一種用于鈦合金電解加工的非水基電解液及其制備方法
【專利摘要】本發明公開了一種用于鈦合金電解加工的非水基電解液，原料組分及其質量百分比含量為：氟化氫銨粉末5%～9%，氯化銨粉末2%～5%，甲酰胺溶劑86%～93%。具體制備方法：按照氟化氫銨粉末5%～9%，氯化銨粉末2%～6%，甲酰胺溶劑86%～93%的化學計量比分別精確稱取氟化氫銨粉末、氯化銨粉末和甲酰胺溶劑，混合均勻氟化氫銨粉末和氯化銨粉末得到混合粉末；在甲酰胺溶劑中添加所得的混合粉末，進行攪拌，使粉末完全溶解，即制備得到用于鈦合金電解加工所需的非水基電解液。該非水基電解液可用于鈦合金的電解加工，相比傳統水基電解液，能獲得更為光亮的加工表面并解決鈦合金電解過程中存在的雜散點蝕等問題。
【專利說明】—種用于鈦合金電解加工的非水基電解液及其制備方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種非水基電解液及其制備方法，特別涉及一種用于鈦合金電解加工的非水基電解液及其制備方法。
【背景技術】
[0002]由于鈦合金具有比重小、強度高及耐腐蝕等優點，在航空航天工業中逐漸得到了廣泛應用。但鈦合金是一種難切削材料，其切削加工性能是介于難切削的耐高溫鎳基合金和易于加工的鋁合金之間。隨著鈦合金在航空航天產品中愈來愈多的應用，其加工問題也愈來愈成為關鍵技術。而解決鈦合金加工難題的重要途徑之一就是采用電解加工技術。
[0003]電解加工又稱電化學加工(Electrochemical Machining — ECM),是基于電解過程的陽極溶解原理，同時借助預先成型的陰極，將工件按照一定的形狀和尺寸加工成型的工藝方法。在加工過程中，極間通以低電壓、高電流密度的直流電或脈沖電流，同時通以高速流動的電解液。陰極工具以一定的速度進給，以維持電極間的恒定小間隙。陽極工件則遵循法拉第定律，按照工具陰極的形狀不斷溶解，直到工件的形狀和尺寸均達到所需的加工要求為止。電解加工是一種非接觸式加工，該加工方式不受被加工材料的強度、硬度、韌性的限制，幾乎可以加工所有的導電材料，加工后工件材料的微觀組織基本不發生變化。因此，它常用于加工硬質合金、高溫合金、淬火鋼、不銹鋼等難切削加工材料以及薄壁、易變形工件。對難加工材料以及復雜形狀工件的批量加工時，電解加工是一種低成本的工藝。
[0004]由于鈦合金屬于自鈍性很強的金屬，在電解加工時，其表面容易形成鈍化膜而使分解電壓增高，導致鈦合金的電解加工困難，從而存在加工過程不穩定，工件加工表面質量差以及雜散點蝕等問題。而突破這一障礙的關鍵就是研制出適合于鈦合金的電解液。
[0005]傳統的鈦合金電解加工均是采用中性水質電解液進行加工，由于化學鈍化及電化學鈍化，在鈦合金的表面形成了明顯的鈍化膜，從而使得加工后的鈦合金工件表面膜相對于加工前的表面膜厚很多。由于這種鈍化膜與鈦合金基體結合牢固而且極為致密，從而使得鈦合金工件在電解過程中導電性較低，對電解過程帶來極為不利的影響。因此，一般通用的水基電解液就不適用于鈦合金的電解加工，如常用的NaN03*NaCl等電解液對鈦合金就不合適。因此，選擇合適的電解液對提高鈦合金電解加工的穩定性及表面質量具有重要的意義。
[0006]近年來，非水基電解液受到了越來越多的重視，國際上對金屬材料在非水基電解液中的陽極溶解有了更多的探索和研究。鑒此，本發明針對鈦合金的加工，研制出適合于鈦合金電解加工的非水基電解液，從而解決鈦合金在電解加工過程中出現的加工過程不穩定、雜散點蝕等關鍵技術問題。
【發明內容】
[0007]本發明的目的是，提供一種用于鈦合金電解加工的非水基電解液，解決現有電解液在鈦合金電解加工過程不穩定、加工表面出現雜散點蝕和加工表面光整度差等問題。本發明的另一個目的是提供這種用于鈦合金電解加工的非水基電解液的制備方法。
[0008]可用作電解液的有機溶劑有很多，如甲酰胺、乙醇、甲醇等。相比較而言，由于甲酰胺可以溶解許多種無機鹽和極性有機物，其溶液具有較高的電導率，因此，甲酰胺是一種良好的溶劑。本發明中就選用甲酰胺作為非水基電解液的溶劑，進行電解液的制備。
[0009]本發明用于鈦合金電解加工的非水基電解液，其原料組分及其質量百分比含量分別為:氟化氫銨粉末5%?9%，氯化銨粉末2%?5%，甲酰胺溶劑86%?93%。
[0010]本發明優選的原料組分及其質量百分比含量分別為:氟化氫銨粉末5%，氯化銨粉末2%，甲酰胺溶劑93%。
[0011]本發明優選的原料組分及其質量百分比含量分別為:氟化氫銨粉末9%，氯化銨粉末5%，甲酰胺溶劑86%。
[0012]用于鈦合金電解加工的非水基電解液的制備方法，包括如下步驟:
[0013](I)按照氟化氫銨粉末5%?9%，氯化銨粉末2%?6%，甲酰胺溶劑86%?93%的化學計量比分別稱取氟化氫銨粉末、氯化銨粉末和甲酰胺溶劑，混合均勻氟化氫銨粉末和氯化銨粉末得到混合粉末；
