CN117626281A - 一种去除gh4169合金螺栓表面氧化色的溶液及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于航天航空紧固件加工技术领域，具体涉及一种去除GH4169合金螺栓表面氧化色的溶液及方法，该溶液包括溶液一和溶液二；按质量百分比计，所述溶液一包括以下成分：异丙醇酰胺18～20％；十二烷基苯磺酸钠3～5％；乙二胺四乙酸二钠2～3％；氢氧化钠2～3％；亚硝酸钠2～3％；脂肪醇聚氧乙烯醚1～2％；去离子水余量；所述溶液二包括以下成分：硫酸12～16％；四甲基乙二胺2～4％；磷酸氢二钠4～6％；壬基酚聚氧乙烯醚4～9％；去离子水余量。本发明采用无机酸为主剂，不含酸蚀成分，清洗过程中不改变GH4169合金螺栓工件尺寸，有效去除氧化色，而且不引起表面腐蚀，不影响产品强度等性能。
Description
技术领域
本发明涉及一种去除GH4169合金螺栓表面氧化色的溶液及方法，属于航天航空紧固件加工技术领域。
背景技术
航天航空紧固件常用的GH4169合金为镍基高温合金，两者耐蚀性能好。其主要化学成分及标准要求含量见表21。
表21GH4169合金的主要化学成分及标准要求
GH4169合金材料制备的航天航空用的螺栓在滚丝过程中，经常因温度较高，导致光杆部位氧化变色，该氧化色通过常规的酸洗、碱洗方式很难去除。另外，因GH4169合金材料中铁元素的含量较少，因此，滚丝氧化色无法通过电抛光去除；而且GH4169合金材料的强度极高，材料强度超过磁力抛光针的强度，也无法通过磁力抛光的方式去除氧化色。
现有技术中，为了去除GH4169合金螺栓表面的氧化色，多采用喷砂的方式，压缩空气驱动砂粒，对螺栓表面进行冲击，去除氧化色。但是，通过喷砂去除氧化色会使螺栓的螺纹、杆部等位置的粗糙度增加，螺纹粗糙度增加后，螺栓在装配过程中，与螺母螺纹副的摩擦力增大，容易产生冷焊、咬死的问题，极大的影响了GH4169合金螺栓的装配精度，在航天航空领域中，对紧固件的装配精度要求非常高，因此，需要寻求一种在去除GH4169合金螺栓表面氧化色的同时，不引起GH4169合金螺栓表面粗糙度的增加的方式。
发明内容
本发明针对现有技术的上述不足，提供一种去除GH4169合金螺栓表面氧化色的溶液及方法。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：
本发明提供一种去除GH4169合金螺栓表面氧化色的溶液，包括溶液一和溶液二；
按质量百分比计，所述溶液一包括以下成分：
按质量百分比计，所述溶液二包括以下成分：
本发明还提供一种去除GH4169合金螺栓表面氧化色的方法，采用上述去除GH4169合金螺栓表面氧化色的溶液，其具体包括以下步骤：
步骤一、将GH4169合金螺栓放入溶液一中浸泡30～35min，GH4169合金螺栓在溶液一中处理，去除GH4169合金螺栓表面油污，并使氧化色松动；
步骤二、将GH4169合金螺栓从溶液一中取出，冲洗；
步骤三、再将GH4169合金螺栓放入溶液二中浸泡35～40min，去除螺栓表面氧化色；
步骤四、将GH4169合金螺栓从溶液二中取出，冲洗；
步骤五、烘干。
进一步，所述步骤一中，浸泡时溶液温度为60℃～70℃。
进一步，所述步骤二中，先在流动自来水中冲洗1～2min，再在去离子水中冲洗1～2min。
进一步，所述步骤三中，浸泡时溶液温度为60℃～70℃。
进一步，所述步骤四中，先在流动自来水中冲洗1～2min，再在去离子水中冲洗1～2min。
进一步，所述步骤五中，在烘箱烘干，烘干温度为80℃～100℃。
本发明的有益效果在于：
