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| 鈦合金表面處理方法介紹 |
| 日期：2016-02-22 來源：吉川機(jī)械 閱讀：3427 次 |
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1 范圍 本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)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(chǎn)、使用和制造商去除在熱處理過程中產(chǎn)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(dāng)鈦及鈦合金經(jīng)加工、鑄造或制作成形后，這些方法并非強(qiáng)制用于去除所存在的臟物，而是提供一個(gè)指南。 ? 本標(biāo)準(zhǔn)適用于在化學(xué)蝕刻、連接、電鍍、裝配之前的清潔以及在任何狀態(tài)下，影響防腐、穩(wěn)定性及最終產(chǎn)品質(zhì)量的外來物的去除。 當(dāng)表面存在氧化污染層或α層時(shí)，清潔后必須進(jìn)行酸洗。 2 清除程序 對(duì)于在鈦及鈦合金機(jī)加、鍛造和制作操作中使用的油脂,油和滑潤(rùn)劑，推薦采用堿或乳劑浸泡型清洗劑，及堿性電解系統(tǒng)。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(guī)定的酸處理之前進(jìn)行。當(dāng)使用電解時(shí)，應(yīng)控制電壓，防止產(chǎn)生火花放電，造成制品表面出現(xiàn)凹坑。 3 沖擊清潔 3.1 機(jī)械除垢方法，如：噴沙、噴丸、蒸汽噴淋。采用第4章所述的狀態(tài)和清理方法可用于清除鈦表面的熱加工鱗皮和潤(rùn)滑劑。 3.2? 用于噴沙的砂子應(yīng)是高質(zhì)量、經(jīng)過清洗、無鐵的硅砂。如果碳鋼或低合金鋼產(chǎn)品曾采用該設(shè)備噴沙，這些產(chǎn)品所使用過的砂子不能用于鈦表面的清潔，而應(yīng)提供單獨(dú)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(huì)因粗砂或丸砂而變粗糙。為保護(hù)表面精度，應(yīng)首選局部清潔并配合適當(dāng)酸洗程序。 3.4 采用鋼砂或含有鐵的砂子進(jìn)行噴沙清理鈦表面時(shí)，噴沙后應(yīng)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(jié)構(gòu)表面產(chǎn)生殘余壓應(yīng)力，并產(chǎn)生局部變形，應(yīng)采用化學(xué)銑削或輪廓機(jī)加工進(jìn)行處理。 3.6 ?多數(shù)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(dāng)這些元素過量存在時(shí)，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(yīng)按4.3.2進(jìn)行酸洗。如果產(chǎn)品采用化學(xué)銑削去除表面氧化污染層，并且產(chǎn)品外形不利于整體噴砂，鹽浴處理可用于避免表面產(chǎn)生局部腐蝕。 4.2 ?對(duì)于在鈦產(chǎn)品軋制、鑄造、鍛造，或裝配中所形成的鱗皮和潤(rùn)滑劑殘余，通常在按4.3.2 最終酸洗之前，采用下述工業(yè)方法之一進(jìn)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(guī)定的程序在399～454℃(750～850℉)進(jìn)行。 4.2.3 ?熔融的堿基鹽浴按規(guī)定的程序在204℃(400℉)進(jìn)行。 4.2.4 氧化物和在低于593℃(1100℉)加熱產(chǎn)生的顏色，通常采用酸洗進(jìn)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常會(huì)與石墨或玻璃潤(rùn)滑劑混合形成熱鱗皮，這些熱鱗皮可在454℃ (850℉)熔融的堿基鹽浴中完全溶解。后續(xù)處理，部分應(yīng)采用4.3.2的規(guī)定進(jìn)行酸洗。 4.2.6 經(jīng)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(chǎn)生的含有石墨和二硫化鉬潤(rùn)滑劑殘余的混合熱鱗皮，推薦在204℃(400℉)熔融的堿基鹽浴中進(jìn)行處理。之后部分應(yīng)采用4.3.2的規(guī)定進(jìn)行酸洗處理。 4.2.7 如果表面結(jié)構(gòu)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(jīng)機(jī)械磨削或化學(xué)處理后，材料可按下述方法進(jìn)一步進(jìn)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(zhì)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(guī)定的酸液進(jìn)行短時(shí)浸泡完成。 4.3.2 ?按3.1進(jìn)行機(jī)械磨或按4.2.1, 4.2.2, 4.2.3進(jìn)行化學(xué)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(xiàng) 5.1 在高溫氧化鹽中的鈦清洗時(shí)，工件與鐵基材料接觸會(huì)產(chǎn)生電流。鈦與這些鐵基材料形成正極或稱陽極，形成一個(gè)大約0.60V的斷路電壓。從料架到工件釋放的結(jié)果會(huì)導(dǎo)致表面過熱并可能起火。可以通過保持不高于455℃(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(jī)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，硅基保護(hù)層能減小鱗皮的形成。所有涂層應(yīng)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(shí)，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(yīng)采用熔融的鹽浴清理。處理溫度應(yīng)在204℃(400℉)，以避免熱變形。 5.5? 在鹽浴或堿液中處理時(shí)，金屬表面上的鈦氧化物會(huì)產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)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(duì)鈦或鈦合金沒有任何腐蝕作用，同時(shí)由于增加了0.25～1.0 %硫酸銅或硫酸鐵進(jìn)而抑制了腐蝕。 5.6? 大多數(shù)經(jīng)溶鹽處理后的酸洗是在含有硫和氮－氟化氫的酸液中進(jìn)行的。材料循環(huán)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(shí)循環(huán)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(dāng)該比例保持在10：1時(shí)，酸洗過程中氫的吸收是最少的。 5.8? 在鈦軋制產(chǎn)品的制作過程中，在高溫或氧化氣氛下暴露的表面出現(xiàn)富氧層是不可避免的。在采用強(qiáng)硝酸和氫氟酸溶液酸洗去除富氧層和α層時(shí)，非常重要的是所有的殘余氧化物和鱗皮應(yīng)完全去除，以防止成品出現(xiàn)優(yōu)先腐蝕。 5.9? 超出規(guī)定量的氫可通過對(duì)清潔工件采用真空退火去除。 6 檢驗(yàn) 6.1 ?按本標(biāo)準(zhǔn)清潔的材料目視檢驗(yàn)時(shí)應(yīng)無明顯的涂料, 油,油脂,玻璃,石墨，潤(rùn)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(yīng)控制在最小程度，并在允許極限內(nèi)。清洗系統(tǒng)的定期監(jiān)控應(yīng)采用處理氫含量已知的試樣進(jìn)行，并通過化學(xué)分析方法來完善系統(tǒng)。氫含量超出原產(chǎn)品分析結(jié)果20ppm時(shí)，應(yīng)更換酸液或調(diào)整酸成分，以減小吸氫的程度。 6.3 產(chǎn)品清潔度也可通過采用一個(gè)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(jīng)化學(xué)腐蝕后，試樣表面應(yīng)均勻圓滑，并光亮，無殘余鱗皮引起的凸起和污染。 |
