CN107457707A - 一种钛或钛合金表面氧化层去除方法 - Google Patents

一种钛或钛合金表面氧化层去除方法 Download PDF

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刘玉堂
胡建平
杨春楣
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    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24C—ABRASIVE OR RELATED BLASTING WITH PARTICULATE MATERIAL
    • B24C1/00—Methods for use of abrasive blasting for producing particular effects; Use of auxiliary equipment in connection with such methods
    • B24C1/08—Methods for use of abrasive blasting for producing particular effects; Use of auxiliary equipment in connection with such methods for polishing surfaces, e.g. smoothing a surface by making use of liquid-borne abrasives
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B24C—ABRASIVE OR RELATED BLASTING WITH PARTICULATE MATERIAL
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Abstract

本发明提供一种钛或钛合金表面氧化层去除方法，包括：将磨料与水混合，配制得到砂浆，将砂浆经抛丸器抛射至钛或钛合金表面，抛射去除氧化层。本发明可以有效去除钛或钛合金板带表面氧化层，并且，处理过程中不产生废水、废气等污染物，环保节能。

Description

一种钛或钛合金表面氧化层去除方法
技术领域
本发明涉及合金材料的氧化层去除技术领域，特别是涉及一种钛或钛合金表面氧化层去除方法。
背景技术
钛/钛合金具有重量轻、强度高、耐蚀性好和耐高温等优异性能，在各工业领域尤其是航空、航天、军事等领域获得大量应用。钛/钛合金板带在热轧或冷轧退火时表面会产生氧化层，现有技术通常采用酸洗方式去除钛/钛合金板带表面氧化层，传统的酸洗工艺通常包含以下步骤：第一步，采用干式抛丸去除表面部分氧化皮，或者将钛/钛合金浸入熔融碱液对氧化层进行处理；第二步，用硝酸或氢氟酸和硝酸配成的混酸进一步去除氧化层；第三步，用氢氟酸和硝酸的混酸去除残留的氧化层，并进行表面钝化。
上述现有的氧化层去除方法存在如下缺陷：1)钛/钛合金化学性能活泼，抛丸过程产生的粉尘易着火***；2)碱洗时，熔融碱液会与表面的氧化物发生反应，加之熔融碱液本身温度较高，碱熔融会剧烈沸腾甚至***，同时钛/钛合金在熔融碱液中还易燃烧；3)硝酸和氢氟酸酸洗过程，会产生废水和废气，对环境造成污染；4)硝酸和氢氟酸酸洗过程会造成钛/钛合金吸氢并引起氢脆，后期为了除氢必须进行真空退火。
发明内容
鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种钛或钛合金表面氧化层去除方法，用于解决现有技术中钛或钛合金表面氧化层去除工艺复杂、成本较高、易污染环境等问题。
为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种钛或钛合金表面氧化层去除方法，包括：将磨料与水混合，配制得到砂浆，将砂浆经抛丸器抛射至钛或钛合金表面，抛射去除氧化层。当然，去除氧化层的同时，也可以去除表面的其他异物。采用该方法可以避免干式抛丸过程存在的粉尘易着火***和碱熔融处理过程易着火等安全隐患，处理过程中不产生废水、废气等污染物，并可以避免吸氢引起的氢脆，是一种环保高效的钛或钛合金表面处理方法。
进一步地，所述磨料选自不锈钢、碳钢、棕刚玉、白刚玉、玻璃珠、石榴石、碳化硼、碳化硅中的至少一种。可以根据板面质量和处理效率选择磨料种类。
进一步地，所述磨料的粒径为10目-140目。可以根据板面表面粗糙度目标值选择磨料粒径。
优选地，所述磨料的粒径为36目-50目。
进一步地，所述砂浆中磨料的质量与水的质量之比为(0.1-3)：1。
优选地，所述砂浆中磨料的质量与水的质量之比为(0.6-0.8)：1。
进一步地，抛丸器抛射砂浆的速度为10m/s-100m/s。可以根据板面粗糙度和处理效率选择砂浆抛射速度。
优选地，抛丸器抛射砂浆的速度为50m/s-60m/s。
进一步地，砂浆的入射方向与被处理表面所在平面的夹角为20°-90°。可以根据表面粗糙度和处理效率选择夹角。
优选地，砂浆的入射方向与被处理表面所在平面的夹角为60°-70°。
具体抛射速度、角度视钛/钛合金板处理后表面氧化层去除率和粗糙度情况而定。
进一步地，抛射处理时间为0.1s-20s。
优选地，抛射处理时间为5s-7s。
进一步地，还包括后处理：清洗钛或钛合金表面，干燥得到去除氧化层后的钛或钛合金。
进一步地，干燥方式为30℃-150℃热风干燥。
优选地，干燥方式为70℃-150℃热风干燥。
如上所述，本发明的一种钛或钛合金板带表面氧化层去除方法，具有以下有益效果：本发明可以有效去除钛或钛合金板带表面氧化层，并且，处理过程中不产生废水、废气等污染物，环保节能。
附图说明
图1a显示为本发明实施例1中纯钛板带表面氧化层去除后的表面微观形貌图。
图1b显示为本发明实施例1中纯钛板带表面氧化层去除后的面扫描表面能谱图。
图2a显示为本发明实施例2中TC4钛合金板带表面氧化层去除后的表面微观形貌图。
图2b显示为本发明实施例2中TC4钛合金板带表面氧化层去除后的面扫描表面能谱图。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。
此外应理解，本发明中提到的一个或多个方法步骤并不排斥在所述组合步骤前后还可以存在其他方法步骤或在这些明确提到的步骤之间还可以***其他方法步骤，除非另有说明；还应理解，本发明中提到的一个或多个设备/装置之间的组合连接关系并不排斥在所述组合设备/装置前后还可以存在其他设备/装置或在这些明确提到的两个设备/装置之间还可以***其他设备/装置，除非另有说明。而且，除非另有说明，各方法步骤的编号仅为鉴别各方法步骤的便利工具，而非为限制各方法步骤的排列次序或限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容的情况下，当亦视为本发明可实施的范畴。
实施例1
纯钛板带表面处理
工艺流程包括：磨料抛射处理-水洗-烘干。
(1)磨料为棕刚玉和水混合形成的砂浆，棕刚玉粒径为36目，棕刚玉和水的比率为每升水中含0.8kg棕刚玉，砂浆经抛丸器加速至50m/s后抛射至纯钛板表面，砂浆入射角与纯钛板表面夹角为70°，砂浆抛射处理时间为5s。
(2)处理后的纯钛板用清水冲洗干净。
(3)用70℃热风将纯钛板表面烘干。
纯钛板经以上工序处理后，经扫描电镜观察和能谱分析检测，图1a显示为本实施例中纯钛板带表面氧化层去除后的表面微观形貌图，图1b显示为本实施例中纯钛板带表面氧化层去除后的面扫描表面能谱图。实验发现，处理后的纯钛板表面无氧化物残留，其表面粗糙度Ra为5.6μm。
实施例2
TC4钛合金板带表面处理
工艺流程包括：磨料抛射处理-水洗-烘干。
(1)磨料为棕刚玉和水混合形成的砂浆，棕刚玉粒径为36目，棕刚玉和水的比率为每升水中含0.8kg棕刚玉，砂浆经抛丸器加速至50m/s后抛射至TC4钛合金板表面，砂浆入射角与TC4钛合金板表面夹角为70°，砂浆抛射处理时间为5s。
(2)处理后的TC4钛合金板用清水冲洗干净。
(3)用70℃热风将TC4钛合金板表面烘干。
TC4钛合金板经以上工序处理后，经扫描电镜观察和能谱分析检测，图2a显示为本实施例中TC4钛合金板带表面氧化层去除后的表面微观形貌图，图2b显示为本实施例中TC4钛合金板带表面氧化层去除后的面扫描表面能谱图。实验发现，处理后的TC4钛合金板表面无氧化物残留，其表面粗糙度Ra范围为2.8μm。
实施例3-12
表1 不同工艺的处理情况表
钛或钛合金板带上下表面的硬质磨料尺寸、抛射速度、硬质磨料和水的比率、磨料入射角等参数可以相同或不同。
综上所述，本发明主要有如下效果：(1)采用本发明，可以彻底去除钛/钛合金板表面氧化层；(2)处理过程不会造成钛或钛合金吸氢；(3)处理过程无废水、废气等污染物产生；(4)可以处理钛/钛合金板一个或两个表面，可以分别控制正面和反面的氧化层去除率和粗糙度。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (10)