本发明采用无机酸为主剂，添加优质缓蚀剂及少量表面活性剂，不含酸蚀成分，因此，可保证清洗过程中不改变GH4169合金螺栓工件尺寸，并提高工件表面光泽度，有效去除氧化色。同时，溶液具有优异的缓蚀性，有效防止氢脆产生，而且不引起表面腐蚀，不影响产品强度等性能。
附图说明
图1为实施例1中经过溶液一处理的GH4169合金螺栓表面(显微镜放大500倍)；
图2为实施例1中经过溶液一处理的GH4169合金螺栓；
图3为实施例1中经过溶液二处理的GH4169合金螺栓表面(显微镜放大500倍)。
图4为实施例1中经过溶液二处理的GH4169合金螺栓；
图5为对比例1中经过溶液二处理的GH4169合金螺栓。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
实施例1
本实施例所采用的溶液一和溶液二的成分和用量如下表3-4所示。
表3实施例1溶液一成分表
| 序号 | 化学成分 | 用量/g |
| 1 | 异丙醇酰胺 | 180 |
| 2 | 十二烷基苯磺酸钠 | 50 |
| 3 | 乙二胺四乙酸二钠 | 30 |
| 4 | 氢氧化钠 | 30 |
| 5 | 亚硝酸钠 | 30 |
| 6 | 脂肪醇聚氧乙烯醚 | 20 |
| 7 | 去离子水 | 660 |
表4实施例1溶液二成分表
| 序号 | 成分 | 用量/g |
| 1 | 硫酸 | 120 |
| 2 | 四甲基乙二胺 | 40 |
| 3 | 磷酸氢二钠 | 60 |
| 4 | 壬基酚聚氧乙烯醚 | 90 |
| 5 | 去离子水 | 690 |
配制表3中溶液时，使用带有加热功能的316L不锈钢槽。先在不锈钢槽中加入500g去离子水，打开加热及压缩空气搅拌，然后依次缓慢加入180g异丙醇酰胺，40g十二烷基苯磺酸钠，30g乙二胺四乙酸二钠，30g氢氧化钠，30g亚硝酸钠，20g脂肪醇聚氧乙烯醚。待上述物料完全溶解后，再加入160g去离子水。溶液温度保持在60℃～70℃。
配制表4溶液时，使用带有加热功能的316L不锈钢槽。先在不锈钢槽中加入500g去离子水，打开加热及压缩空气搅拌，然后依次缓慢加入120g硫酸，40g四甲基乙二胺，60g磷酸氢二钠，90g壬基酚聚氧乙烯醚。待上述物料完全溶解后，再加入190g去离子水。溶液温度保持在60℃～70℃。
将带有氧化色的GH4169合金螺栓放在表3的溶液一中浸泡35min；取出螺栓，然后在自来水下冲洗2min，再用去离子水冲洗2min；再放入表4的溶液二中浸泡35min；取出螺栓，然后在自来水下冲洗2min，再用去离子水冲洗2min。放入烘箱在90℃下烘干，烘干螺栓后，观察到GH4169合金螺栓表面的氧化色已去除，参见图1和图2，为分别在表3和表4的溶液中处理后的螺栓围观试图，从图1和2可见，经过本实施例的溶液一和溶液二处理后的螺栓表面氧化色已被取出，且螺栓螺栓边缘平整，表面未被腐蚀。
实施例2
实施例2除了溶液一和溶液二所采用的成分用量如下表5、6所示，其溶液配制和螺栓处理过程与实施例1的过程均相同，此处不再赘述。
表5实施例2溶液一成分表
| 序号 | 化学成分 | 用量/g |
| 1 | 异丙醇酰胺 | 200 |
| 2 | 十二烷基苯磺酸钠 | 30 |
| 3 | 乙二胺四乙酸二钠 | 20 |
| 4 | 氢氧化钠 | 20 |
| 5 | 亚硝酸钠 | 20 |
| 6 | 脂肪醇聚氧乙烯醚 | 10 |
| 7 | 去离子水 | 700 |
表6实施例2溶液二成分表
| 序号 | 成分 | 用量/g |
| 1 | 硫酸 | 160 |
| 2 | 四甲基乙二胺 | 20 |
| 3 | 磷酸氢二钠 | 40 |
| 4 | 壬基酚聚氧乙烯醚 | 40 |
| 5 | 去离子水 | 740 |
