CN103451656A - 一种k423a铸造高温合金无晶间腐蚀的化学铣切方法 - Google Patents

Abstract

一种K423A铸造高温合金无晶间腐蚀的化学铣切方法，其特征是在化铣加工液中加入组合添加剂，使K423A合金在化铣加工后具有平整、完好、无晶间腐蚀的表面。方法步骤为：（1）超声波除油；（2）活化；（3）化铣加工；（4）后处理。本发明的优点是能在K423A合金化铣加工后得到表面粗糙度小、表面平整度好、尺寸精确、无余量、无晶间腐蚀出现的金属表面。

Description

一种K423A铸造高温合金无晶间腐蚀的化学铣切方法

技术领域

本发明涉及一种化学铣切方法，尤其涉及一种K423A铸造高温合金无晶间腐蚀的化学铣切方法。

背景技术

K423A高温合金为我国自行研制的镍基铸造高温合金，具有强度高和抗氧化、抗疲劳性能良好等特点，组织稳定，适用于制作在1000℃以下使用的燃气涡轮空心（或实心）导向叶片或整铸导向器。采用化铣加工可以去除导向叶片或整铸导向器特定区域不必要的材料，最大限度地去除零件废重，减轻飞机的总体质量和保证零件尺寸的精度，暴露并消除铸造零件表层缺陷。然而，K423A合金在强酸性环境中化铣时晶间腐蚀敏感性很高，在常规的镍基高温合金化铣腐蚀液进行化铣加工的过程中会出现晶间腐蚀，严重影响了K423A合金的高温拉伸强度、蠕变强度和持久强度。

在化铣腐蚀液中添加组合添加剂消除K423A高温合金化铣加工晶间腐蚀，使腐蚀更加均匀。本发明是利用组合添加剂使晶界与晶粒溶解速率相当，从而消除晶间腐蚀，得到表面粗糙度小、表面平整度好、无晶间腐蚀出现的金属表面。K423A高温合金无晶间腐蚀化铣加工作为一种特殊加工方法很好的克服了精密铸造和机械加工的技术难题。

    发明内容

本发明的目的在于提供一种K423A铸造高温合金无晶间腐蚀的化学铣切方法，采用该方法能够得到表面粗糙度小、表面平整度好、尺寸精确、无余量、无晶间腐蚀的金属表面。

本发明是这样实现的，其方法步骤为：

（1）超声波除油：十二烷基苯磺酸钠8～10 g/L、十二烷基硫酸钠2～4g/L、酒精40ml/L配制成除油液，温度50℃，超声波震动功率：1.2kw，超声波震动时间每次10min，将该除油液除去试片表面油污，除尽为止。除油后试片经水彻底清洗，再进行表面水膜连续性检查，若整个零件表面亲水，无水珠和不浸润处，则认为除油合格；

（2）活化：除去K423A高温合金表面形成的氧化膜，使表面处于活化状态，为化铣加工提供良好的表面。将9.7mol/L盐酸和16.8mol/L氢氟酸混合后，室温，侵蚀时间 120～150 s，活化后立即进行化铣加工； 

（3）化铣加工：40%氢氟酸250～350ml/L、九水合硝酸铁200～250g/L、85%磷酸200～300ml/L、直烷基苯磺酸盐1～3 g/L、硫氰酸盐1～3 g/L配制成化铣加工液，温度60±2℃，搅拌速度160～200r/min，然后将K423A合金垂直悬挂于该化铣加工液中。

（4）后处理：化铣加工后试样立即移至热水中浸泡3～5min，冷水冲洗2次，吹干。

本发明的优点是：通过在化铣液加入组合添加剂后化铣加工能够得到表面粗糙度小，表面平整度好，尺寸精确，无余量，特别是无晶间腐蚀出现的K423A合金表面。晶间腐蚀检测参照ASTM G28 A 标准规定的要求进行。按照本发明化铣后的K423A合金在KH-7700三维视频显微镜350倍下观察晶界上无有害相析出，并测量出晶间腐蚀深度为0μm，表面平整完好。

具体实施方式

实施例一：（1）超声波除油：除去试片表面油污的超声波除油配方：

十二烷基苯磺酸钠（C₁₈H₂₉NaO₃S）        8 g/L

十二烷基硫酸钠 （C₁₂H₂₅SO₄Na ）        2g/L

酒精（C₂H₅OH）                         40ml/L

温度                                     50℃

超声波震动功率：                        1.2kw

超声波震动时间                       除尽为止

零件除油后经水彻底清洗，再进行零件表面水膜连续性检查，若整个零件表面亲水，无水珠和不浸润处，则认为除油合格；

（2）活化：除去K423A高温合金表面形成的氧化膜，使表面处于活化状态，为化铣加工提供良好的表面。活化工艺的参数为，盐酸9.7mol/L，氢氟酸16.8mol/L，室温，侵蚀时间135s，活化后立即进行化铣加工；

