金屬材料常用的拋光方法包括機械拋光、化學拋光和電解拋光。針對鈦及其合金而言,一般目前實驗室及工業上常用機械拋光與電解拋光。機械拋光引數主要取決於其材料的硬度,鈦及其合金的硬度與中低碳鋼類似,其磨拋效率與鋼差不多。對於常用的TC4(即Ti-6Al-4V)合金,機械及電解拋光均可,二者各有特點。拋光之前均需要磨製。
1、磨製
拋光之前需將將表面磨至4000#(或5000#)號砂紙。一般磨時使用的砂紙牌號包括240#、400#、600#、1000#、1500#、2000#、4000#(5000#或3000#)。
手動磨製的過程中注意沿著一個方向單向磨製表面,劃痕呈單一方向。當劃痕完全蓋住上一道砂紙產生的劃痕時,即可認為該號砂紙已經磨好。自動磨拋機通常一號砂紙2~3min即可。
磨製過程中最好同時用流水沖洗,以去掉磨製過程中產生的沙礫及金屬粒,同時換砂紙的時候一定要將樣品表面沖洗乾淨。
對於砂紙牌子,一般2000#之前中國產的砂紙均可以滿足要求,4000#(5000#或3000#)的砂紙只有少量的中國產砂紙廠商能夠生產出來,有些中國產的3000#砂紙作為最後一道砂紙用起來也不錯。一般使用勇士的5000#號砂紙(藍色背面,號稱德國的,估計也是國內代工的),3M、Struers等均有4000#左右的,但是價格較高。
2、機械拋光
對於鈦合金而言,機械拋光一般選用短絨拋光布。拋光液一般以較軟材質的為主,如鐵紅(三氧化二鐵)、二氧化矽懸浮液。
對於鐵紅,一般需要先用水將其調成酸奶狀,然後塗抹在拋光布上,以600~800轉/分的速度進行。拋光過程中基本不需要加水,鐵紅半乾時候拋光效率最高,基本5min左右即可去除表面可見劃痕。然後將拋光布洗乾淨,利用三氧化鉻的水溶液(鉻酸,一般200毫升水放兩道三小塊三氧化鉻就差不多了)作為拋光劑,進行精拋,直至表面完全無劃痕即可。雖然拋光效率很高,但鐵紅特別髒,一般我們拋光完之後整個工作服、拋光機及其周圍均佈滿紅色鐵紅,像極了犯案現場。現在基本不用了。
對於二氧化矽懸浮液,一般選用100nm粒度左右的,當然有錢的話Struers的OP-S是極好的。拋光布選用短絨或高分子織物(黑色的),轉速高低皆可,一般我們手拋選擇600轉/min以上,自動磨拋機150轉/min左右,直至劃痕完全去除,一般需要20min左右。其拋光效率低於鐵紅,好在乾淨多了,當然搭配自動磨拋機就完美了。
對於鈦合金,有時合金強度較低,比較軟的時候,拋光過程中金屬發生流動,蓋住了表面劃痕。如純鈦及β合金固溶態會出現拋光後表面非常光亮無痕,腐蝕時候就出現劃痕的現象。對於這種現象,可在拋光之後,使用腐蝕劑稍微腐蝕一下,將劃痕腐蝕出來,然後再此精拋,直至完全去除表面劃痕。
3、電解拋光
鈦合金電解拋光有多種工藝選擇。我們一般使用常溫高壓拋光,拋光液選用5:95的高氯酸:乙酸溶液,以不鏽鋼電極作為負極,拋光電壓60~70V,時間10~15s,拋光過程中晃動樣品,拋光後立即浸水洗淨。電解拋光的時間和電壓等引數需要根據具體的樣品尺寸進行調整,存在偶然性。但是拋光效率高,且拋光後表面為無應力表面,能夠進行EBSD觀察。電解拋光時,表面磨至2000#就行了,當然4000#拋光更好。
