17-4PH航空紧固件表面氧化皮去除工艺研究

鲁文婷，陈亚军*，刘 燕，汪科宇，胡博策，张汛涛

（1.中国民航大学中欧航空工程师学院，天津300300；2.航天精工股份有限公司，天津300300）

17-4PH 不锈钢是通过在Cr17 型不锈钢的基础上，加入 Cu、Nb 等元素，在400～650 ℃温度范围内时效处理，从而实现沉淀硬化的一种马氏体不锈钢［1-3］。对于不锈钢的热处理，其氧化皮在形成阶段的生长应力以及环境温度和热膨胀系数差共同作用的热应力，都可能导致缺陷氧化皮的形成［4］。

氧化皮可能受到多种因素的影响。对于某些钢材，高温氧化会使氧化皮表面产生鼓起，这是由于在FeO/基体交界析出石墨，并产生CO 或CO2气体导致的［5］。有学者指出，不锈钢中含有 Cu、Cr、Ni、Si 等合金元素及杂质。其中Si 的聚集将降氧化皮生长速度［6-7］。氧化皮的形成与氧含量及供氧速度有很大关系，减少供氧将提高氧化皮/基体结合力，从而降低 Fe2O3厚度［8-9］。

机械喷砂、多段酸洗及电解酸洗是当前对钢材表面氧化皮去除的三种主要工艺。在对不锈钢紧固件进行机械喷砂工艺去除表面氧化皮时，由于零件表面的不连续性，很容易残留部分氧化皮，而材料基体与残留的氧化皮之间的电位差，将严重影响紧固件的耐蚀性和寿命［10-12］。对于多段酸洗法，当前主流方法是硫酸、硝酸溶液与混酸酸洗共同作用，去除缺陷氧化皮［13-15］。然而，氢氟酸等工艺常用的混酸溶液的处理成本较高，且发生事故的危险性较高。因此，多段酸洗法既增加废液处理成本又影响环境安全。对于电解酸洗法，其需要的电解液温度较高，提高了能源消耗成本。……