1.一种钛或钛合金表面氧化层去除方法，其特征在于，包括：将磨料与水混合，配制得到砂浆，将砂浆经抛丸器抛射至钛或钛合金表面，抛射去除氧化层。
2.根据权利要求1所述的钛或钛合金表面氧化层去除方法，其特征在于：所述磨料选自不锈钢、碳钢、棕刚玉、白刚玉、玻璃珠、石榴石、碳化硼、碳化硅中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的钛或钛合金表面氧化层去除方法，其特征在于：所述磨料的粒径为10目-140目，优选为36目-50目。
4.根据权利要求1所述的钛或钛合金表面氧化层去除方法，其特征在于：所述砂浆中磨料的质量与水的质量之比为(0.1-3)：1，优选为(0.6-0.8)：1。
5.根据权利要求1所述的钛或钛合金表面氧化层去除方法，其特征在于：抛丸器抛射砂浆的速度为10m/s-100m/s。
6.根据权利要求5所述的钛或钛合金表面氧化层去除方法，其特征在于：抛丸器抛射砂浆的速度为50m/s-60m/s。
7.根据权利要求1所述的钛或钛合金表面氧化层去除方法，其特征在于：砂浆的入射方向与被处理表面所在平面的夹角为20°-90°，优选为60°-70°。
8.根据权利要求1所述的钛或钛合金表面氧化层去除方法，其特征在于：抛射处理的时间为0.1s-20s，优选为5s-7s。
9.根据权利要求1所述的钛或钛合金表面氧化层去除方法，其特征在于，还包括后处理：清洗钛或钛合金表面，干燥得到去除氧化层后的钛或钛合金。
10.根据权利要求8所述的钛或钛合金表面氧化层去除方法，其特征在于，干燥方式为30℃-150℃热风干燥，优选为70℃-150℃热风干燥。
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