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鈦及鈦合金的表面蝕洗

[ 信息發布:本站 | 發布時間:2024-12-12 | 瀏覽:94次 ]

在鈦合金生產中,表面蝕洗是必需的工藝環節。采用該工序的目的是清除氧化皮、防護潤滑層、剝除吸氣層和對半成品表面進行光亮處理。最常用的蝕洗方法是堿洗和酸洗。通常,分兩階段進行:去除氧化皮或使其破碎(疏松),采用380~450℃的熔融堿液,在此情況下,二氧化鈦熔于堿中,形成在后續酸洗時易于去除的鈦酸鹽,該過程即堿洗。隨后通過酸洗法去除鈦酸鹽及吸氣層。堿酸洗方法可去除鈦合金各種狀態的氧化,該方法的優點還有:去除氧化皮時金屬的損失量少,酸洗槽的生產能力高,不必用機械方法預先疏松氧化皮。堿酸洗表面清理方法可獲得高質量的表面。

一、堿洗

1.堿洗的原理

鈦及鈦合金堿洗在熔融堿液中進行。含有其裝化發作用,廣生可溶性鈦酸鹽,使氧化皮從工件表面除去。常用該方法去除鐵工表面氧化皮。

2.堿洗的工藝流程

熔融堿槽中處理→水淬→高壓水沖洗。

3.堿洗的工藝參數選擇

1)堿液成分的選擇很重要。尤其是鈦及其合金堿洗時能夠吸氫造成氫脆,而堿液成分對其吸氫量有顯著的影響。純鈦在純氫氧化鈉熔液中堿洗將造成大量吸氫,加人5%NaNO3后,吸氫量大大減少。這是由于NaNO3加熱分解出的氧與堿洗時釋放出的氫作用的結果。

鈦板在純堿熔液中堿洗,金屬損失較大,這是由于反應速度快而不易控制的緣故。當加入NaN03后,反應速度減慢,金屬損耗也相應減少。但是,如果堿液中NaN03含量超過20%時,金屬損失又逐漸增加,這是由于堿洗時間過長造成的。一般堿洗一次金屬損失1%~2%。鈦及鈦合金采用含15%~20%NaNO3:NaOH熔液堿洗,質量好且金屬損失少。

2)堿液溫度及堿洗時間

堿液溫度愈高,金屬與堿液反應愈劇烈。過高的堿液溫度會使反應劇烈,難以控制,這將增大金屬損耗,尤其可能引起鈦材堿洗著火。堿液溫度低,反應速度緩慢,使生產率下降。且由于堿洗時間長,使吸氫量增加。因此,應合理控制堿液溫度及堿洗時間。

堿洗的工藝制度推薦:成分配比為85%~95%NaOH+15%~5%NaNO3,堿液溫度420~520℃,堿洗時間為3~15min

()酸洗

鈦及鈦合金加工材去除氧化皮幾乎都要經過酸洗。一般酸洗前應經過熔融堿洗或機械破鱗、噴砂等處理。600℃以下形成的輕微的鈦氧化膜可直接酸洗去除。1.酸洗的基本原理

鈦的酸洗是一種電化學現象,其結果是形成金屬離子。在含有氫氟酸或氟化物的混合酸液中酸洗時,氫離子可能被還原而形成原子氫或分子氫。分子氫有擴散到金屬內部的傾向可能導致金屬氫脆。當鈦在含有氟離子的硝酸中酸洗時,硝酸被還原,形成氟化鈦絡合物、水和無色的一氧化氮,一氧化氮迅速氧化成棕色二氧化氮。

鈦在含有 5%~7%氟離子的硝酸液中酸洗時,若氧化劑硝酸的濃度低于15%,氫離子可能被還原而擴散到金屬內部引起氫脆。因此,為防止鈦材酸洗時吸氫,要始終保持硝酸與氫氟酸的比例大于5。硝酸含量過大,則會使反應緩慢,降低生產效率,并產生大量煙氣,使操作困難。

2.酸洗的工藝流程

酸洗→熱水洗→冷水沖洗→烘干

3.酸洗的工藝制度

酸洗的工藝制度推薦為 成分配比 30%~40%HN03:+5%~7%HF+H20,酸洗溫度>50℃,酸洗時間 3~10min


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