本实施例将带有氧化色的GH4169合金螺栓依次在表5和表6溶液中处理后，表面氧化色已去除，且螺栓未被腐蚀。
实施例3
实施例3除了溶液一和溶液二所采用的成分用量如下表7、8所示，其溶液配制和螺栓处理过程与实施例1的过程均相同，此处不再赘述。
表7实施例3溶液一成分表
| 序号 | 化学成分 | 用量/g |
| 1 | 异丙醇酰胺 | 200 |
| 2 | 十二烷基苯磺酸钠 | 30 |
| 3 | 乙二胺四乙酸二钠 | 20 |
| 4 | 氢氧化钠 | 20 |
| 5 | 亚硝酸钠 | 20 |
| 6 | 脂肪醇聚氧乙烯醚 | 10 |
| 7 | 去离子水 | 700 |
表8实施例3溶液二成分表
| 序号 | 成分 | 用量/g |
| 1 | 硫酸 | 150 |
| 2 | 四甲基乙二胺 | 30 |
| 3 | 磷酸氢二钠 | 50 |
| 4 | 壬基酚聚氧乙烯醚 | 70 |
| 5 | 去离子水 | 700 |
本实施例将带有氧化色的GH4169合金螺栓依次在表7和表8溶液中处理后，表面氧化色已去除，且螺栓未被腐蚀。
对比例1
现有通过化学法去除氧化色的方式主要是酸洗。如HB/Z 83《不锈钢酸洗钝化处理工艺》中，介绍了酸洗工艺。
酸洗工艺如下：
将GH4169螺栓按上述酸洗工艺进行处理，零件表面呈黑色，出现过腐蚀。零件图片如图5所示。
对比例2
本对比例采用的溶液一和溶液二的成分和用量分别如下表9、10所示。
表9对比例2溶液一成分表
| 序号 | 化学成分 | 用量/g |
| 1 | 乙二胺四乙酸二钠 | 9 |
| 2 | 氢氧化钠 | 6 |
| 3 | 亚硝酸钠 | 6 |
| 4 | 脂肪醇聚氧乙烯醚 | 6 |
| 5 | 去离子水 | 273 |
表10对比例2溶液二成分表
| 序号 | 成分 | 用量/g |
| 1 | 硫酸 | 36 |
| 2 | 四甲基乙二胺 | 12 |
| 3 | 磷酸氢二钠 | 18 |
| 4 | 壬基酚聚氧乙烯醚 | 27 |
| 5 | 去离子水 | 207 |
对比例2中，其溶液配制和螺栓处理过程与实施例1的过程均相同，即溶液一温度控制在60～70℃，产品在溶液一中浸泡30～35分钟；溶液二温度控制在60～70℃，产品在溶液二中浸泡35～40分钟，其余水洗过程此处不再赘述，对比例2的表9中所用成分与表3相比，未使用异丙醇酰胺和十二烷基苯磺酸钠。对比例2在表9中的溶液中清洗产品后，经30秒水膜连续性试验(即将零件从水中取出，水膜在30秒内能够连续流动而不断裂，证明零件表面没有油污)验证，发现产品表面仍然存在油污。异丙醇酰胺和十二烷基苯磺酸钠作为表面活性剂，具有去污力强、润湿力高、泡沫力和泡沫稳定性好的优点，而且在碱性、酸性溶液中稳定性好。对比例2未采用异丙醇酰胺和十二烷基苯磺酸钠，导致无机碱溶液润湿能力差，降低除油效果，并且在使用表10的溶液二去氧化色后，螺栓表面未去除的油印。
对比例3
本对比例采用的溶液一和溶液二的成分和用量分别如下表11、12所示，对比例3中，其溶液配制和螺栓处理过程与实施例1相同，此处不再赘述。
表11对比例3溶液一成分表
| 序号 | 化学成分 | 用量/g |
| 1 | 异丙醇酰胺 | 54 |
| 2 | 十二烷基苯磺酸钠 | 15 |
| 3 | 乙二胺四乙酸二钠 | 9 |
| 4 | 脂肪醇聚氧乙烯醚 | 6 |
| 5 | 去离子水 | 216 |
表12对比例3溶液二成分表
| 序号 | 成分 | 用量/g |
| 1 | 硫酸 | 48 |
| 2 | 四甲基乙二胺 | 6 |
| 3 | 磷酸氢二钠 | 12 |
| 4 | 壬基酚聚氧乙烯醚 | 12 |
