钛及其合金拥有密度幼、比强度高、耐蚀性和力 学机能优异等个性[1],但钛的力学机能却与钢类似, 钛脊合金很难进行金相造样和金相检验。尤其是 纯钛,使用机械抛光[2],很难去除表表的划痕,也很 容易残留传染物。故索求有效步骤获得清澈迪胙及 钛合金的金相组织极度必要。

目前,电解抛光[3-4]技术已宽泛利用于金属加工 领域,技术人员在电解抛光道理、工艺参数、配方等 方面进行了较系统的钻研[5-6],相迸宗机械抛光,电 解抛光技术优越得多。最近,电解抛光利用于造备 钛合金试样的报路越来越多[7-10],夏雯等[11-12]给出 了一些电解液配方和工艺数据。但是有些数据并不 齐全,加上设备分歧、资料差距,现实抛光成效不稳 定且不梦想。因而,电解液配造规划以及工艺参数 简直定,必要凭据现实操作来验证。笔者选取自主 配造的电解液配方,选用氢氟酸+缓蚀剂作为电解 液,对工业纯钛TA2试样进行电解抛光/侵蚀,探索 了电解液成分、抛光电压、抛光功夫对金相组织的影 响,以获得最佳的电解液配方及匹配的参数。

1、试验

1.1试样

选用西部超导公司出产的退火态工业纯钛TA2,化学成分见表1。试样线切割截为10mm的等长幼段,为保障造样质量,用牙托粉对试样进行镶嵌,为了保障镶嵌后试样的导电性，试样的顶部区域未用牙托粉镶嵌。齐全固化后,选取金相砂纸(120~1000号)逐级打磨试样表表，待其光亮待用。

表1 TA2的化学成分

1.2电解液配方与工艺参数

在酸性溶液中:φ _A ^Θ(Ti2+/Ti)=-1.63 V, φ _A ^Θ (TiO 2 /Ti) =  ?0.88V。

钛是还原性很强的金属,但钛的表表容易天生致密、钝性的氧化物薄膜,因而拥有良好的耐蚀

性。在氢氟酸中或含有氟离子的酸(将氟化物参与酸中),氟离子可与钛天生共同物推进钛的溶化,见式(1)。

因而笔者选择 HF作为电解液的重要成分之一,增长适量特种缓蚀剂和其他辅助药剂进行试验,同时凭据每次试验了局对电解液配方予以改善。此表,优化电解工艺参数,探索该电解液配方下的最优电解工艺参数。按电解液配方种类,试验分为三组,详见表2。

表2电解液配方及电解工艺参数

1.3试验步骤

使用Struers公司的 Lectropol-5电解抛光/侵蚀仪,阴极资料为不锈钢,磨削后的试样作为阳极,在分歧电解液和分歧电解工艺参数下进行电解抛光侵蚀，而后使用MEF4A型光学显微镜观察选取分歧电解液和电极工艺参数所得试样的金相组织，找到最优的电解液配方及电解工艺参数。

2、了局与会商

在肯定的电压下，氟离子与钛的反映很快，容易出现试样还未抛光好就已经被侵蚀的景象，以至抛光实现就产生了过侵蚀景象，即在试样表表产生浮凸和侵蚀坑。

2.11号电解液

由图1可见:选取1号电解液，在抛光电压40V，电解液流量20mL/s,抛光功夫8s(电解参数1)下所得试样表表还有一些划痕未去除，且存在侵蚀坑。调整电解工艺参数为抛光电压40V，电解液流量15mL/s,抛光功夫8s(电解参数2),所得试样表表仍有划痕，且存在侵蚀坑，但划痕数量削减。调整电解工艺参数为抛光电压40V，电解液流量15mL/s，抛光功夫10s(电解参数3)能够得到无划痕、无侵蚀坑的表表，但是侵蚀较沉，以至产生了浮凸，得到的了局较之前有改进。

2.22号电解液

为解决侵蚀过沉和产生浮凸的问题，通过参与缓蚀剂以减缓氟离子与钛的反映速度改进电解液配方。

由图2可见:将电解液中HF、CH₂CH₃OH、H2O体积比改为1:2:4(2号电解液)，在抛光电压45V，电解液流量15mL/s，抛光功夫16s(电解参数4)下所得试样表表有很多规定黑点，且这些黑点都朝一个方向Ｄ芄慌卸ㄕ庑┖诘闶桥坠獠黄肴粝碌呐缀，这批注所选电解参数的抛光成效

不好。调整电解工艺参数为抛光电压45V，电解液流量19mL/s,抛光功夫30s(电解参数5),且试样用1000号砂纸打磨，所得试样表表仍残留抛痕，但抛痕数量大大削减，且组织更为清澈。持续调整电解工艺参数为45V，电解液流量19mL/s，抛光功夫50s(电解参数6)，所得试样截面的抛痕较少,但仍显浮凸。这批注增长抛光功夫,仍不能得到较好的了局，并且浮凸景象加沉，故该配方需进一步美满。

