TC4钛合金的表面氧化皮去除 机加工订单
2023-05-30 本站作者 【 字体:大 中 小 】
TC4钛合金具有优良的耐蚀性、小密度、高比强度及较好的韧性和焊接性等一系列优点,在航空航天、石油化工、造船、汽车和医药等部门都得到成功的应用。
工业生产中,钛合金棒的氧化程度可能有很大不同。TC4钛合金在热成型过程中,其表面会形成一层氧化皮,热成形温度不同,得到的氧化皮颜色也不一样。其中,热成形温度在约600℃时,氧化皮呈蓝色;热成形温度在约850℃时,氧化皮呈灰色偏红;而热成形温度在900℃时,氧化皮呈灰色。随着温度的升高,氧化皮的去除难度逐渐加大。
二氧化钛是两性化合物,它的碱性略大于酸性。二氧化钛热稳定性很好,仅在非常高的温度下才发生分解。其化学稳定性也很好,在温度较低时,它在许多无机和有机介质中都具有很好的稳定性。它不溶于水和许多其他溶剂,也不溶于除氢氟酸外的各种稀酸。二氧化钛也很难溶于浓硫酸中。但二氧化钛可溶于热的浓硫酸、硝酸和氢氧化钠溶液中,这使得可以对钛螺丝及钛合金棒进行碱洗和酸洗。
因此,如果前道工序的氧化严重的氧化皮,必须经过喷砂或研磨处理。经过喷砂后的工件,还需要再经过后面各道工序(碱洗利酸洗)处理。如果氧化膜较薄,不滞要喷砂处理,可直接进行酸洗。研究人员针对在590、850和920℃三种温度下得到的氧化皮,先经低温碱溶液洗,然后酸洗以去除其表面的氧化层的工艺进行了研究。采用光学显微镜对氧化皮形貌进行表征,研究了时间对去除氧化皮的影响,且通过国际上较先进的美国LECO公司RH-404定氢仪对去除氧化皮后钛合金的氢质量分数进行了测定。
试验所用碱液为工业纯NaOH和工业纯NaNO2的混合过饱和溶液,酸洗采用氢氟酸和硝酸的混合溶液(体积比为HF∶HNO3∶H2O=1∶1∶3)。将经过热碱洗并用水冲洗后的TC4钛合金完全浸泡在酸液中20s后取出,然后用自来水冲洗。最后,将上述试样经丙酮或酒精超声波清洗之后干燥称量,采用电子天平对热碱洗、酸洗前后试样的质量进行测量,精度为0.001g。通过分析表明,先采用热碱洗后酸洗的过程,TC4钛合金表面的氧化皮可以完全被去除。结论如下:
(1)TC4钛合金热成形表面氧化皮厚度不到2μm。
(2)通过热碱洗、酸洗过程,TC4钛合金表面的氧化皮可以完全被去除,碱液配比为700g/L NaOH+250g/L NaNO2,煮沸时温度约为160℃,过饱和热碱液浸泡6h即可达到去除效果。
(3)带有氧化皮的TC4钛合金通过热碱洗、酸洗过程氢的质量分数变化不大,满足生产需要。
以上处理方法对于常规的TC4钛材来说没有问题的,但是对于一些3C产品的符合材料结构件比如钛铝复合件,用热碱洗就不行了,因为在热碱液中,铝的腐蚀会非常严重,除了铝材表面会受到严重侵蚀外,钛铝结合处也会受到严重侵蚀而行程一些细小空洞,从而破坏了钛铝结合的严密性,此时可以考虑深圳万佳原公司研制的钛合金酸洗活化液,对去除钛合金表面氧化皮有显著效果,且对铝材的腐蚀有限,可以满足工业化生产的需求。酸洗活化后配合后步的除灰处理,再进行下一步的加工即可。
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