| 5 | 去离子水 | 222 |
对比例3中，表11中成分与表3相比，未使用氢氧化钠和亚硝酸钠。产品在对比例3用表11的溶液一处理后，经30秒水膜连续性试验，发现螺栓表面有油污。再使用表12的溶液二处理后，表面氧化色未完全去除，且螺栓表面有油印。本发明在溶液一中加入氢氧化钠和亚硝酸钠可以与油污发生皂化反应，使油污具有亲水性，从而去除油污。另外，氢氧化钠和亚硝酸钠还可以使氧化色松动，提高去氧化色的效率。
对比例4
本对比例采用的溶液一和溶液二的成分和用量分别如下表13、14所示，对比例4中，其溶液配制和螺栓处理过程与实施例1相同，此处不再赘述。
表13对比例4溶液一成分表
| 序号 | 化学成分 | 用量/g |
| 1 | 异丙醇酰胺 | 60 |
| 2 | 十二烷基苯磺酸钠 | 12 |
| 3 | 乙二胺四乙酸二钠 | 9 |
| 4 | 氢氧化钠 | 9 |
| 5 | 亚硝酸钠 | 6 |
| 6 | 去离子水 | 204 |
表14对比例4溶液二成分表
| 序号 | 成分 | 用量/g |
| 1 | 硫酸 | 42 |
| 2 | 四甲基乙二胺 | 9 |
| 3 | 磷酸氢二钠 | 15 |
| 4 | 壬基酚聚氧乙烯醚 | 21 |
| 5 | 去离子水 | 213 |
对比例4中，表13中成分与表3相比，未使用脂肪醇聚氧乙烯醚，配制好的溶液一中表面存在大量泡沫，可操作性差。将螺栓放入表13溶液一中处理，螺栓取出后进行30秒水膜连续性试验，表面存在油污。本发明在溶液一中加入的脂肪醇聚氧乙烯醚生物降解性好、黏度低、溶解度大、凝胶范围窄，具有良好的润湿力和去污力，而且破泡性好，易于漂洗。
对比例5
本对比例采用的溶液一和溶液二的成分和用量分别如下表15、16所示，对比例5中，其溶液配制和螺栓处理过程与实施例1相同，此处不再赘述。
表15对比例5溶液一成分表
| 序号 | 化学成分 | 用量/g |
| 1 | 异丙醇酰胺 | 60 |
| 2 | 十二烷基苯磺酸钠 | 12 |
| 3 | 乙二胺四乙酸二钠 | 9 |
| 4 | 氢氧化钠 | 9 |
| 5 | 亚硝酸钠 | 6 |
| 6 | 脂肪醇聚氧乙烯醚 | 3 |
| 7 | 去离子水 | 201 |
表16对比例5溶液二成分表
| 序号 | 成分 | 用量/g |
| 1 | 四甲基乙二胺 | 12 |
| 2 | 磷酸氢二钠 | 18 |
| 3 | 壬基酚聚氧乙烯醚 | 27 |
| 4 | 去离子水 | 243 |
对比例5中，表16中成分与表4相比，未使用硫酸。将含有氧化色的螺栓放入表15的溶液一中处理后，再放入表16的溶液二中去除氧化色。处理完成后，将螺栓取出，螺栓表面仍存在氧化色，可见，未采用本发明的硫酸的溶液二对氧化色的去除效果受到较大影响，无法有效去除氧化色。
对比例6
本对比例采用的溶液一和溶液二的成分和用量分别如下表17、18所示，对比例6中，其溶液配制和螺栓处理过程与实施例1相同，此处不再赘述。
表17对比例6溶液一成分表
| 序号 | 化学成分 | 用量/g |
| 1 | 异丙醇酰胺 | 60 |
| 2 | 十二烷基苯磺酸钠 | 12 |
| 3 | 乙二胺四乙酸二钠 | 9 |
| 4 | 氢氧化钠 | 9 |
| 5 | 亚硝酸钠 | 6 |
| 6 | 脂肪醇聚氧乙烯醚 | 3 |
| 7 | 去离子水 | 201 |
表18对比例6溶液二成分表
| 序号 | 成分 | 用量/g |
| 1 | 硫酸 | 48 |
| 2 | 磷酸氢二钠 | 18 |
| 3 | 壬基酚聚氧乙烯醚 | 27 |
| 4 | 去离子水 | 207 |