选取 1000号砂纸打磨试样可降低其表表粗糙度,有利于更好进行电解抛光。选取酒精代替硝酸,能够削减电解液中  F^?含量,从而降低侵蚀作用,减轻薄凸的副作用,此表,参与酒精还能够在电解抛光过程中溶化磨面上薄膜,推进抛光。相迸宗 1号电解液,虽减轻了浮凸的副作用,但成效还不梦想。

2.3 3号电解液

为进一步减缓侵蚀,将电解液配方改进为 90 mL  HF, 10g (NH₄) 2S₂O₈ , 200mLCH₃CH₂OH, 360mLH₂O(3号电解液)。抛光电压 50V,电解液流量20 mL/ s,抛光功夫 50 s(电解参数 7),且试样用1000号砂纸打磨,所得试样组织为  α单相组织,晶界清澈,表表无浮凸,但是表表仍有部门侵蚀过沉的区域,且存在侵蚀坑,见图 3(a)。

将电解液配方调整为 90 mL HF, 20g (NH₄) 2S₂O₈ ,  200mLCH₃CH₂OH, 360mLH₂O,在电解参数 7下所得试样组织为清澈的  α单相组织,晶界清澈,无浮凸,且无显著的侵蚀坑,见图 3(b)。

由图 3可见,适量过硫酸铵对侵蚀拥有很好的缓解作用。反映见式(2)～(4)。

Ti5553高强钛合金进行电解抛光,调整电解参数为抛光电压20V,电解液流量18mL/s,抛光功夫15 s(电解参数 8),且试样用 1000号砂纸打磨,所得试样组织见图 4Ｄ芄豢闯,此前提下得到了清澈的  α +  β相组织,无浮凸,且无显著的侵蚀坑,但侵蚀过沉,因而铵盐参与量和抛光参数(出格是抛光功夫)需进一步优化。

加人铵盐,  NH ₄ ⁺会和溶剂中的  OH ^?结合形成氨水,  OH ^?削减将会促使  H₂O的电解,  H⁺含量增长,因而 HF的电解被抑造,  F^?含量降低,在电压-电流作用下,该过程更为显著,最终减缓了  F ^?对钛的侵蚀。因而,电解液中参与适量的过硫酸铵,并选取电解参数7的抛光成效较好。

本工作造备的电解抛光/侵蚀电解液不局限用于工业纯钛TA2的电解抛光,电解液配方中的HF能够侵蚀肆意钛及其合金,过硫酸铵作为缓蚀剂能够解决过侵蚀问题,选取相应的电解参数,此电解液能够用于其他钛合金。

选取 3号电解液  [10g (NH _{4 )} 2S ₂ O ₈ ]对Ti5553高强钛合金进行电解抛光,调整电解参数 为抛光电压20 V,电解液流量18 mL/s,抛光功夫 15 s(电解参数8),且试样用1000号砂纸打磨,所 得试样组织见图4。 能够看出,此前提下得到了清 晰的α+β相组织,无浮凸,且无显著的侵蚀坑,但 侵蚀过沉,因而铵盐参与量和抛光参数(出格是抛 光功夫)需进一步优化。

本工作造备的电解抛光/侵蚀电解液不局限用 于工业纯钛TA2的电解抛光,电解液配方中的 HF 能够侵蚀肆意钛及其合金,过硫酸铵作为缓蚀剂可 以解决过侵蚀问题,选取相应的电解参数,此电解液 能够用于其他钛合金。

3、结论

(1)电解抛光工业纯钛TA2的最佳电解液配方为90mLHF,20g(NH₄)2S₂O₈,200mLCH₃CH₂OH,360mLH₂O，与之相匹配的电解工艺参数为抛光电压50V，电解液流量20mL/s，抛光功夫50s。参与铵盐能够减缓HF的侵蚀作用，使整个电解抛光过程越发可控，且其抛光成效、效能和可沉复性都远好于机械抛光/侵蚀。

(2)进行电解抛光时，试样表表粗糙杜爪较低，建议选取1000号砂纸打磨试样。这是由于更好的初始表表质量可能提高电解抛光效能，不易产生过侵蚀景象，得到更好的电解抛光表表质量。

(3)本工作所得电解液配方不局限于工业纯钛TA2的电解抛光，通过调整相应电解抛光参数，理论上能够电抛所有迪胙合金资料。

(4)电解抛光因金属资料材质和状态的分歧，相适应的电解抛光液和电解参数也不一样。因而，需进行大量的试验工作获得原始数据，并对数据进行分类和筛选，确定相适应的电解抛光/侵蚀规范。

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（注，原文标题：工业纯钛TA2的电解抛光_侵蚀工艺）