Раствор для химического травления титана и его сплавов

 

щ 777084

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИ Я

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Реслублик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 05.01.78 (21) 2564354/22-02 с присоединением заявки № (23) Приоритет (43) Опубликовано 07.11.80. Бюллетень № 41 (45) Дата опубликования описания 07.11.80 (51) М. К .

С 23F 1/02

Государственный комитет

СССР ло делам изобретений и OTKpblTHH (53) УДК 621.794.52 (088.8) (72) Авторы изобретения

Ю. С. Рускол, Н. Д. Эстрина, М. Н. Фокин, В. С. Синявский и В. В. Усова (71) Заявитель (54) РАСТВОР ДЛЯ ХИМИЧЕСКОГО ТРАВЛЕНИЯ ТИТА

И ЕГО СПЛАВОВ

2 т

Серная кислота (Ы=1,84 г/смз)

Плавиковая кислота или ее соль

Соль тяжелого металла, выбранного из группы, включающей сурьму, ртуть, свинец

100 †5

1 — 40

0,01 — 1,0

Изобретение относится к химической обработке металлической поверхности, в частности к травлению титана и его сплавов.

Известен раствор для травления титана и его сплавов, содержащий серную и плавиковую кислоты (11.

При погружении в известный раствор сплавов титана, легированного благородными металлами, например сплава типа

4200 с содержанием 0,2% палладия, про- 10 исходит активация, потенциал смещается в область значений — 400:, 500 мв (н.в.э.), при этом происходит травление металла с водородной деполяризацией. После активации происходит обогащение по- 15 верхности сплава палладием, и сплав переходит в пассивно-активное состояние.

При этом потенциал сплава смещается до значений †1: 80 мв, и скорость травления резко снижается, что приводит к 20 значительному снижению производительности ванны. Кроме того, если в растворе, в котором травили сплав типа 4200, необходимо травить титан или какой-либо другой сплав, то скорость травления резко 25 снижается. Это приводит к тому, что после травления сплава типа 4200 в травильной ванне уже нельзя травить никакой сплав титана, и эту ванну необходимо менять. Эти обстоятельства снижают про- 30 изводительность травления и удорожают процесс..

Цель изобретения — сохранить сжабидьными скорости травления титановых сплавов, легированных благородными металлами.

Эта цель достигается тем, что раствор дополнительно содержит соль тяжелого металла, выбранного из группы, включающей сурьму, ртуть, свинец, при следующем соотношении компонентов, г/л:

Введение ионов тяжелых металлов устраняет отрицательное действие ионов благородных металлов, и потенциал сплава

4200 устойчиво в течение длительного времени остается в активной области (см. чертеж, кривая 1). Потенциал сплава при травлении в известном растворе изменяется (см. чертеж, кривая 2). При этом сплав титана 4200 растворяется в предлагаемом растворе длительное время с высокой скоростью, тогда как в известном растворе после 5 ч скорость травления значительно понижается (см. табл. 1).

777084

Таблица !

Раствор предлагаемый (380 г/л Н2$0, (d =1,84 г/смз

- -30 г/л NH Ð-+

+0,1 г/л РЬ+2) известный (380 г/л Н2$04 (d=1,84 г/смз)+

-+ЗО г/л NH,Ð) Время травления, 0,5

5

25 рость травления будет зависеть лишь от степени выработки раствора, что весьма

5 важно в производственных условиях.

В табл. 2 приведен один из примеров, подтверждающих это положительное качество.

В качестве солей тяжелых металлов могут быть использованы соли различных органических и неорганических кислот.

