CN108436401B - 大马士革钛或锆的制备方法 - Google Patents
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Abstract
提供一种大马士革钛或锆的制备方法，主要通过纹路设计、基材清洗表面处理、真空热堆积熔铸、氩弧焊接加固、表面铣加工、探伤、锻造、轧制、热处理及表面打磨、腐蚀烤色等工艺方法制备成大马士革钛或锆有色金属，本方法制备的大马士革钛或锆有色金属，可以按照设计纹路，制作出很多种不同纹路、色彩的材料，用其制备的EDC产品及户外小工具外观漂亮、重量轻、耐腐蚀、强度高，满足更多高端EDC户外小工具及装饰品客户的需求；使我国具有了自己制造大马士革纹路的工艺方法，能够直接将现有的钛、锆基材制备成具有自己独特风格的大马士革钛、锆有色金属坯料，满足人们对高端EDC户外小工具及装饰品的需求，不需从外国进口材料，大大的降低了制造成本。
Description
技术领域
本发明属钛或锆材料制备技术领域，具体涉及一种大马士革钛或锆的制备方法，主要涉及户外小工具、EDC产品及装饰类产品配件用钛、锆材料的制备技术。
背景技术
随着世界范围人们对户外小工具以及EDC(Every Day Carry)产品的热衷，制造材料不仅仅局限于普通的钢、铝合金，慢慢到钛合金、锆合金等等发展的同时，更多的高端客户不仅仅要求材料材质性能要好，更多的希望外观、纹路、颜色等能有更多变化。比如：大马士革钢，在刀行业中的应用，不仅仅是材料性能好，更多的是材料本身自带花纹，从而使生产出来的刀具或者其他产品有独特之处。随着我国的发展以及人们收入水平提高等因素，人们越来越热衷于这类产品的使用，但是这些材料的研发及设计以及制造工艺都在俄罗斯、美国、德国、瑞士等国外人手中，我国的这些产品基本都是以进口形式来满足需要。现在随着人们生活水平提高，对于户外运动的热衷以及生产把玩件的热衷，很多国内玩友也都在追求更好的材料及纹路工艺，从而衍生很多国外爱好者研究生产钛合金和锆合金带花纹的材料，而国内在这方面技术暂时还是空白，如我国常见的普通钛合金笑脸哭脸币市场售价为39元，而钛马笑脸哭脸币，由于其材料是俄罗斯进口，市场价格为288元/件。由于钛马币纹路美观，所以很多户外小工具及EDC产品高端客户都在选择用钛马、或者锆马材料生产制作的产品，这样就造成同样的产品最终的售价相差至少10-30倍之间，从而大大的提高了生产及购买成本。因此有必要提出改进。
发明内容
本发明解决的技术问题：提供一种大马士革钛或锆的制备方法，本发明对选用的钛基材或锆基材主要通过纹路设计、基材清洗表面处理、真空热堆积熔铸、氩弧焊接加固、表面铣加工、探伤、锻造、轧制、热处理及表面打磨、腐蚀烤色等工艺方法制备成大马士革钛、锆有色金属，其表面按照设计呈现不同纹路及颜色，用其制备的EDC产品及户外小工具外观漂亮、重量轻、耐腐蚀、强度高，且制造成本低，满足我国人们的需求。
本发明采用的技术方案：大马士革钛或锆的制备方法，包括以下步骤：
(1)纹路设计：根据人们对成品纹路的要求，设计出热熔堆积焊接熔铸堆积图，并根据热熔堆积焊接熔铸堆积图中设计的层数和纹路成色，选择好不同纹路成色所对应的几种不同规格牌号的钛基材或锆基材；
(2)基材清洗：对准备好的钛基材或锆基材进行去杂质清洗处理；
(3)真空热堆积熔铸：在真空焊接箱内，根据设计的热熔堆积焊接熔铸堆积图中的各纹路成色，选择对应规格牌号的钛基材或锆基材，按照堆积图的层次顺序，进行分层依次序进行焊接堆积熔铸，形成焊接堆积坯料，使成型的焊接堆积坯料高度及宽度达到成型材料的3倍；
(4)氩弧焊接加固：真空热堆积熔铸结束后，采用氩弧焊接方法对焊接堆积坯料四周进行焊接拉筋加固，在真空焊接箱内彻底冷却后取出坯料；
(5)表面铣床加工：采用铣床加工方法将焊接堆积坯料表面呈现的不规则凹凸不平的焊接纹路加工平整；
(6)探伤：铣床加工后对焊接堆积坯料的内部进行探伤检测，防止成品内部有缺陷；
