一种用于钛合金电解加工的非水基电解液及其制备方法
【专利摘要】本发明公开了一种用于钛合金电解加工的非水基电解液，原料组分及其质量百分比含量为：氟化氢铵粉末5%～9%，氯化铵粉末2%～5%，甲酰胺溶剂86%～93%。具体制备方法：按照氟化氢铵粉末5%～9%，氯化铵粉末2%～6%，甲酰胺溶剂86%～93%的化学计量比分别精确称取氟化氢铵粉末、氯化铵粉末和甲酰胺溶剂，混合均匀氟化氢铵粉末和氯化铵粉末得到混合粉末；在甲酰胺溶剂中添加所得的混合粉末，进行搅拌，使粉末完全溶解，即制备得到用于钛合金电解加工所需的非水基电解液。该非水基电解液可用于钛合金的电解加工，相比传统水基电解液，能获得更为光亮的加工表面并解决钛合金电解过程中存在的杂散点蚀等问题。
【专利说明】—种用于钛合金电解加工的非水基电解液及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种非水基电解液及其制备方法，特别涉及一种用于钛合金电解加工的非水基电解液及其制备方法。
【背景技术】
[0002]由于钛合金具有比重小、强度高及耐腐蚀等优点，在航空航天工业中逐渐得到了广泛应用。但钛合金是一种难切削材料，其切削加工性能是介于难切削的耐高温镍基合金和易于加工的铝合金之间。随着钛合金在航空航天产品中愈来愈多的应用，其加工问题也愈来愈成为关键技术。而解决钛合金加工难题的重要途径之一就是采用电解加工技术。
[0003]电解加工又称电化学加工(Electrochemical Machining — ECM),是基于电解过程的阳极溶解原理，同时借助预先成型的阴极，将工件按照一定的形状和尺寸加工成型的工艺方法。在加工过程中，极间通以低电压、高电流密度的直流电或脉冲电流，同时通以高速流动的电解液。阴极工具以一定的速度进给，以维持电极间的恒定小间隙。阳极工件则遵循法拉第定律，按照工具阴极的形状不断溶解，直到工件的形状和尺寸均达到所需的加工要求为止。电解加工是一种非接触式加工，该加工方式不受被加工材料的强度、硬度、韧性的限制，几乎可以加工所有的导电材料，加工后工件材料的微观组织基本不发生变化。因此，它常用于加工硬质合金、高温合金、淬火钢、不锈钢等难切削加工材料以及薄壁、易变形工件。对难加工材料以及复杂形状工件的批量加工时，电解加工是一种低成本的工艺。
[0004]由于钛合金属于自钝性很强的金属，在电解加工时，其表面容易形成钝化膜而使分解电压增高，导致钛合金的电解加工困难，从而存在加工过程不稳定，工件加工表面质量差以及杂散点蚀等问题。而突破这一障碍的关键就是研制出适合于钛合金的电解液。
[0005]传统的钛合金电解加工均是采用中性水质电解液进行加工，由于化学钝化及电化学钝化，在钛合金的表面形成了明显的钝化膜，从而使得加工后的钛合金工件表面膜相对于加工前的表面膜厚很多。由于这种钝化膜与钛合金基体结合牢固而且极为致密，从而使得钛合金工件在电解过程中导电性较低，对电解过程带来极为不利的影响。因此，一般通用的水基电解液就不适用于钛合金的电解加工，如常用的NaN03*NaCl等电解液对钛合金就不合适。因此，选择合适的电解液对提高钛合金电解加工的稳定性及表面质量具有重要的意义。
[0006]近年来，非水基电解液受到了越来越多的重视，国际上对金属材料在非水基电解液中的阳极溶解有了更多的探索和研究。鉴此，本发明针对钛合金的加工，研制出适合于钛合金电解加工的非水基电解液，从而解决钛合金在电解加工过程中出现的加工过程不稳定、杂散点蚀等关键技术问题。
【发明内容】
[0007]本发明的目的是，提供一种用于钛合金电解加工的非水基电解液，解决现有电解液在钛合金电解加工过程不稳定、加工表面出现杂散点蚀和加工表面光整度差等问题。本发明的另一个目的是提供这种用于钛合金电解加工的非水基电解液的制备方法。
[0008]可用作电解液的有机溶剂有很多，如甲酰胺、乙醇、甲醇等。相比较而言，由于甲酰胺可以溶解许多种无机盐和极性有机物，其溶液具有较高的电导率，因此，甲酰胺是一种良好的溶剂。本发明中就选用甲酰胺作为非水基电解液的溶剂，进行电解液的制备。
[0009]本发明用于钛合金电解加工的非水基电解液，其原料组分及其质量百分比含量分别为:氟化氢铵粉末5%?9%，氯化铵粉末2%?5%，甲酰胺溶剂86%?93%。
[0010]本发明优选的原料组分及其质量百分比含量分别为:氟化氢铵粉末5%，氯化铵粉末2%，甲酰胺溶剂93%。
[0011]本发明优选的原料组分及其质量百分比含量分别为:氟化氢铵粉末9%，氯化铵粉末5%，甲酰胺溶剂86%。
[0012]用于钛合金电解加工的非水基电解液的制备方法，包括如下步骤:
[0013](I)按照氟化氢铵粉末5%?9%，氯化铵粉末2%?6%，甲酰胺溶剂86%?93%的化学计量比分别称取氟化氢铵粉末、氯化铵粉末和甲酰胺溶剂，混合均匀氟化氢铵粉末和氯化铵粉末得到混合粉末；
