和性能(neng)，引(yin)起材(cai)料(liao)脆性、变(bian)形(xing)甚至(zhi)破裂(lie)，所以杂质元素需(xu)要(yao)被(bei)合(he) 理控(kong)制(zhi)。钛(tai)及(ji)钛(tai)合(he)金在(zai)HNO₃+HF复(fu)合酸中的主要(yao)酸洗(xi)腐(fu)蚀反应如式（1）所(suo)示(shi)：

3Ti+4HNO₃+12HF=3TiF4+8H₂O+4NO（1）

对(dui)在酸(suan)洗温(wen)度为(wei)30℃、酸洗(xi)时间(jian)为(wei)6min下(xia)、1、2号酸洗配方(fang)条(tiao)件(jian)下(xia)制(zhi)备(bei)的(de)TC4回收(shou)料(liao)酸洗(xi)试(shi)样 以(yi)及(ji)原(yuan)材(cai)料(liao)进(jin)行表(biao)面H、O、C化学(xue)成(cheng)分(fen)试(shi)验，结(jie)果(guo)如(ru)表1所(suo)示。

酸洗(xi)前的原(yuan)材料(liao)中O含量要超(chao)过(guo)GJB2896A-2007中TC4的(de)规(gui)定(ding)含(han)量，相(xiang)比(bi)酸(suan)洗前(qian)，酸洗(xi)后(hou)的(de)1、2 号(hao)酸洗(xi)配(pei)方试样(yang)中的表面H、O、C都处(chu)于(yu)GJB2896A-2007中(zhong)TC4的(de)规定(ding)范(fan)围(wei)内(nei)，O元素(su)都(dou)呈(cheng)现(xian)出(chu)大(da)幅 下降趋(qu)势(shi)，C元素(su)出(chu)现(xian)了(le)略微(wei)下降，这是(shi)由(you)于表面污染(ran)层(ceng)中的(de)杂(za)质(zhi)O、C元素(su)都(dou)被有(you)效(xiao)进(jin)行(xing)了酸洗脱(tuo)除(chu)，说 明(ming)酸(suan)洗对(dui)钛(tai)合(he)金表面(mian)O、C含(han)量有(you)明显(xian)影响。酸(suan)洗(xi)后(hou)的两种(zhong)试样中(zhong)表面(mian)H含量呈增加趋势(shi)，但(dan)增幅(fu)不大， 2号(hao)比(bi)1号试(shi)样(yang)要(yao)高(gao)，说(shuo)明(ming)TC4回收(shou)料在酸(suan)洗过(guo)程中(zhong)存在(zai)较(jiao)弱吸氢(qing)行(xing)为，且高浓(nong)度HNO₃+HF复(fu)合酸(suan)的(de)表 面(mian)吸(xi)氢要(yao)更(geng)为严(yan)重(zhong)，但(dan)都均未(wei)超过(guo)标(biao)准(zhun)规(gui)定(ding)的(de)150ppm上(shang)限(xian)值。

3、结(jie)论(lun)

（1）在酸洗(xi)过(guo)程中(zhong)，随(sui)着(zhe)酸(suan)洗(xi)温(wen)度的(de)升(sheng)高，整(zheng)体(ti)的反(fan)应速(su)率(lv)升高(gao)，表(biao)面污染层(ceng)去除(chu)加(jia)快(kuai)，但(dan)是(shi)过高的(de) 酸洗(xi)温(wen)度(du)会(hui)使(shi)得酸洗(xi)过(guo)程难以(yi)控制(zhi)，易腐(fu)蚀到(dao)TC4基体，出(chu)现过腐蚀凹(ao)坑等(deng)不利现象(xiang)，从而(er)影响TC4回(hui) 收料的(de)使(shi)用(yong)性能(neng)。随(sui)着酸洗(xi)时间(jian)的(de)延(yan)长，表(biao)面(mian)污染层(ceng)的(de)去除量(liang)也会逐渐(jian)增(zeng)加(jia)，但是(shi)过长的(de)酸(suan)洗(xi)时间则(ze)会(hui)出(chu) 现腐(fu)蚀(shi)过(guo)量的现(xian)象，从(cong)而不(bu)利(li)于(yu)TC4的(de)酸洗回(hui)收。

（2）TC4回收料的(de)最(zui)优酸洗工(gong)艺条件为300ml/L的(de)HNO₃、60ml/L的HF以(yi)及(ji)640ml/L的(de) H₂O酸(suan)洗配方(fang)、30℃酸(suan)洗温度以及(ji)6min酸洗时(shi)间，其表(biao)面(mian)粗(cu)糙度为3.2145μm，表(biao)面(mian)硬(ying)度 达(da)到270kg/mm²，表(biao)面形(xing)貌(mao)和质量较为(wei)优(you)异，整体达到(dao)了较好(hao)的酸洗效(xiao)果。

（3）TC4回收(shou)料(liao)的(de)表(biao)面(mian)污染(ran)层(ceng)呈现出具有(you)清晰轮廓的(de)白色(se)厚层(ceng)组(zu)织形貌(mao)，其(qi)最(zui)大(da)厚度约为14μm，在(zai) 酸洗(xi)后，表面污(wu)染(ran)层(ceng)可(ke)被(bei)有效(xiao)脱除(chu)。

（4）酸(suan)洗(xi)对(dui)TC4回收(shou)料(liao)表面O、C有(you)明显(xian)脱(tuo)除(chu)效(xiao)果，并且(qie)TC4回(hui)收(shou)料(liao)在(zai)酸洗过(guo)程中(zhong)存(cun)在较弱吸(xi)氢行(xing) 为，且(qie)高浓(nong)度(du)HNO₃+HF复(fu)合酸(suan)的表面吸氢(qing)要更为严(yan)重(zhong)，但(dan)都(dou)均未(wei)超过(guo)GJB2896A-2007标(biao)准(zhun)规定的 150ppm上限值。

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邱(qiu)炜(wei)宸(chen)，2019 年(nian) 7 月、2022 年 7 月(yue)于 东北大学分(fen)别(bie)获(huo)得学士学(xue)位和(he)硕士(shi)学(xue)位(wei)。现为(wei)中国机械(xie)总(zong)院集(ji)团(tuan)沈(shen) 阳(yang)铸造研究(jiu)所有(you)限(xian)公司助理(li)工程(cheng)师，目 前主(zhu)要(yao)研究(jiu)钛合(he)金(jin)悬浮(fu)熔(rong)炼(lian)高(gao)纯(chun)净(jing)、高均(jun)质成(cheng)形工艺(yi)。