Els accessoris de tubs de titani exposats a temperatures elevades desenvolupen una capa superficial dura i rica en oxigen-coneguda universalment com acas{0}alfa. Aquesta zona de contaminació es forma quan l'oxigen es difon a la gelosia metàl·lica a temperatures que superen aproximadament els 540 graus (1000 graus F), estabilitzant la fase alfa-completa hexagonal i creant una closca fràgil i de baixa-ductilitat. El gruix de la carcassa alfa-poques vegades supera unes dècimes de mil·límetre en els cicles de fabricació normals, però fins i tot una capa contaminada poc profunda actua com a lloc d'inici d'esquerdes sota càrrega de tracció o cíclica. L'eliminació completa i uniforme restaura la integritat de la superfície, la tenacitat a la fractura i la resistència a la corrosió, i evita les fallades retardades sovint diagnosticades erròniament com a defectes del material.
Tres tècniques dominen l'eliminació d'escales d'òxid i-alfa en la fabricació de canonades de titani:mòlta mecànica, decapat àcid i mòlta química.Cada mètode reclama un lloc en la producció en funció de la geometria, la mida del lot i els criteris d'acceptació. La qüestió de l'eficiència, però, no es pot reduir només a la taxa d'eliminació d'estocs. La veritable eficiència equilibra la uniformitat d'eliminació, la tolerància dimensional, el risc de captació d'hidrogen-i la taxa de retreball en superfícies internes complexes típiques de colzes, reductors i sortides de ramificació.
mòlta mecànica
La mòlta mecànica utilitza cintes abrasives, rodes de solapa o rebaves de carbur per treure físicament la capa contaminada. En exteriors de canonades rectes o cares de brida, aquest mètode ofereix una visibilitat immediata. Els operadors poden eliminar la decoloració i comprovar el progrés mitjançant la inspecció del penetrant del colorant. Tanmateix, la baixa conductivitat tèrmica del titani concentra la calor de fricció a la zona de mòlta. Si les temperatures locals tornen a superar el llindar d'oxidació de 540 graus, es pot formar una nova capa-enriquida en oxigen sota el metall recentment exposat. A més, la mòlta manual rarament produeix una eliminació uniforme del gruix; El cas alfa-residual sovint roman dins d'escletxes,-passes de puntes de soldadura i corbes-de radi estret on la roda no pot arribar. Per a un ajust de canonada 3D com una camiseta amb esculls posteriors, la mòlta mecànica no garanteix l'eliminació completa de la contaminació. És una feina-intensiva, una geometria-limitada i pot incrustar fragments d'òxid d'alumini o de carbur de silici a la superfície de titani-un resultat inacceptable per als sistemes de fluids aeroespacials o de grau de semiconductors-.
Decapat àcid
El decapat amb àcid utilitza una barreja d'àcid nítric-fluorhídric, normalment entre un 20 i un 40% de HNO₃ i un 1-5% d'HF, a temperatures controlades entre 25 i 50 graus. L'HF dissol l'òxid i una mica de metall de titani, mentre que l'HNO₃ evita l'absorció excessiva d'hidrogen mantenint un potencial oxidant passivant. Les velocitats de decapat poden superar els 0,02 mm per minut, eliminant ràpidament l'alfa-caixa i el tint tèrmic a les superfícies accessibles. El procés també elimina el ferro tramp i altres contaminants tacats. El principal problema és l'absorció d'hidrogen. Quan la relació HNO₃:HF cau massa baixa, o la temperatura del bany augmenta, l'hidrogen atòmic es difon al titani, fragilitzant la xarxa. Fins i tot un bany de decapatge ben{15}}controlat pot introduir hidrogen per sobre del límit de massa del 0,015% si el temps d'immersió s'allarga. El recuit al buit posterior al-decapat és sovint obligatori per tornar a difondre l'hidrogen, afegint un cicle tèrmic complet. A més, el decapat àcid ataca tot el metall exposat de manera uniforme només a la línia de visió; els passatges interns ombrejats o les connexions roscades poden aparèixer sota-decapats o aprimats dimensionalment. La gestió d'àcids residuals i els límits de contaminació amb ions de titani afegeixen costos ambientals de manipulació.