（3）化铣加工：化铣加工工艺的参数为，40%氢氟酸250ml/L、九水合硝酸铁200g/L、85%磷酸200ml/L、直烷基苯磺酸盐1 g/L、硫氰酸盐1 g/L温度60±2℃，搅拌速度160～200r/min，然后将K423A合金垂直悬挂于该化铣加工液中100 min（每20分钟翻转一次）。

（4）后处理：化铣加工后试样立即转移到热水浸泡3～5min，冷水冲洗2次，吹干，确保合金表面无化铣加工液残留，影响合金表面质量。

采用JB-6C表面粗糙度轮廓仪测得合金试样表面粗糙度Ra为1.3μm，35DL超声波测厚仪测得化学铣切深度313μm，铣切速度3.13μm/min，参照ASTM G28 A 法标准规定的要求在KH-7700三维视频显微镜350倍下观察晶界上无有害相析出，并测量出晶间腐蚀深度为0μm，表面平整完好，符合加工要求。

实施例二：（1）超声波除油：除去试片表面油污的超声波除油配方：

十二烷基苯磺酸钠（C₁₈H₂₉NaO₃S）        10 g/L

十二烷基硫酸钠 （C₁₂H₂₅SO₄Na ）       4g/L

酒精（C₂H₅OH）                         40ml/L

温度                                     50℃

超声波震动功率：                        1.2kw

超声波震动时间                       除尽为止

零件除油后经水彻底清洗，再进行零件表面水膜连续性检查，若整个零件表面亲水，无水珠和不浸润处，则认为除油合格；

（2）活化：除去K423A高温合金表面形成的氧化膜，使表面处于活化状态，为化铣加工提供良好的表面。活化工艺的参数为，盐酸9.7mol/L，氢氟酸16.8mol/L，室温，侵蚀时间135s，活化后立即进行化铣加工；

（3）化铣加工：化铣加工工艺的参数为，40%氢氟酸350ml/L、九水合硝酸铁250g/L、85%磷酸300ml/L、直烷基苯磺酸盐3 g/L、硫氰酸盐3 g/L，温度60±2℃，搅拌速度160～200r/min，然后将K423A合金垂直悬挂于该化铣加工液中100 min（每20分钟翻转一次）。

（4）后处理：化铣加工后试样立即转移到热水浸泡3～5min，冷水冲洗2次，吹干，确保合金表面无化铣加工液残留，影响合金表面质量。

采用JB-6C表面粗糙度轮廓仪测得合金试样表面粗糙度Ra为1.048μm，35DL超声波测厚仪测得化学铣切深度280μm，铣切速度2.80μm/min，参照ASTM G28 A 法标准规定的要求在KH-7700三维视频显微镜350倍下观察晶界上无有害相析出，并测量出晶间腐蚀深度为0μm，表面平整完好，符合加工要求。

实施例三：

（1）超声波除油：除去试片表面油污的超声波除油配方：

十二烷基苯磺酸钠（C₁₈H₂₉NaO₃S）        9 g/L

十二烷基硫酸钠 （C₁₂H₂₅SO₄Na ）        3g/L

酒精（C₂H₅OH）                         40ml/L

温度                                     50℃

超声波震动功率：                        1.2kw

超声波震动时间                       除尽为止

零件除油后经水彻底清洗，再进行零件表面水膜连续性检查，若整个零件表面亲水，无水珠和不浸润处，则认为除油合格；

（2）活化：除去K423A高温合金表面形成的氧化膜，使表面处于活化状态，为化铣加工提供良好的表面。活化工艺的参数为，盐酸9.7mol/L，氢氟酸16.8mol/L，室温，侵蚀时间135s，活化后立即进行化铣加工；

（3）化铣加工：化铣加工工艺的参数为，40%氢氟酸300ml/L、九水合硝酸铁210g/L、85%磷酸230ml/L、直烷基苯磺酸盐2 g/L、硫氰酸盐2 g/L，温度60±2℃，搅拌速度160～200r/min，然后将K423A合金垂直悬挂于该化铣加工液中100 min（每20分钟翻转一次）。

（4）后处理：化铣加工后试样立即转移到热水浸泡3～5min，冷水冲洗2次，吹干，确保合金表面无化铣加工液残留，影响合金表面质量。

采用JB-6C表面粗糙度轮廓仪测得合金试样表面粗糙度Ra为1.397μm，35DL超声波测厚仪测得化学铣切深度346μm，铣切速度3.46μm/min，表面平整度为20μm，参照ASTM G28 A 法标准规定的要求在KH-7700三维视频显微镜350倍下观察晶界上无有害相析出，并测量出晶间腐蚀深度为0μm，表面平整完好，符合加工要求。

