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| 鈦合金表面處理方法介紹 |
| 日期：2016-2-22 03:14:09 來(lái)源：吉川機(jī)械 閱讀：4732 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(guò)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(lái)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(lái)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(yáng)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(guò)清洗、無(wú)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(guò)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(lái)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(lái)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(guò)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(wú)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(lái)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(yáng)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(guò)熱并可能起火。可以通過(guò)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(lái)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(guò)厚的表面污染。 5.3? 在鈦合金熱成形或退火過(guò)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(méi)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(guò)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(guò)程中氫的吸收是最少的。 5.8? 在鈦軋制產(chǎn)品的制作過(guò)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(guò)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(wú)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(guò)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(guò)化學(xué)分析方法來(lái)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(guò)采用一個(gè)樣品試片來(lái)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(wú)殘余鱗皮引起的凸起和污染。 |
