鈦及鈦合金具有強(qiáng)度高、密度小、耐腐蝕等優(yōu)點(diǎn)，因此被廣泛應(yīng)用于航空航天、海軍裝備、船舶、海洋資源開(kāi)發(fā)和石油化工等領(lǐng)域。目前，鈦及鈦合金的加工方法主要為機(jī)械加工，與傳統(tǒng)的金屬材料相比，鈦及鈦合金的機(jī)械加工性能較差，如導(dǎo)熱系數(shù)低導(dǎo)致磨削溫度高，磨削比很低，彈性模量低，化學(xué)活化性強(qiáng)，表面質(zhì)量不易保證，容易出現(xiàn)零件變形、應(yīng)力集中，無(wú)法保證尺寸要求等，機(jī)械加工性能較差是長(zhǎng)期以來(lái)困擾鈦合金加工的主要問(wèn)題之一。
化學(xué)銑切是一種腐蝕加工方法，它依靠化學(xué)溶液腐蝕溶解金屬表面實(shí)現(xiàn)加工目的，為飛機(jī)及船舶用鈦合金結(jié)構(gòu)和零件的加工及維修提供了一種有效的方法。也有研究者采用化學(xué)銑切來(lái)減輕發(fā)動(dòng)機(jī)鈦合金葉片、機(jī)匣等結(jié)構(gòu)件的質(zhì)量。
從19世紀(jì)60年代開(kāi)始，前蘇聯(lián)、美國(guó)、法國(guó)和英國(guó)等國(guó)家陸續(xù)開(kāi)展了鈦及鈦合金化學(xué)銑切加工、維修研究。1978年，COGGINS等公開(kāi)了一種由氫氟酸、硝酸、羧酸衍生物及苯甲酸鈉組成的鈦合金化學(xué)銑切的加工溶液（化學(xué)銑切液），用該溶液進(jìn)行化學(xué)銑切時(shí)，吸氫量很少且銑切均勻。
在早期鈦及鈦合金化學(xué)銑切加工中，常采用HNO3-H2CrO4型化學(xué)銑切液，后來(lái)采用HF-H2CrO4型化學(xué)銑切液，但是由于H2CrO4具有成本高、污染嚴(yán)重、加工件易產(chǎn)生氫脆等缺點(diǎn)，逐漸被棄用。國(guó)內(nèi)研究人員開(kāi)發(fā)了HF型化學(xué)銑切液，該化學(xué)銑切液適用于加工過(guò)程中含氫量幾乎不發(fā)生明顯變化的金屬材料，如商業(yè)用純鈦、Ti-25Cu等。HF-HNO3型化學(xué)銑切液是目前應(yīng)用比較普遍的化學(xué)銑切液，硝酸作為化學(xué)銑切中的氧化劑，在提高金屬表面光亮度的同時(shí)，也能避免氫脆。
化學(xué)銑切液的成分與作用
鈦合金化學(xué)銑切液主要由腐蝕劑、氧化劑、添加劑、緩蝕劑和表面活性劑等組成。以常用的HF-HNO3型化學(xué)銑切液為例進(jìn)行說(shuō)明：由于鈦及鈦合金與空氣接觸會(huì)生成具有良好耐腐蝕性能的氧化層，故以具有強(qiáng)腐蝕性的HF為腐蝕劑；HNO3作為氧化劑可氧化氫氣，防止氫脆對(duì)基體造成傷害，同時(shí)可以降低化學(xué)銑切面的表面粗糙度。
●添加劑
在鈦合金化學(xué)銑切過(guò)程中，除了必要的腐蝕劑和氧化劑之外，還需要添加必要的添加劑。添加劑可以起到降低鈦合金的吸氫量、提高化學(xué)銑切表面質(zhì)量、抑制有毒氣體等作用。如化學(xué)銑切過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生有毒的氮氧化物氣體，一般要添加酰胺類化合物如尿素，尿素與氮氧化物反應(yīng)，使氮氧化物分解成無(wú)毒的氮?dú)夂投趸肌Ｌ砑觿?yīng)不影響基材的力學(xué)性能，也不與化學(xué)銑切液中其他成分反應(yīng)。
●緩蝕劑
具有一定黏度的緩蝕劑溶于化學(xué)銑切液后可以降低溶液中離子的擴(kuò)散速率，使得化學(xué)銑切表面反應(yīng)更加均勻，從而提高表面的平整度。化學(xué)銑切液中常用的緩蝕劑有磷酸二氫鈉、磷酸氫鈉、磷酸鈉、偏磷酸鈉、多聚磷酸鈉、六氟磷酸銨、六次甲基四胺、苯甲酸、三羥基苯甲酸、硫脲、吖啶、吡啶、糠醛等，可使用一種或同時(shí)使用多種。
●表面活性劑
表面活性劑的添加，能夠降低反應(yīng)界面張力，使化學(xué)銑切液與基體表面充分潤(rùn)濕，從而增大反應(yīng)面積，提高腐蝕速率；同時(shí)，由于基體與化學(xué)銑切液充分接觸，基體反應(yīng)面產(chǎn)生的氣體可以呈小氣泡狀排出，提高化學(xué)銑切面的表面粗糙度。化學(xué)銑切中的表面活性劑有苯甲酸鈉、直鏈烷基苯磺酸鈉、十二烷基硫酸鈉、十二烷基磺酸鈉、二辛基琥珀酸磺酸鈉、甘膽酸鈉、十二烷基苯磺酸、十二烷基苯磺酸鈉、硬脂酸、硬脂酸鈉、烷基醇酰胺、脂肪醇聚氧乙烯醚、烷基酚聚氧乙烯醚，可使用一種或同時(shí)使用多種。
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