Раствор для травления титана и его сплавов

(1 Ю О 1)1 04 миэ,С 2 Р 1 00 РЕТЕНИЯ КОМУ СВИДЕТ К АВ, (2122 16шнаренко,О.В.Лебедев во ССС 9897,ик. 1976,нал. "Корроии" 1970 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ ОПИСАНИЕ ИЗ(Б 4) (57) РАстВОР для ТРАВления титд- .НА И ЕГО СПЛАВОВ содержащий кремне" Фтористоводородную кислоту и воду; :о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью снижения наводораживания металла и интенсификации процесса травления, он дополнительно содержит Фторид железа ( П );при следующем" соотношении компонентов мас.Ф:Кремнефтористоводородная кислота 10"60 фторид железа ( П ) 0,01-0,08 ВодаОстальноеИзобретение относится к химической обработке поверхности металл, а именно к.составам для химическоготравления титана и его сплавов, и может быть использовано в цветной метталлургии, химической промыщленностии в других областях.Известен раствор для химическоготравления титана, содержащий 375 г/лазотной кислоты, 80 г/л фтористоговодорода и 110 г/л хлористого кальция. Он представляет насыщенный раст"- вор хлористого кальция в смеси плавиковой и азотной кислот, что максимально понижает активность фтор-иона в растворе, Поэтому скорость травле 1 О 15 ния изделий из титана в нем составля 55 практического применения, вследствие существенных недостатков, Он не обеспечивает высокую производительностьпроцесса, операция травления продалжается 1-2 ч, при повышенных скоро 25 стях травления раствор надо нагревать но при этом не достигается равномерность травления.Известен также водный раствор для травления титана или титановыщ спла-вов, содержащий азотную и кремнефтористоводородную кислоты. В этом растворе содержание азотной кислоты состав-. ляет 160-180 г/л и кремнефтористоводородной кислоты 8-12 г/л, остальное вода 2 1.Кремнефтористоводородная кислота является отходом производства безводного фтористого водорода и плавиковых кислот и находит ограниченное 40 применение, Травление в данном растворе производится при 16-22 С в те"о чение 4-20 мин, что обеспечивает ма" товый внешний вид протравленной поверхности и, следовательно, возможность ее эффективного осмотра. В при. мерах указаны режимы травления барабана газовой турбины иэ титанового сплава, содержащего. алюминий, цирконий и вольфрам, за 20 мин был снят 50 слой толщиной 3,8 мкм, т.е. скорость травления достигала 11,4 мкм/ч. На протравленной матовой поверхности были отчетливо видны дефекты возникшие при изготовлении барабана.При травлении в другом режиме за 4 мин был удален слой 2,5 мкм толет 40-50 мкм/ч, а титановых сплавов10-25 мкм/ч, чем и обеспечивается рав-номерность травления 1 ,20Однако этот раствор не находит щиной, что эквивалентно скорости травления 3,5 мкм/ч,Недостаток раствора для химического травления титана, содержащегокремнефтористоводородную кислотузначительное наводораживание протравленнцх иэделий, иэ-за чего примене"ние его ограничено, поскольку этозначительно снижает показатели механических и технологических свойств.Для получения минимального наводораживания применен известный прием,т.е. в растворе для травления поддерживается высокая концентрацияазотной кислоты, являющейся сильнымокислителем атомарного водорода,образующегося при травлении. Однако,как известно, это не устраняет полностью проникновения водорода в металл.Наиболее близким по техническойсущностй, к изобретению является раствор для травления титана и титановых сплавов, содержащий кремнефтористоводородную кислоту. Скоростьтравления титана в этом растворе составляет 2,8 мкм/мин при 210 С и5,6 мкм/мин при 35 фС. Титан растворяется с образованием кремнефторидатитана51 ), Регенерация травильногораствора осуществляется введечиемв него серной кислоты с последующимвыделением сульфата титанаВ 1 3 1,Недостаток этого раствора заключается в значительном наводораживании иэделий.Цель изобретения - снижение наводораживания металла и интенсификация процесса,Поставленная цель достигается тем,что раствор для травления титана иего сплавов, содержащий кремнефторис"товодородную кислоту и воду, дополнительно содержит фторид железаН )при следующем соотношении компонентов, мас.3:Кремнефтористоводородная кислота 10-60фторид железа 0,01-0,08Вода ОстальноеПредлагаемый раствор не содержитдорогих, дефицитных и не полностьюиспользуемых компонентов, обеспечивает широкий диапазон скоростейтравления титана и его сплавов, атакже дает возможность утилизироватьотработанный раствор.Применение данного раствора расширяет область использования в про55 3 1 Омыщленности отхода производства Фтористого водорода - кремнефтористоводородной кислоты, имеющей ограниченное применение.П р и м е р 1. Пластину из титанового сплава ВТ-1 размером 120 602 мм помещают в раствор при 18-2 С.