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鈦合金表面處理方法介紹

時間:2019-06-04瀏覽:348

鈦合金表面處理方法介紹

1 范圍?

????本標準規定了鈦及鈦合金表面的清潔和除鱗方法,適用于鈦及鈦合金的生產、使用和制造商去除在熱處理過程中產生的一般污染、氧化物和污垢,以及以表面污染形式存在的外來物。
  當鈦及鈦合金經加工、鑄造或制作成形后,這些方法并非強制用于去除所存在的臟物,而是提供一個指南。
 ??本標準適用于在化學蝕刻、連接、電鍍、裝配之前的清潔以及在任何狀態下,影響防腐、穩定性及最終產品質量的外來物的去除。
當表面存在氧化污染層或α層時,清潔后必須進行酸洗。
2 清除程序?
對于在鈦及鈦合金機加、鍛造和制作操作中使用的油脂,油和滑潤劑,推薦采用堿或乳劑浸泡型清洗劑,及堿性電解系統。在電解中,工件可以是陽極,也可以是陰極。這些污垢的清除最好在熱處理或4.2規定的酸處理之前進行。當使用電解時,應控制電壓,防止產生火花放電,造成制品表面出現凹坑。
3 沖擊清潔
3.1 機械除垢方法,如:噴沙、噴丸、蒸汽噴淋。采用第4章所述的狀態和清理方法可用于清除鈦表面的熱加工鱗皮和潤滑劑。
3.2??用于噴沙的砂子應是高質量、經過清洗、無鐵的硅砂。如果碳鋼或低合金鋼產品曾采用該設備噴沙,這些產品所使用過的砂子不能用于鈦表面的清潔,而應提供單獨的清潔用砂。
3.3 如果全部表面采用噴沙來完成,暴露的表面會因粗砂或丸砂而變粗糙。為?;け礱婢?,應首選局部清潔并配合適當酸洗程序。
3.4 采用鋼砂或含有鐵的砂子進行噴沙清理鈦表面時,噴沙后應采用酸洗來去除嵌入鈦表面的鋼粒。
3.5 任何研磨或噴丸清理都有可能引起在材料或鈦結構表面產生殘余壓應力,并產生局部變形,應采用化學銑削或輪廓機加工進行處理。
3.6??多數情況下,噴沙并不意味著完全排除酸洗。磨削不能除去由間隙元素造成的污染層,如:碳、氧和氮。當這些元素過量存在時,采用4.3所示的酸洗控制去除則更為適合。
4 酸洗和除鱗?
4.1??除推薦的鈦表面快速噴沙或磨削處理外,為保證完全去除金屬鐵、氧化物、鱗皮,以及其他表面污染,還應按4.3.2進行酸洗。如果產品采用化學銑削去除表面氧化污染層,并且產品外形不利于整體噴砂,鹽浴處理可用于避免表面產生局部腐蝕。
4.2??對于在鈦產品軋制、鑄造、鍛造,或裝配中所形成的鱗皮和潤滑劑殘余,通常在按4.3.2 最終酸洗之前,采用下述工業方法之一進行處理,以得到完全無污染的表面。
4.2.1 所有的腐蝕基溶液按制造商推薦的要求用自來水混合。
4.2.2??熔融的堿基鹽浴按規定的程序在399~454(750~850)進行。
4.2.3??熔融的堿基鹽浴按規定的程序在204(400)進行。
4.2.4 氧化物和在低于593(1100)加熱產生的顏色,通常采用酸洗進行清洗,酸液配比(體積)為:
10~20%(150~300g/L)硝酸(70%)+1~2%(12~24g/L)氫氟酸(60% )+水,120(49)
4.2.5??鍛造和熱加工的鈦合金通?;嵊朧蠆A蠡粱旌閑緯扇攘燮?,這些熱鱗皮可在454 (850)熔融的堿基鹽浴中完全溶解。后續處理,部分應采用4.3.2的規定進行酸洗。
4.2.6 經固溶處理的及可熱處理的α+β和β合金且處理溫度在593(1100)以上所產生的含有石墨和二硫化鉬潤滑劑殘余的混合熱鱗皮,推薦在204(400)熔融的堿基鹽浴中進行處理。之后部分應采用4.3.2的規定進行酸洗處理。