Mòlta química
El fresat químic-de vegades anomenat fresat químic o mecanitzat químic controlat-ofereix un mecanisme fonamentalment diferent. En lloc d'un gravat agressiu, utilitza pastes formulades o solucions d'activitat més baixa-aplicades amb emmascarants precisos i immersió cronometrada per eliminar un gruix de metall pre-calculat. Aquesta tècnica és estàndard als recipients a pressió de titani aeroespacial i a les pells de la cèl·lula on les profunditats d'eliminació de cas alfa-s'han de certificar mitjançant la supervisió de cupons. El fresat químic elimina el metall de manera uniforme fins i tot de geometries internes complexes i cavitats cegues, sempre que el flux de solució pugui arribar-hi. Les solucions modernes de mòlta química de titani sovint es basen en nitrat-amb addicions de fluorur i inhibidors patentats que amortitzen la velocitat de dissolució del metall alhora que limiten catòdicament la formació d'hidrogen. La velocitat és més lenta que el decapat àcid en brut, normalment de 0,01 a 0,03 mm per hora, però l'eliminació és isòtropa i dimensionalment estable. L'absorció d'hidrogen es minimitza mantenint un potencial electroquímic a la regió passiva; El contingut d'hidrogen posterior al-molt es manté generalment per sota del 0,005% si el control de la solució és exacte. El principal cost d'enginyeria és l'aplicació i eliminació del mascaret, a més del manteniment analític de la química del bany. Per a accessoris de tubs de titani crítics amb radis interns de -diàmetre petit, el fresat químic és l'únic procés que pot eliminar de manera fiable el 100% de la carcassa-alfa sense comprometre mecànicament la paret prima ni deixar un perfil d'osca-propens a la fatiga.
Comparar l'eficiència estrictament pel temps-en-part afavoreix el decapatge àcid. Un bany de decapat elimina el cas alfa-general d'un colze de soldadura en 15-30 minuts, mentre que el fresat químic pot requerir diverses hores. Però quan els factors d'eficiència inclouen la taxa de ferralla, el retreball, la desgasificació addicional al buit i la fiabilitat del servei a llarg termini-, la mòlta química supera constantment. El rectificat mecànic ocupa el rang més baix per a qualsevol accessori que contingui contorns interns o que requereixi un control de procés traçable. Segueix sent útil per a la reparació estètica de components grans i senzills, després de la qual cosa la verificació del gruix mitjançant calibratge ultrasònic pot corroborar l'eliminació de la contaminació.
La selecció del procés depèn de l'estàndard d'acceptació. AMS 2700, ISO 8080 i ASTM B600 ofereixen orientació sobre l'eliminació i la passivació química del titani. Una operació eficient defineix l'aprovació/el fracàs no per la desaparició de la decoloració, sinó per la confirmació que la capa de cas alfa-fràgil es substitueix per un metall so amb un augment incremental d'hidrogen inferior a 200 ppm. Per a aplicacions que exigeixen un espai lliure alfa-complet a totes les superfícies-línies aeroespacials de fatiga de cicle elevat-, actuadors submarins o canonades de transferència d'isòtops mèdics-el fresat químic es considera l'opció més fiable, verificable i segura de material-. La química del bany, la temperatura i l'anàlisi de la solució s'han de mantenir sota un estricte control estadístic del procés, i es recomana un cicle de cocció posterior a la-humitat- per eliminar l'hidrogen adsorbit. En aquestes condicions, el fresat químic ofereix la màxima eficiència global del procés: qualitat superficial uniforme, control estricte de l'hidrogen i zero necessitat de reparació de la mescla mecànica posterior.
