Com polir químicament aliatges de titani
Els aliatges de titani s’utilitzen àmpliament en aeroespacial, dispositius mèdics i fabricació de gamma alta a causa de la seva gran resistència, resistència a la corrosió i biocompatibilitat. No obstant això, les capes d'òxid de superfície i els defectes de processament sovint donen lloc a un acabat deficient, comprometent tant el rendiment com l'estètica. El poliment químic dissol selectivament les protuberàncies de superfície microscòpiques, aconseguint un acabat semblant a un mirall a temperatura ambient sense necessitat d’equips complexos, cosa que la converteix en una tecnologia clau per al tractament de la superfície d’aliatge de titani.
Els principis bàsics del poliment químic: dissolució selectiva i anivellament de superfície
L’essència del poliment químic és utilitzar una reacció redox per dissoldre les protuberàncies microscòpiques a la superfície d’aliatge de titani molt més ràpidament que les zones empotrades. Per exemple, en una barreja d’àcid hidrofluòric (HF) i àcid nítric (HNO₃), HF dissol la pel·lícula d’òxid de superfície (TIO₂), mentre que l’àcid nítric manté l’estabilitat de la solució mitjançant l’oxidació, evitant una corrosió excessiva. Durant aquesta reacció, es forma una pel·lícula de passivació enganxosa a la superfície. El seu gruix desigual dóna lloc a una densitat de corrent variable: la pel·lícula és més fina en les protuberàncies i es dissol més ràpidament, mentre que la pel·lícula és més gruixuda en zones empotrades i es dissol més lentament. Aquest mecanisme "autorregulant" suavitza gradualment la superfície, aconseguint en última instància un acabat similar al mirall. Les dades experimentals mostren que a 20-35 graus, el titani pur (TA1) es pot tractar amb una barreja HF-Hno₃ durant 20-60 segons per reduir la seva rugositat superficial de RA 3,2μm a RA per sota de RA, sense el risc d’embrittlement d’hidrogen. En canvi, mentre que el polit mecànic pot eliminar ràpidament la capa d’òxid, és propens a les rascades i a les concentracions d’estrès. El polit químic, en canvi, aconsegueix un processament no destructiu i és particularment adequat per a parts estructurals complexes.
Procés de poliment químic: des del pretractament fins al post-tractament
Pretractament: Desgreix i neteja
Les superfícies d’aliatge de titani sovint conserven contaminants com ara tallar líquids i empremtes dactilars. Per tant, s’han de netejar ultrasònicament amb un dissolvent orgànic (com l’acetona) durant 10 minuts, seguit d’un esbandit d’aigua desionitzat.
Preparació de solució de polit químic
Una fórmula comuna és HF (40%): hno₃ (65%): H₂o=1: 3: 6 (proporció de volum) o un agent de polit de titani especialitzat (com Q/Ys.406). Notes durant la preparació:
Control de la temperatura: la temperatura de la solució de poliment s’ha de mantenir entre 20-45 graus. Una temperatura massa alta accelerarà la descomposició de l’àcid nítric i produirà fum groc; Una temperatura massa baixa donarà lloc a una velocitat de reacció insuficient.
Selecció de contenidors: es prefereixen PE, PP o PVC. Eviteu els contenidors metàl·lics que puguin provocar reaccions laterals.
Mètode d’agitació: utilitzeu l’agitació magnètica o l’agitació d’aire per assegurar la uniformitat de la solució i evitar la concentració excessiva localitzada.
Control del procés de polit
Submergeix la peça en la solució de poliment durant un temps ajustat segons el gruix de la capa d'òxid (10-20 segons per a capes primes, 30-90 segons per a capes gruixudes). Els punts de funcionament clau inclouen:
Monitorització dinàmica: comproveu la concentració de solucions cada 5-10 tramitats processades. Reposeu la solució d'estoc si el consum de HF és massa ràpid.
Espai entre les peces de treball: Eviteu l’apilament tancat per evitar un sobreescalfament localitzat que pugui fer que la solució bulli.
Mesures d’emergència: si apareixen taques negres a la superfície de la peça, traieu la peça immediatament i torneu a preparar la solució de polit.
Post-tractament: neteja i passivació
Després del polit, esbandiu amb aigua desionitzada durant 3 minuts i després submergiu-vos en un agent passivador de titani (com una solució fosfat) durant 3-5 minuts per formar una pel·lícula d’òxid dens i millorar la resistència a la corrosió.
A través d’aquests passos, podem polir químicament aliatges de titani, donant lloc a una superfície més suau i brillant. A la pràctica, és important controlar detingudament la concentració i la temperatura de la solució de polit per evitar una concentració excessiva o baixa temperatura, cosa que pot afectar l’efecte de polit. A més, el temps de poliment depèn del material i de la condició de la superfície d'aliatge de titani. Generalment es recomana realitzar un nombre reduït de proves per obtenir una comprensió precisa del temps de polit.