金屬材料常用的拋光方法包括機械拋光、化學拋光和電解拋光。針對鈦及其合金而言,一般目前實驗室及工業上常用機械拋光與電解拋光。機械拋光引數主要取決於其材料的硬度,鈦及其合金的硬度與中低碳鋼類似,其磨拋效率與鋼差不多。對於常用的TC4(即Ti-6Al-4V)合金,機械及電解拋光均可,二者各有特點。拋光之前均需要磨製。
1、磨製
拋光之前需將將表面磨至4000#(或5000#)號砂紙。一般磨時使用的砂紙牌號包括240#、400#、600#、1000#、1500#、2000#、4000#(5000#或3000#)。
手動磨製的過程中注意沿著一個方向單向磨製表面,劃痕呈單一方向。當劃痕完全蓋住上一道砂紙產生的劃痕時,即可認為該號砂紙已經磨好。自動磨拋機通常一號砂紙2~3min即可。
磨製過程中最好同時用流水沖洗,以去掉磨製過程中產生的沙礫及金屬粒,同時換砂紙的時候一定要將樣品表面沖洗乾淨。
對於砂紙牌子,一般2000#之前中國產的砂紙均可以滿足要求,4000#(5000#或3000#)的砂紙只有少量的中國產砂紙廠商能夠生產出來,有些中國產的3000#砂紙作為最後一道砂紙用起來也不錯。一般使用勇士的5000#號砂紙(藍色背面,號稱德國的,估計也是國內代工的),3M、Struers等均有4000#左右的,但是價格較高。
2、機械拋光
對於鈦合金而言,機械拋光一般選用短絨拋光布。拋光液一般以較軟材質的為主,如鐵紅(三氧化二鐵)、二氧化矽懸浮液。
對於鐵紅,一般需要先用水將其調成酸奶狀,然後塗抹在拋光布上,以600~800轉/分的速度進行。拋光過程中基本不需要加水,鐵紅半乾時候拋光效率最高,基本5min左右即可去除表面可見劃痕。然後將拋光布洗乾淨,利用三氧化鉻的水溶液(鉻酸,一般200毫升水放兩道三小塊三氧化鉻就差不多了)作為拋光劑,進行精拋,直至表面完全無劃痕即可。雖然拋光效率很高,但鐵紅特別髒,一般我們拋光完之後整個工作服、拋光機及其周圍均佈滿紅色鐵紅,像極了犯案現場。現在基本不用了。
對於二氧化矽懸浮液,一般選用100nm粒度左右的,當然有錢的話Struers的OP-S是極好的。拋光布選用短絨或高分子織物(黑色的),轉速高低皆可,一般我們手拋選擇600轉/min以上,自動磨拋機150轉/min左右,直至劃痕完全去除,一般需要20min左右。其拋光效率低於鐵紅,好在乾淨多了,當然搭配自動磨拋機就完美了。
對於鈦合金,有時合金強度較低,比較軟的時候,拋光過程中金屬發生流動,蓋住了表面劃痕。如純鈦及β合金固溶態會出現拋光後表面非常光亮無痕,腐蝕時候就出現劃痕的現象。對於這種現象,可在拋光之後,使用腐蝕劑稍微腐蝕一下,將劃痕腐蝕出來,然後再此精拋,直至完全去除表面劃痕。
3、電解拋光
鈦合金電解拋光有多種工藝選擇。我們一般使用常溫高壓拋光,拋光液選用5:95的高氯酸:乙酸溶液,以不鏽鋼電極作為負極,拋光電壓60~70V,時間10~15s,拋光過程中晃動樣品,拋光後立即浸水洗淨。電解拋光的時間和電壓等引數需要根據具體的樣品尺寸進行調整,存在偶然性。但是拋光效率高,且拋光後表面為無應力表面,能夠進行EBSD觀察。電解拋光時,表面磨至2000#就行了,當然4000#拋光更好。