鈦合金材料鍛造清理氧化皮的有效方法

鈦合金鍛件的清理技術(shù)有兩個(gè)方面：其一是氧化皮的清除；其二是α殼層的清除。鈦氧化皮可用機(jī)械方法，如噴砂清除；或用化學(xué)方法，如融溶鹽除銹法。除銹方法的選擇決定于零件大小、復(fù)雜程度及其成本。

溶鹽除銹是另一種去除氧化皮的有效方法，且亦隨之酸洗去除α殼層。一通常采用溶鹽除銹并酸洗的流程圖，溶液成分及有關(guān)參數(shù)。溶鹽除銹用的架子一般是木制的、鈦的或不銹鋼的，以防在工件和架子之間產(chǎn)生電勢(shì)，而產(chǎn)生對(duì)工件的電侵蝕或產(chǎn)生電弧。溶鹽除銹經(jīng)常用于中、小型鍛件，在大批量鍛件的情況下，操作系統(tǒng)可完全自動(dòng)化。噴砂是清除銹皮的有效方法，它可以清除0.13～0.76mm厚的銹皮，可用100～150目的鋯砂或鋼砂，氣壓可達(dá)275Pa。雖然噴砂對(duì)各種尺寸的鍛件都可，但多用于中、大型鈦合金鍛件。噴砂設(shè)備可以采用裝有磨料的滾筒、噴丸或噴砂裝置。噴砂后要酸洗以去除α殼層。

酸洗用來(lái)清除銹皮下的α殼層，其工藝如下：
(1)用噴砂或堿鹽進(jìn)行整體清理。
(2)若采用堿清洗則應(yīng)在清潔的流動(dòng)水中充分清洗。
(3)在砂酸-氫氟酸水溶液中酸洗5～15min。溶液含15%～40%HNO3，1%～5%HF，操作溫度為25～60℃。通常酸含量(尤其對(duì)于α+β和β合金)常取上述酸含量范圍的中間值(例如30%～35% HNO3，2%～3%HF，或HNO3與HF的比例為10：1到15：1)。然而HNO3，HF約為2：1的化學(xué)溶液可達(dá)到0.025mm/min的清除效果，而吸氫最少。采用混合酸時(shí)，酸液中鈦含量不斷增加，從而使酸洗效果減退。通常認(rèn)為鈦含量12g/L已最高限度，超過(guò)該值應(yīng)將溶液廢棄。可以通過(guò)過(guò)濾或加入其他有機(jī)化學(xué)添加劑進(jìn)行溶液處理，以延長(zhǎng)酸洗液的壽命。
(4)在清水中徹底清洗鍛件。
(5)用熱水清洗以加速干燥，洗畢讓其干燥。

酸洗中每清除0.03mm的表面金屬則吸氫可達(dá)10×10-6，這取決于特定的酸洗液及濃度溫度條件，在酸洗中α合金比(α+β)合金吸氫趨勢(shì)小，而(α+β)合金又比β合金在酸洗中吸氫趨勢(shì)小。酸洗中吸氫趨勢(shì)隨金屬清除速率的減小(由于溶液中鈦含量增加)而增加；隨清洗溫度升高(高于60℃)而增加；以及隨工件表面積-體積相對(duì)比率的增大而增加。一般說(shuō)來(lái)，在一定溶液濃度及溫度下金屬清除速率必須超過(guò)氫擴(kuò)散速度。清洗后，如氫含量超過(guò)鍛件中允許最大的氫含量140～170cm3/100g，則需增加真空除氫退火。

在酸洗中對(duì)金屬進(jìn)行清除清洗所需的時(shí)間主要由α殼厚度、酸洗槽操作條件、工藝技術(shù)條件的需要和工件吸氫的趨勢(shì)幾個(gè)因素決定。酸洗給鈦合金過(guò)度吸氫提供條件，因此必須細(xì)心控制。酸洗中金屬清除速率一般是0.03mm/min或更多，這一速率強(qiáng)烈地受下列因素的影響，如合金種類、酸的濃度、溶液溫度及鈦的含量。每個(gè)表面金屬清除厚度達(dá)0.25～0.38mm通常足以清除α殼層。但有時(shí)可能需要更多或更少的清除量，這取決于合金種類及處理的鍛件存在的特定條件。