Через 5-20 мин пластину извлекаютиэ раствора, промывают водой, спиртом и высушивают. Скорость травленияопределяют. по убыли в весе пластины после травления. Определяют пла"стины на содержание водороданаводдораживание. Для выяснения граничныхпределов концентрацйй компонентовбыл опробован целый рвд растворов,составы которых указаны в таблице,Раствор готовят следующим образом.Техническую кремнефтористоводородную кислоту анализируют на содержание железа, Недостающий до необходимой концентрации Фторид,железа вносят в кислоту и раствор перемешивают до растворения твердого вещества. Раствор с низким содержанием же.,леза готовят смещением техническойкремнефтористоводородной кислоты икислоты реактивной квалификации, вкоторой практически не содержитсяметаллических примесей,П р и м е р 2, Опыты ведут, какописано в примере 1.Раствор для химического травлениятитана, содержащий 303 кремнефтористоводородной кислоты с 9 =6,5 и Фторидрв железа - 0,05 мас,4, используют повторно. В отработанном растворе содержится кремнефтористоводородной кислоты 15,5 мас,Ф, ф=5,5, Фторидов железа 0,08 мас., Пластиныиз титана ВТ-0 содержат водородадо обработки 0,002, после травле-.ния 0,002. Скорость .травления к концу работы раствора снижается до50 мкм/ч.К отработанному раствору добавляют10 серной кислоты и отгоняют летучие компоненты. В результате получают нремнефтористоводородную кислоту, содержащую 10 основного вещест"ва с Я=5,9 и фторидов железа - менее0,0054. Она используется для повторного травления, показатели которогосоответствуют данным примерам 1.Остаток от перегонки после отделения кремнегеля содержит водныйраствор сульфатов титана, железа идругих металлов и может быть исполь 11988 4:зовано в.производстве двуокиси титана по методу сернокислотного разложения ильменита,П р и м е р 3, Травлению подвергают титановые сплавы ВТ-0, ВТ,ОТ-, Вти др.Полученные данные подтверждаютданные примера 1,Скорость травления высоколегиро-.10 ванных сплавов титана примерно в 2раза ниже, чем титана и низколеги-.рованных титановых сплавов, Максимальная скорость травления достигается с составом раствора по и. 3 таб 15 лицы, Растворение сплавов протекаетравномерно, достигается полное растворение окалины. Шероховатости напротравленной поверхности, темныепятна и темный налет не наблюдаются,20 После травления содержание водородав пластинах не увеличивается,Из анализа, результатов видно, чтоминимальное наводораживание поверхности титана и его сплавов происходити .при содержании в растворе для химического травления 10-60 мвс.3 кремнефтористоводородной кислоты. При содержании ее в растворе менее 107, наводораживание поверхноСти значительно возрастает, вероятно, вследствие гидролиза кремнефтористоводородной кислоты в разбавленных водных растворах,в которых образуется фтористоводородная кислота и кремнекислота, Содержа 35ние 603 для кремнефтористоводородной кислоты является предельным вводном растворе, так как более кон -центрированные растворы разлагаютсяс выделением в газовую фазу тетрафто 40рида кремния и поэтому их применениенецелесообразно,В применяемой кремнефтористоводородной кислоте отношение фтора к кремнию, которое согласно химическойФормуле, должно равняться точно 6,0,45колеблется в широких пределах, таккак техническая кислота представляетсложную смесь кремнефтористоводородной кислоты, продуктов ее взаимодействия с водой и их с самой кислотой50 и между собой, Поэтому определеныграничные пределы этого отношения:. от 5,5 до 7,0. При отношении Ч (фто-.ра к кремнию) ниже 5,5 и выше 7,0 наводораживание поверхности протравлен" ных пластин возрастает, т.е, поставленная цель достигается так,же, как и вслучае содержания Фторидоа железа менее 0,01 или более 0,08 мас.Г, что5 10149886. соответствует содержание железа в пе Использование предлагаемого растресчезе на металл в пределах 0,005- вора дает значительный экономический 0,040 к массе травильного раствора. эффект за счет интенсификации процесе ПриЧ менее 5 5 скорость травления са и получения более качественных из; снижается до 50 мкм/ч или менее,ю делий, при снижении степени наводо" аналогично " при содержании фторида раживания металла, Решается также важ" железа менее 0,01 мас,Ф и крем- . ная проблемаиспользования отходовпронефтористоводородной кислоты ме- изводства фтористоговодорода - технинее 10, ческой кремнефтористоводородной кислоты. Содержание компонентов в растворе, масД Скоростьтравления,мкм/мин Содержание водорода в пластине,мас.Ф ОтношениеГк 15кислоте У пп до трав- после трления ленив и 51 гб гег 0,04 6,0 0,002 0,002 0,002 0,002 30 0,10 10 0,002 0,002 70-1000 60 0,08 7,0 0;005 . 5,0 0,004 0,002 0,002 0,005 60 7,5 0,10(прототип) 6,0 0,004 30-336 0,002 30 состав раствора, г/л: ндь 1 г 6 10, нмО 160.1 Составитель В. Олей ниченкоРедактор П,Макаревич 7 ехред А;Ач Корректор Л,Бокшан. Заказ 3149/26 Тираж 956 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж"35, Раушская наб д. 4/5 ю