4.2.7 如果表面結構為容易去除的鱗皮,可采用適用的磨削方法,如輪式或帶式磨,切割用片狀輪,和研磨或噴丸。
4.3??經機械磨削或化學處理后,材料可按下述方法進一步進行處理,以完全清潔表面。
4.3.1 鹽浴處理和水清洗后,鈦及鈦合金可浸入硫酸溶液中去除變質的鱗皮,使用的酸液最好保持在66(150),濃度為:10~40%(體積)硫酸(95%重量)。最后的成品表面白化處理可按4.3.2所規定的酸液進行短時浸泡完成。
4.3.2??按3.1進行機械磨或按4.2.1, 4.2.2, 4.2.3進行化學處理的材料,可采用浸入酸液中的方式完成清潔精整,酸液配比為:10~30 %(體積)(150~450g/L)硝酸 (70 %)+1~3%(體積)(12~36g/L)氫氟酸(60%)在49(120),保持硝酸與氫氟酸的比例為10:1。
5 操作注意事項
5.1 在高溫氧化鹽中的鈦清洗時,工件與鐵基材料接觸會產生電流。鈦與這些鐵基材料形成正極或稱陽極,形成一個大約0.60V的斷路電壓。從料架到工件釋放的結果會導致表面過熱并可能起火??梢醞ü3植桓哂?55(850)鹽浴溫度和使用鈦夾具或在工件和夾具之間采用鋁絕緣來減小這種影響。
5.2 鱗皮較厚鍛件或熱軋材料,在鹽浴處理之前,可采用機械磨削去除過厚的表面污染。
5.3??在鈦合金熱成形或退火過程中,硅基?;げ隳薌跣×燮さ男緯?。所有涂層應在酸處理前清除。
5.4??熱成形或熱處理的鈦在制作或裝配時,形成一種混合的表面污染,包括帶有鈦氧化物的石墨或二硫化鉬,應采用熔融的鹽浴清理。處理溫度應在204(400),以避免熱變形。
5.5??在鹽浴或堿液中處理時,金屬表面上的鈦氧化物會產生化學反應生成鈉鈦酸鹽。他們可溶解于含有硫和氮-氟化氫的酸液中。硫酸對鈦或鈦合金沒有任何腐蝕作用,同時由于增加了0.25~1.0 %硫酸銅或硫酸鐵進而抑制了腐蝕。
5.6??大多數經溶鹽處理后的酸洗是在含有硫和氮-氟化氫的酸液中進行的。材料循環通過溶鹽、水漂洗,及硫酸,直到所有的鱗皮完全去除。最后的光亮處理是在硝酸和氫氟酸浴液中短時循環浸泡后完成。
5.7??在硝酸和氫氟酸浴液中,硝酸和氫氟酸的比例比其中任一種酸的濃度更重要。當該比例保持在10:1時,酸洗過程中氫的吸收是最少的?!?
5.8??在鈦軋制產品的制作過程中,在高溫或氧化氣氛下暴露的表面出現富氧層是不可避免的。在采用強硝酸和氫氟酸溶液酸洗去除富氧層和α層時,非常重要的是所有的殘余氧化物和鱗皮應完全去除,以防止成品出現優先腐蝕。
5.9??超出規定量的氫可通過對清潔工件采用真空退火去除。
6 檢驗?
6.1??按本標準清潔的材料目視檢驗時應無明顯的涂料, 油,油脂,玻璃,石墨,潤滑劑,污垢,研磨劑,鐵,或其他形式的污染。
6.2??按所述的程序操作,在清潔過程中吸收的氫應控制在最小程度,并在允許極限內。清洗系統的定期監控應采用處理氫含量已知的試樣進行,并通過化學分析方法來完善系統。氫含量超出原產品分析結果20ppm時,應更換酸液或調整酸成分,以減小吸氫的程度。
6.3 產品清潔度也可通過采用一個樣品試片來完成。試片最好使用大約0.001~0.002 in.(0.025~0.05 mm),并從兩面腐蝕。經化學腐蝕后,試樣表面應均勻圓滑,并光亮,無殘余鱗皮引起的凸起和污染。
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