实施例四：

（1）超声波除油：除去试片表面油污的超声波除油配方：

十二烷基苯磺酸钠（C₁₈H₂₉NaO₃S）       8 g/L

十二烷基硫酸钠 （C₁₂H₂₅SO₄Na ）       4g/L

酒精（C₂H₅OH）                         40ml/L

温度                                     50℃

超声波震动功率：                        1.2kw

超声波震动时间                       除尽为止

零件除油后经水彻底清洗，再进行零件表面水膜连续性检查，若整个零件表面亲水，无水珠和不浸润处，则认为除油合格；

（2）活化：除去K423A高温合金表面形成的氧化膜，使表面处于活化状态，为化铣加工提供良好的表面。活化工艺的参数为，盐酸9.7mol/L，氢氟酸16.8mol/L，室温，侵蚀时间120s，活化后立即进行化铣加工；

（3）化铣加工：化铣加工工艺的参数为，40%氢氟酸310ml/L、九水合硝酸铁220g/L、85%磷酸260ml/L、直烷基苯磺酸盐2 g/L、硫氰酸盐2 g/L，温度60±2℃，搅拌速度160～200r/min，然后将K423A合金垂直悬挂于该化铣加工液中100 min（每20分钟翻转一次）。

（4）后处理：化铣加工后试样立即转移到热水浸泡3～5min，冷水冲洗2次，吹干，确保合金表面无化铣加工液残留，影响合金表面质量。

采用JB-6C表面粗糙度轮廓仪测得合金试样表面粗糙度Ra为1.212μm，35DL超声波测厚仪测得化学铣切深度243μm，铣切速度2.43μm/min，参照ASTM G28 A 法标准规定的要求在KH-7700三维视频显微镜350倍下观察晶界上无有害相析出，并测量出晶间腐蚀深度为0μm，表面平整完好，符合加工要求。

实施例五：

（1）超声波除油：除去试片表面油污的超声波除油配方：

十二烷基苯磺酸钠（C₁₈H₂₉NaO₃S）       10 g/L

十二烷基硫酸钠 （C₁₂H₂₅SO₄Na ）        2g/L

酒精（C₂H₅OH）                         40ml/L

温度                                     50℃

超声波震动功率：                        1.2kw

超声波震动时间                       除尽为止

零件除油后经水彻底清洗，再进行零件表面水膜连续性检查，若整个零件表面亲水，无水珠和不浸润处，则认为除油合格；

（2）活化：除去K423A高温合金表面形成的氧化膜，使表面处于活化状态，为化铣加工提供良好的表面。活化工艺的参数为，盐酸9.7mol/L，氢氟酸16.8mol/L，室温，侵蚀时间150s，活化后立即进行化铣加工；

（3）化铣加工：化铣加工工艺的参数为，40%氢氟酸300ml/L、九水合硝酸铁240g/L、85%磷酸280ml/L、直烷基苯磺酸盐2 g/L、硫氰酸盐2 g/L，然后将K423A合金垂直悬挂于该化铣加工液中100 min（每20分钟翻转一次）。

（4）后处理：化铣加工后试样立即转移到热水浸泡3～5min，冷水冲洗2次，吹干，确保合金表面无化铣加工液残留，影响合金表面质量。

采用JB-6C表面粗糙度轮廓仪测得合金试样表面粗糙度Ra为1.170μm，35DL超声波测厚仪测得化学铣切深度440μm，铣切速度4.40μm/min，参照ASTM G28 A 法标准规定的要求在KH-7700三维视频显微镜350倍下观察晶界上无有害相析出，并测量出晶间腐蚀深度为0μm，表面平整完好，符合加工要求。

Claims (1)

1. 一种K423A铸造高温合金无晶间腐蚀的化学铣切方法，其特征是方法步骤为：

（1）超声波除油：十二烷基苯磺酸钠8～10 g/L、十二烷基硫酸钠2～4g/L、酒精40ml/L配制成除油液，温度50℃，超声波震动功率：1.2kw，超声波震动时间每次10min，将该除油液除去试片表面油污，除油后试片经水清洗，再进行表面水膜连续性检查，直至整个零件表面亲水，无水珠和不浸润处；

（2）活化：除去K423A高温合金表面形成的氧化膜，使表面处于活化状态，为化铣加工提供良好的表面，将9.7mol/L盐酸和16.8mol/L氢氟酸混合后，室温，侵蚀时间 120～150 s，活化后立即进行化铣加工； 

（3）化铣加工：40%氢氟酸250～350ml/L、九水合硝酸铁200～250g/L、85%磷酸200～300ml/L、直烷基苯磺酸盐1～3 g/L、硫氰酸盐1～3 g/L，配制成化铣加工液，温度60±2℃，搅拌速度160～200r/min，然后将K423A合金垂直悬挂于该化铣加工液中；

（4）后处理：化铣加工后试样立即移至热水中浸泡3～5min，冷水冲洗2次，吹干。