[0014](2)在甲酰胺溶剂中添加步骤(I)所得的混合粉末，进行搅拌，使粉末完全溶解，SP制备得到用于钛合金电解加工的非水基电解液。
[0015]本发明的有益效果是，本发明的原材料成本低廉，制备过程简单，加工效果良好，可用于航空航天领域等领域中钛合金零部件材料的电解加工。所制备的非水基电解液可用于钛合金的电解加工，相比传统水基电解液，能获得更为光亮的加工表面并解决钛合金电解过程中存在的杂散点蚀等问题。
【专利附图】
【附图说明】
[0016]图1为实施例1得到的钛合金的电解加工表面；
[0017]图2为实施例2得到的钛合金的电解加工表面；
[0018]图3为实施例3得到的钛合金的电解加工表面。
【具体实施方式】
[0019]下面结合附图及实施例对本发明技术方案及其有益效果作进一步说明。
[0020]实施例1
[0021](I)称取氟化氢铵粉末0.9kg、氯化铵粉末0.5kg和甲酰胺溶剂8.6kg，将氟化氢铵粉末和氯化铵粉末混合均匀。
[0022]( 2)将步骤(I)的混合粉末倒入盛有甲酰胺溶剂的电解槽中，对电解槽中的粉末进行充分搅拌，直至粉末完全溶解，制得电解液。
[0023]通过该电解液进行厚度为2_钛合金板材的加工试验，钛合金板材在I分钟的电解加工时间内，将钛合金板材的厚度加工至1.5mm,其加工表面光亮，粗糙度达到0.4 μ m，无杂散点蚀现象，加工精度高，可以基本复制加工阴极的形状，加工后的钛合金表面如图1所示。
[0024]实施例2
[0025](I)称取氟化氢铵粉末0.5kg、氯化铵粉末0.2kg和甲酰胺溶剂9.3kg，将氟化氢铵粉末和氯化铵粉末混合均匀。
[0026]( 2)将步骤(I)的混合粉末倒入盛有甲酰胺溶剂的电解槽中，对电解槽中的粉末进行充分搅拌，直至粉末完全溶解，制得电解液。
[0027]通过该电解液进行厚度为2mm钛合金板材的加工试验,钛合金板材在1.5分钟的电解加工时间内，将钛合金板材的厚度加工至1.5mm，其加工表面光亮，粗糙度达到
0.45 μ m，无杂散点蚀现象，加工精度高，可以基本复制加工阴极的形状，加工后的钛合金表面如图2所示。
[0028]实施例3
[0029](I)称取氟化氢铵粉末0.9kg、氯化铵粉末0.4kg和甲酰胺溶剂8.7kg，将氟化氢铵粉末和氯化铵粉末混合均匀。
[0030]( 2)将步骤(I)的混合粉末倒入盛有甲酰胺溶剂的电解槽中，对电解槽中的粉末进行充分搅拌，直至粉末完全溶解，制得电解液。
[0031 ] 通过该电解液进行厚度为2_钛合金板材的加工试验，钛合金板材在3分钟的电解加工时间内，将钛合金板材的厚度加工至1.5mm，其加工表面光亮，粗糙度达到0.5μπι，无杂散点蚀现象，加工精度高，可以基本复制加工阴极的形状，加工后的钛合金表面如图3所示。
[0032]采用通用的水基电解液对钛合金进行电解加工对比，采用6%NaN03+2.2%NaCl电解液电解加工，工件表面的粗糙度为0.63 μ m ;采用5%NaC103+3%NaCl电解液电解加工，工件表面粗糙度为0.63 μ m ;采用4%NaBr+4%NaCl电解液电解加工，工件表面粗糙度为1.25 μ m ;采用15%NaCl电解液电解加工，工件表面粗糙度为2.5 μ m。由此可见，传统的水基电解液电解加工后，工件表面粗糙度均优于采用本发明的非水基电解液所加工工件，并且工件表面的杂散点蚀现象也明显减少。
【权利要求】
1.一种用于钛合金电解加工的非水基电解液，其特征在于:原料组分及其质量百分比含量分别为:氟化氢铵粉末5%?9%，氯化铵粉末2%?5%，甲酰胺溶剂86%?93%。
2.根据权利要求1所述的用于钛合金电解加工的电解液，其特征在于:原料组分及其质量百分比含量分别为:氟化氢铵粉末5%，氯化铵粉末2%，甲酰胺溶剂93%。
3.根据权利要求1所述的用于钛合金电解加工的电解液，其特征在于:原料组分及其质量百分比含量分别为:氟化氢铵粉末9%，氯化铵粉末5%，甲酰胺溶剂86%。
4.一种用于钛合金电解加工的非水基电解液的制备方法，其特征在于，包括如下步骤: (1)按照氟化氢铵粉末5%?9%，氯化铵粉末2%?6%，甲酰胺溶剂86%?93%的化学计量比分别称取氟化氢铵粉末、氯化铵粉末和甲酰胺溶剂，混合均匀氟化氢铵粉末和氯化铵粉末得到混合粉末； (2)在甲酰胺溶剂中添加步骤(I)所得的混合粉末，进行搅拌，使粉末完全溶解，得到用于钛合金电解加工的非水基电解液。
【文档编号】B23H3/08GK103990874SQ201410155801
【公开日】2014年8月20日 申请日期:2014年4月18日 优先权日:2014年4月18日
【发明者】罗震, 侯贤忠, 敖三三, 侯可欣 申请人:张家港华宝机械制造有限公司