一种化铣溶液及其化铣方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于航空航天技术领域，尤其是涉及一种化铣溶液及其化铣方法。
【背景技术】
[0002] 在航空航天领域内，化学铣切工艺（简称化铣）具有十分重要的地位，对于表面形 状复杂、不易机加工的零件，采用化铣的工艺方法能够达到加工目的。此外由于化铣工艺不 存在切削应力，对于厚度较薄、机加工容易变形的零件，采用化铣工艺具有很好的适应型。
[0003] 如果铝材料纯度很高或微观组织均匀，反应在整个表面缓慢而均匀地进行，化铣 产品会有均匀的腐蚀速度和理想的表面粗糙度。而实际生产中使用的铝合金含有强化性能 的合金元素，特别是电极电位较正的金属元素（如2219材料中的铜元素），在溶液中会使 晶粒和晶界形成腐蚀微电池，会加快化学腐蚀速度，并形成不均匀腐蚀。采用传统的化铣溶 液，即Na0H90~180g/L，Al3+30~90g/L对2219铝合金进行化学铣切，其表面均出现或多 或少的粗糙和桔皮现象（可参见附图1)，影响产品的外观和后续加工。
[0004] 本申请的发明人在实验中同时发现，热处理对2219材料化铣表面质量有着明显 影响，未经热处理的材料粗糙度小于经过热处理的材料；此外，对于经过机械加工的2219 材料，经过化铣后，其表面出现的粗糙现象不是存在于整个材料上，而是有规律的分布在变 形量较大的区域。也就是说，在铝合金材料晶粒比较细时，不均匀腐蚀造成的表面粗糙是可 以接受的，但在材料某个特定热处理状态或机械加工状态下，晶粒变得粗大，不均匀腐蚀造 成的表面粗糙就会影响表面质量，这种情况在铝铜系合金材料的化铣中犹为明显。
【发明内容】
[0005] 本发明要解决的问题是针对铝合金材料在化铣过程中出现的表面粗糙问题，提供 一种化铣溶液，使用该溶液对铝合金，尤其是2219铝合金材料进行化学铣切，其能够显著 改善其表面出现的粗糙和桔皮问题，使得铣切后的材料能够达到使用要求。
[0006] 为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：
[0007] -种化铣溶液，该化铣溶液含有如下组分：NaOH，A13+，硫化钠，硫代硫酸钠，酒石酸 钾钠，溶剂为水。
[0008] 优选的，该化铣溶液含有如下组分：NaOH 90~180g/L，Al3+30~90g/L，硫化钠 20~30g/L，硫代硫酸钠8~10g/L，酒石酸钾钠8~10g/L，溶剂为水。
[0009] 更优选的，化铣溶液含有如下组分：NaOH 120~150g/L，Al3+30g/L，硫化钠 30g/L， 硫代硫酸钠 l〇g/L，酒石酸钾钠 10g/L，溶剂为水。
[0010] 本发明还提供了上述任意一种化铣溶液的制备方法，先将纯铝和NaOH加入溶剂 水中，然后加入酒石酸钾钠和硫代硫酸钠，均匀搅拌后，加热至50°C，加入硫化钠，搅拌均 匀。
[0011] 本发明还提供了使用上述任意一种化铣溶液对工件进行化学铣切的方法，（1)将 工件在碱液中去除包铝层，然后在工件表面刷保护胶并烘干，后将工件与模具贴合固定，除 去需要进行铣切部位的保护胶裸露出待铣切部位；(2)将工件放入化铣溶液中进行铣切处 理；（3)铣切结束后，将工件放入硝酸槽液中除去工件表面的黑色物质。
[0012] 优选的，所述工件的材质为2219铝合金。
[0013] 更优选的，所述工件经过机械加工和/或至少一次时效处理。
[0014] 优选的，步骤⑵中，铣切温度为60-100°C，铣切深度为3~4mm，化铣速度为 0· 2 ~0· 3mm/s〇
[0015] 本发明具有的优点和积极效果是：本发明成功减少了高铜含量铝合金，尤其是 2219铝合金的表面粗糙问题，工件经过该化铣溶液处理后，表面光滑，未出现桔皮，表面粗 糙度能够达到要求；此外，该溶液配制简单易行，溶液性质稳定。
【附图说明】
[0016] 图1是使用现有槽液化铣后的效果图。
【具体实施方式】
[0017] 下面结合具体实施例对本发明进行进一步的说明。
[0018] 以下实施例中涉及的试件的材质是2219铝合金，试件是经过一次时效处理（处理 温度为170±5°C，处理时间18h)，且冲压成型的瓜瓣。