对比例6中，表18中成分与表4相比，未使用四甲基乙二胺。将含有氧化色的螺栓放入表17的溶液一中处理后，再放入表18的溶液二中去除氧化色。螺栓表面存在轻微过腐蚀现象。本发明在溶液二中采用的四甲基乙二胺是吸附膜型缓蚀剂，具有极性基因，可被金属的表面电荷吸附，在整个阳极和阴极区域形成一层单分子膜，从而阻止或减缓电化学反应的发生，能够有效避免GH4169合金螺栓表面的腐蚀现象。
对比例7
本对比例采用的溶液一和溶液二的成分和用量分别如下表19、20所示，对比例7中，其溶液配制和螺栓处理过程与实施例1相同，此处不再赘述。
表19对比例7溶液一成分表
| 序号 | 化学成分 | 用量/g |
| 1 | 异丙醇酰胺 | 60 |
| 2 | 十二烷基苯磺酸钠 | 12 |
| 3 | 乙二胺四乙酸二钠 | 9 |
| 4 | 氢氧化钠 | 9 |
| 5 | 亚硝酸钠 | 6 |
| 6 | 脂肪醇聚氧乙烯醚 | 3 |
| 7 | 去离子水 | 201 |
表20对比例7溶液二成分表
| 序号 | 成分 | 用量/g |
| 1 | 硫酸 | 42 |
| 2 | 四甲基乙二胺 | 9 |
| 3 | 磷酸氢二钠 | 15 |
| 4 | 去离子水 | 234 |
对比例7中，表20中成分与表4相比，未使用壬基酚聚氧乙烯醚。将含有氧化色的螺栓放入表19的溶液一中处理后，再放入表20的溶液二中去除氧化色。处理完成后，螺栓表面氧化色未完全去除干净。本发明采用的烷基酚聚氧乙烯醚是一种聚氧乙烯型非离子表面活性剂、耐酸碱，其化学稳定性好，对比例7未采用本发明的烷基酚聚氧乙烯醚的溶液二对氧化色的去除效果受到较大影响，氧化色未完全去除干净。
通过上述实施例和对比例。可以看到，通过本发明的去除GH4169合金螺栓表面氧化色的溶液对GH4169合金螺栓进行处理，可以有效去除零件表面氧化色，而且不引起表面腐蚀，不影响产品强度等性能。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种去除GH4169合金螺栓表面氧化色的溶液，其特征在于，包括溶液一和溶液二；
按质量百分比计，所述溶液一包括以下成分：
按质量百分比计，所述溶液二包括以下成分：
2.一种去除GH4169合金螺栓表面氧化色的方法，其特征在于，采用如权利要求1所述的去除GH4169合金螺栓表面氧化色的溶液进行去除。
3.根据权利要求2所述的去除GH4169合金螺栓表面氧化色的方法，其特征在于，具体包括以下步骤：
步骤一、将GH4169合金螺栓放入溶液一中浸泡30～35min；
步骤二、将GH4169合金螺栓从溶液一中取出，冲洗；
步骤三、再将GH4169合金螺栓放入溶液二中浸泡35～40min；
步骤四、将GH4169合金螺栓从溶液二中取出，冲洗；
步骤五、烘干。
4.根据权利要求3所述的去除GH4169合金螺栓表面氧化色的方法，其特征在于，所述步骤一中，浸泡时溶液温度为60℃～70℃。
5.根据权利要求3所述的去除GH4169合金螺栓表面氧化色的方法，其特征在于，所述步骤二中，先在流动自来水中冲洗1～2min，再在去离子水中冲洗1～2min。
6.根据权利要求3所述的去除GH4169合金螺栓表面氧化色的方法，其特征在于，所述步骤三中，浸泡时溶液温度为60℃～70℃。
7.根据权利要求3所述的去除GH4169合金螺栓表面氧化色的方法，其特征在于，所述步骤四中，先在流动自来水中冲洗1～2min，再在去离子水中冲洗1～2min。
8.根据权利要求3所述的去除GH4169合金螺栓表面氧化色的方法，其特征在于，所述步骤五中，在烘箱烘干，烘干温度为80℃～100℃。
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