[0014](2)在甲酰胺溶劑中添加步驟(I)所得的混合粉末，進行攪拌，使粉末完全溶解，SP制備得到用于鈦合金電解加工的非水基電解液。
[0015]本發明的有益效果是，本發明的原材料成本低廉，制備過程簡單，加工效果良好，可用于航空航天領域等領域中鈦合金零部件材料的電解加工。所制備的非水基電解液可用于鈦合金的電解加工，相比傳統水基電解液，能獲得更為光亮的加工表面并解決鈦合金電解過程中存在的雜散點蝕等問題。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0016]圖1為實施例1得到的鈦合金的電解加工表面；
[0017]圖2為實施例2得到的鈦合金的電解加工表面；
[0018]圖3為實施例3得到的鈦合金的電解加工表面。
【具體實施方式】
[0019]下面結合附圖及實施例對本發明技術方案及其有益效果作進一步說明。
[0020]實施例1
[0021](I)稱取氟化氫銨粉末0.9kg、氯化銨粉末0.5kg和甲酰胺溶劑8.6kg，將氟化氫銨粉末和氯化銨粉末混合均勻。
[0022]( 2)將步驟(I)的混合粉末倒入盛有甲酰胺溶劑的電解槽中，對電解槽中的粉末進行充分攪拌，直至粉末完全溶解，制得電解液。
[0023]通過該電解液進行厚度為2_鈦合金板材的加工試驗，鈦合金板材在I分鐘的電解加工時間內，將鈦合金板材的厚度加工至1.5mm,其加工表面光亮，粗糙度達到0.4 μ m，無雜散點蝕現象，加工精度高，可以基本復制加工陰極的形狀，加工后的鈦合金表面如圖1所示。
[0024]實施例2
[0025](I)稱取氟化氫銨粉末0.5kg、氯化銨粉末0.2kg和甲酰胺溶劑9.3kg，將氟化氫銨粉末和氯化銨粉末混合均勻。
[0026]( 2)將步驟(I)的混合粉末倒入盛有甲酰胺溶劑的電解槽中，對電解槽中的粉末進行充分攪拌，直至粉末完全溶解，制得電解液。
[0027]通過該電解液進行厚度為2mm鈦合金板材的加工試驗,鈦合金板材在1.5分鐘的電解加工時間內，將鈦合金板材的厚度加工至1.5mm，其加工表面光亮，粗糙度達到
0.45 μ m，無雜散點蝕現象，加工精度高，可以基本復制加工陰極的形狀，加工后的鈦合金表面如圖2所示。
[0028]實施例3
[0029](I)稱取氟化氫銨粉末0.9kg、氯化銨粉末0.4kg和甲酰胺溶劑8.7kg，將氟化氫銨粉末和氯化銨粉末混合均勻。
[0030]( 2)將步驟(I)的混合粉末倒入盛有甲酰胺溶劑的電解槽中，對電解槽中的粉末進行充分攪拌，直至粉末完全溶解，制得電解液。
[0031 ] 通過該電解液進行厚度為2_鈦合金板材的加工試驗，鈦合金板材在3分鐘的電解加工時間內，將鈦合金板材的厚度加工至1.5mm，其加工表面光亮，粗糙度達到0.5μπι，無雜散點蝕現象，加工精度高，可以基本復制加工陰極的形狀，加工后的鈦合金表面如圖3所示。
[0032]采用通用的水基電解液對鈦合金進行電解加工對比，采用6%NaN03+2.2%NaCl電解液電解加工，工件表面的粗糙度為0.63 μ m ;采用5%NaC103+3%NaCl電解液電解加工，工件表面粗糙度為0.63 μ m ;采用4%NaBr+4%NaCl電解液電解加工，工件表面粗糙度為1.25 μ m ;采用15%NaCl電解液電解加工，工件表面粗糙度為2.5 μ m。由此可見，傳統的水基電解液電解加工后，工件表面粗糙度均優于采用本發明的非水基電解液所加工工件，并且工件表面的雜散點蝕現象也明顯減少。
【權利要求】
1.一種用于鈦合金電解加工的非水基電解液，其特征在于:原料組分及其質量百分比含量分別為:氟化氫銨粉末5%?9%，氯化銨粉末2%?5%，甲酰胺溶劑86%?93%。
2.根據權利要求1所述的用于鈦合金電解加工的電解液，其特征在于:原料組分及其質量百分比含量分別為:氟化氫銨粉末5%，氯化銨粉末2%，甲酰胺溶劑93%。
3.根據權利要求1所述的用于鈦合金電解加工的電解液，其特征在于:原料組分及其質量百分比含量分別為:氟化氫銨粉末9%，氯化銨粉末5%，甲酰胺溶劑86%。
4.一種用于鈦合金電解加工的非水基電解液的制備方法，其特征在于，包括如下步驟: (1)按照氟化氫銨粉末5%?9%，氯化銨粉末2%?6%，甲酰胺溶劑86%?93%的化學計量比分別稱取氟化氫銨粉末、氯化銨粉末和甲酰胺溶劑，混合均勻氟化氫銨粉末和氯化銨粉末得到混合粉末； (2)在甲酰胺溶劑中添加步驟(I)所得的混合粉末，進行攪拌，使粉末完全溶解，得到用于鈦合金電解加工的非水基電解液。
【文檔編號】B23H3/08GK103990874SQ201410155801
【公開日】2014年8月20日 申請日期:2014年4月18日 優先權日:2014年4月18日
【發明者】羅震, 侯賢忠, 敖三三, 侯可欣 申請人:張家港華寶機械制造有限公司