Докато химическият състав на разтвора и контролът на температурата полагат основата за равномерно химическо полиране на титаниева сплав, те далеч не са единствените фактори, които определят окончателното качество на повърхността. В много производствени сценарии дори добре формулирани вани и строго контролирани температури не успяват да премахнат неравномерността, което показва, че скритите променливи, свързани с динамиката на флуидите, обработката на детайла, състоянието на предварителната обработка и поддръжката на ваната все още са в действие. Тези често пренебрегвани елементи могат директно да нарушат консистенцията на ецване, да предизвикат локални концентрационни градиенти или да създадат неравномерен контакт между повърхността на детайла и полиращия разтвор. В предстоящите раздели от тази серия ще проучим допълнително тези второстепенни, но критични влияещи фактори, ще предоставим подробни методи за отстраняване на неизправности и ще създадем цялостна, ориентирана към производството рамка за оптимизация за постигане на наистина стабилни и повтарящи се резултати от химическо полиране.
4. Стареене на банята и натрупване на титанов йон
Когато се използва полиращата вана, разтвореният титан се натрупва в разтвора. Ti³⁺ и Ti4⁺ йони повишават вискозитета и променят дифузионните характеристики на ваната. Това натрупване е коварно, тъй като pH само по себе си не показва надеждно състоянието на ваната.
При ниски концентрации на титан банята се държи предвидимо. С натрупването на титан настъпват няколко промени: ефективната концентрация на HF намалява поради комплексообразуване, дифузионният граничен слой се удебелява и скоростта на полиране се забавя не-равномерно. При високи концентрации разтвореният титан може да започне да се натрупва обратно върху повърхностите на детайла, възпрепятствайки равномерното отстраняване на материала и внасяйки повърхностно замърсяване.
Животът на ваната варира значително в зависимост от геометрията на детайла, температурата на обработка и общата обработвана повърхност. За производство с голям-обем се препоръчва анализ на концентрацията на титан (чрез титруване или ICP) с частична подмяна на ваната или регенерация, когато съдържанието на титан надвиши прага, обикновено между 15–25 g/L. Методите за регенериране включват селективно утаяване на титанови соли чрез охлаждане и филтриране или добавяне на пресен HF/HNO₃ концентрат за ребалансиране на активните компоненти.
5. Динамика на флуидите: разбъркване, позициониране на детайла и масов транспорт
Равномерното полиране изисква равномерен достъп на свеж разтвор до всяка точка на повърхността на детайла. В застояли или слабо разбърквани вани, локализираното изчерпване на реагентите и натрупването на реакционни продукти създават градиенти на концентрацията, които се превръщат директно в не-равномерни резултати при полиране.
Налични са няколко метода на разбъркване, всеки с различни характеристики:
За големи или геометрично сложни части комбинираният подход често работи най-добре: рециркулиращ поток за поддържане на еднородността на разтвора плюс механично разбъркване на детайла за разрушаване на граничните слоеве на повърхността. Ориентацията на детайла също има значение. Плоските плочи трябва да се поставят вертикално, а не хоризонтално, за да се избегне задържането на газови мехурчета върху повърхността. Части със слепи отвори или вътрешни кухини изискват специално закрепване, за да се осигури обмен на разтвор в рамките на тези характеристики.
6. Ефекти от пред-третирането и състоянието на повърхността
Не-равномерното полиране често възниква преди детайлът изобщо да влезе във ваната за полиране. Титаниевите повърхности естествено носят пасивен оксиден филм, който варира по дебелина и състав в зависимост от предишната термична и механична история. Ако този оксиден филм не се отстрани равномерно преди полиране, първоначалната атака ще продължи с различна скорост по цялата повърхност, което води до не-еднороден резултат, дори ако последващият процес на полиране е напълно контролиран.
Стандартното решение е дву-етапен подход: първо, пред-етап на дезоксидиране с помощта на по-мека киселинна смес за равномерно отстраняване на естествения оксид. Едва тогава детайлът влиза във-ваната за химическо полиране с пълна якост. Алкалното обезмасляване, последвано от щателно изплакване, също е от съществено значение. Всяко остатъчно масло, грес или замърсяване от магазина блокира достъпа на киселина на местно ниво, създавайки характерни неиздълбани петна или петна. Проучванията показват, че замърсяването по време на обработка, съхранение и транспортиране е основната причина за локализирано обезцветяване на титанови повърхности.
Качеството на водата е често пренебрегвана променлива. Дейонизирана или дестилирана вода трябва да се използва както за етапите на грим-вана, така и за изплакване. Чешмяната вода въвежда хлориди, сулфати и метални йони, които могат да попречат на химията на ваната или да оставят изсъхващи петна върху полирани повърхности.
Продължава