Введение солей тяжелых металлов позволяет в любой последовательности травить титан и сплавы титана, включая легированные благородными металлами; скоТаблица 2

Состав раствора, г/л известного предлагаемого

Условие травления

100 Нг$04

+I NHP+

â€, 0,01 ионов

РЬ+г Нд«2

$Ь «-з

550 Нг$0,+-I-40NH„F++1 О ионов

Pb+2, Н «2

Sb+

380 H>SO<+

+ЗО NHÄP

+0,1 ионов

Pb+2 Н +2

5Ь+з

380 НгSO:1+ЗО NH4P последовательности травления сплав 4200- титан ВТI-0

280

280

280

280

45

170

370

ЗЗО

270

300

120

110

320

160

150 последовательности травления титан BTI-О- сплав 4200

60

450

280

280

280

280

140

240

120

280

210

Первый вариант

Температура, С

Толщина удаляемого альфированного слоя на сплаве 4200, мкм

Время снятия альфированного слоя на сплаве 4200, мин

Средняя скорость травления сплава 4200, мкм/ч

Толщина удаляемого альфированного слоя на титане BTI-О, мкм

Время снятия альфированного слоя на титане ВТI-О, мин

Средняя скорость травления титана ВТI-О, мкм/ч

Второй вариант

Толщина удаляемого альфированного слоя на титане BTI-О, мкм

Время снятия альфированного слоя, мин

Средняя скорость травления титана BTI-О, мкм/ч

Толщина удаляемого альфированного слоя на сплаве 4200,мкм

Время снятия альфированного слоя на сплаве 4200, мин

Средняя скорость травления сплава 4200, мкм/ч

7,0

9,0

7,0

3,5

45,0

41,0

41,0

777084

В табл. 3 приведены технические характеристики раствора при удалении альфированного слоя с поверхности титана BTI-0 и сплава 4200.

Таблипа 3

Состав раствора г/л известного по прототипу предлагаемого

550 H2SO4+

-,-40 NH4F -+-1, О ионов

Pb+ Hg, b+3

Условие травления

380 Н2$04+

-+30 NH4Ð-+-О, 1 ионов

Pb+2 Hg+z

Sb+3

100 Н4$04+

+NH,F+0,01 ионов

Pb+, Hg+

$b+3

380 Н2SO4+

+30 NH4F

Температура, C

300

300

300

300

400

450

290

200

15 — 20

70 — 80

25 — 30

15 — 20

13 — 15

15 — 18

15 — 20

13 — 15

О, 0038

О, 0029

О, 0038

О, 0029

0,0039

0,0028

0,0038

0,0030

7(3,2 †: 6,3) 7

7(3,2 —:6,3) 7

7(3,2 —:6,3) 7

7(3,2 †: 6,3) 30 — 32

25 — 28

5 — 6

3,0 — 3,8

20 — 25

18 — 22

20 — 25

7 — 10

Примечание: а) — сплав титана 4200, б) — титан ВТI-О.

100 — 550

1 — 40

Раствор для химического травления титана и его сплавов, содержащий серную, плавиковую кислоты или соль плавиковой 10 кислоты, отличающийся тем, что, с целью сохранения стабильной скорости травления титановых сплавов, легированных благородными металлами, он дополнительно содержит соль тяжелого металла, 15 выбранного из группы, включающей сурьму, ртуть, свинец, при следующем соотношении компонентов, г/л:

0,01 — 1,0

1. Кушакевич С. А., Ханина 3. К.— «Цветные металлы», № 12, 1965, с. 86 — 89.

Кроме того, введение солей тяжелых металлов позволяет увеличить производительность травпльной ванны на 25 — 30%, улучшить санитарпо-гигиенические условия труда.

Толщина удаляемого альфированного слоя, мкм

Время снятия альфированного слоя, мин

Средняя скорость травления, мкм/ч

Время осветления в растворе

2% NH4F-, -10% Нг10З поверхности сплава после снятия альфированного слоя, с

Содержание водорода в сплаве после снятия альфированного слоя, Класс шероховатости после сня тия альфированного слоя, Rz, мкм

Пропускная способность ванны до снижения скорости травления до 10 мкм/ч, дмп/л

Формула изобретения

Серная кислота

Плавиковая кислота или ее соль

Соль тяжелого металла, выбранного из группы, включающей сурьму, ртуть, свинец

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

777084

Составитель Г. Терещенко

Техред И. Пенчко Корректор Л. Тарасова

Редактор Л. Ушакова

Типография, пр. Сапунова, 2

Заказ 2532/1 Изд. № 569 Тираж 1095 Подписное

НПО «Поиск» Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, 5К-35, Раушская наб., д. 4/5