[0019] 以下各实施例中化铣溶液的配制方法相同：将NaOH和铝锭加入水中，然后加入酒 石酸钾钠和硫代硫酸钠，均匀搅拌后加热槽液温度至50°C，然后加入硫化钠，边添加边搅拌 至相应浓度，然后加热槽液温度至工作温度，进行化铣操作。
[0020] 以下各实施例中化学铣切的方法相同：⑴将工件在碱液中去除包铝层，然后 在工件表面刷保护胶并烘干，后将工件与模具贴合固定，除去需要进行铣切部位的保护 胶裸露出待铣切部位；（2)将工件放入化铣溶液中进行铣切处理，具体的，铣切温度为 60-100 °C，铣切深度为3~4mm，化铣速度为0. 2~0. 3mm/s ; (3)铣切结束后，将工件放入 硝酸槽液中除去工件表面的黑色物质。
[0021] 实施例1~3
[0022] 各实施例的槽液成分如下表所示：
[0023]
[0024] 实验结果如下表所示：
[0025]
[0026] 实施例4
[0027] 化铣溶液配方：NaOH 120~150g/L，Al3+30g/L，酒石酸钾钠 10g/L，硫代硫酸钠 l〇g/L，硫化钠 30g/L。
[0028] 采用上述配方进行了两组平行试验，试验结果如下表所示：
[0029]
[0030] 瓜瓣经过化铣后均未出现粗糙现象，且表面光滑，未出现桔皮，表面粗糙度经过对 比达到了 Ra6. 3。
[0031] 以上对本发明的4个实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施 例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进 等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。
【主权项】
1. 一种化铣溶液，其特征在于：该化铣溶液含有如下组分：NaOH，Al3+，硫化钠，硫代硫 酸钠，酒石酸钾钠，溶剂为水。2. 根据权利要求1所述的化铣溶液，其特征在于：该化铣溶液含有如下组分：NaOH 90~180g/L，Al3+30~90g/L，硫化钠20~30g/L，硫代硫酸钠8~10g/L，酒石酸钾钠8~ l〇g/L，溶剂为水。3. 根据权利要求2所述的化铣溶液，其特征在于：该化铣溶液含有如下组分：NaOH 120~150g/L，Al3+30g/L，硫化钠30g/L，硫代硫酸钠10g/L，酒石酸钾钠10g/L，溶剂为水。4. 权利要求1-3任一所述的化铣溶液的制备方法，其特征在于：先将纯铝和NaOH加入 溶剂水中，然后加入酒石酸钾钠和硫代硫酸钠，均匀搅拌后，加热至50°C，加入硫化钠，搅拌 均匀。5. 使用权利要求1-3任一所述的化铣溶液进行化铣的方法，其特征在于：（1)将工件在 碱液中去除包铝层，然后在工件表面刷保护胶并烘干，后将工件与模具贴合固定，除去需要 进行铣切部位的保护胶裸露出待铣切部位；（2)将工件放入化铣溶液中进行铣切处理；（3) 铣切结束后，将工件放入硝酸槽液中除去工件表面的黑色物质。6. 根据权利要求5所述的方法，其特征在于：所述工件的材质为2219铝合金。7. 根据权利要求6所述的方法，其特征在于：所述工件经过机械加工和/或至少一次 时效处理。8. 根据权利要求6或7所述的方法，其特征在于：步骤⑵中，铣切温度为60-KKTC， 铣切深度为3~4mm，化铣速度为0. 2~0. 3mm/s。
【专利摘要】本发明提供一种化铣溶液及其化铣方法，该化铣溶液含有如下组分：NaOH，Al3+，硫化钠，硫代硫酸钠，酒石酸钾钠，溶剂为水，采用该溶液对工件进行化铣处理，能够成功减少高铜含量铝合金，尤其是2219铝合金的表面粗糙问题，工件经过该化铣溶液处理后，表面光滑，未出现桔皮，表面粗糙度能够达到要求；此外，该溶液配制简单易行，溶液性质稳定。
【IPC分类】C23F1/36, C23F1/04
【公开号】CN104928679
【申请号】CN201510396015
【发明人】刘宝军, 邹松华, 张学义, 姚妍, 霍岩, 史楠楠, 钱明, 李笑亮, 孟杰, 任广贺
【申请人】天津航天长征火箭制造有限公司, 中国运载火箭技术研究院
【公开日】2015年9月23日
【申请日】2015年7月8日