(7)锻造：根据热熔堆积焊接熔铸堆积图设计纹路走线，对焊接堆积坯料进行锻造成型，锻造温度按照所用的几种不同规格牌号的钛基材或锆基材的最高锻造温度进行加温，加热时间保证坯料内部热透，最终成型成棒料或者方料；
(8)轧制：当需要制成板材时，根据热熔堆积焊接熔铸堆积图设计纹路走线方式将焊接堆积坯料锻造成板坯，然后轧制生产成相应的板料；
(9)热处理：焊接堆积坯料锻造或者轧制结束后，必须进行热处理退火；
(10)腐蚀烤色：将锻造成型的棒料或方料或板料加工成所需的产品，然后对产品表面进行抛光打磨处理，通过烤色使产品呈现不同的花纹以及不同的颜色组合，通过腐蚀使产品呈现出材料条纹立体感，根据基材种类的不同及腐蚀能力的不同，使产品呈现出不同的凹凸纹路。
进一步地，上述步骤(1)中，所述钛基材或锆基材均采用丝材，不同规格牌号的钛基丝材或锆基丝材中，各丝材直径是堆积图中对应纹路宽度的2～3倍，所述钛基丝材或锆基丝材的数量根据热熔堆积焊接熔铸堆积图中纹路色彩数量确定。
进一步地，上述步骤(3)中，所述堆积焊接方式采用氩弧焊，所述氩弧焊电流的选择要保证不同基材间焊接时的完美融合且不能存在缺陷，所述电流根据丝材尺寸在250-320A之间选择。
本发明与现有技术相比的优点：
1、采用本方案的这种方法制备大马士革钛、锆等有色金属，可以按照设计纹路，制作出很多种不同纹路、色彩的材料，用其制备的EDC产品及户外小工具外观漂亮、重量轻、耐腐蚀、强度高，满足更多高端EDC户外小工具及装饰品客户的需求；
2、采用本方案的制备方法，我国就能够利用自己的工艺方法将现有的钛、锆基材制备成具有自己独特风格的大马士革钛、锆有色金属坯料，满足人们对高端EDC户外小工具及装饰品的需求，不需要从外国进口材料，从而大大的降低了制造成本。
附图说明
图1为利用本发明制备方法制造的一种钛马纹路结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图1描述本发明的实施例。
大马士革钛或锆的制备方法，包括以下步骤：
(1)纹路设计：根据人们对成品纹路的要求，设计出热熔堆积焊接熔铸堆积图。然后根据热熔堆积焊接熔铸堆积图中设计的层数和纹路成色，选择好不同纹路成色所对应的几种不同规格牌号的钛基材或锆基材；其中，所述钛基材或锆基材一般采用丝材，在选择的不同规格牌号的钛基丝材或锆基丝材中，各丝材直径是堆积图中对应纹路宽度的2～3倍，例如最终纹路宽度为1.5-2.5MM，则选择的丝材直径为5MM；所述钛基丝材或锆基丝材的数量根据热熔堆积焊接熔铸堆积图中纹路色彩数量确定，例如成品是三种纹路色彩组合，就选择三种牌号的钛或者锆材料；
(2)基材清洗：对准备好的钛基材或锆基材进行去油、去氧化物等杂质清洗处理；
(3)真空热堆积熔铸：在真空焊接箱内，根据设计的热熔堆积焊接熔铸堆积图中的各纹路成色，选择对应规格牌号的钛基材或锆基材，按照堆积图的层次顺序，进行分层依次序进行焊接堆积熔铸，形成焊接堆积坯料，使成型的焊接堆积坯料高度及宽度达到成型材料的3倍。在这一步骤中，首先必须在真空状态下进行分层依次堆积焊接，另外，所述堆积焊接方式采用氩弧焊，所述氩弧焊电流的选择要保证不同基材间焊接时的完美融合，不能存在气孔等缺陷，所述电流根据丝材尺寸在250-320A之间选择；
(4)氩弧焊接加固：真空热堆积熔铸结束后，采用氩弧焊接方法对焊接堆积坯料四周进行焊接拉筋加固，在真空焊接箱内彻底冷却后取出坯料，以保证锻造时候纹路走向的稳定性；
(5)表面铣加工：由于热熔堆积焊接，坯料成型后，在焊接堆积坯料表面会呈现不规则凹凸不平的焊接纹路，所以为了保证锻造成型不出现裂纹，夹杂等缺陷，采用铣床加工方法将焊接堆积坯料表面呈现的不规则凹凸不平的焊接纹路加工平整；
(6)探伤：为了保证材料内部的完整性，成品率高，铣床加工后对焊接堆积坯料的内部进行探伤检测，防止成品内部有缺陷，影响成型产品的品质；
(7)锻造：根据热熔堆积焊接熔铸堆积图设计纹路走线，对焊接堆积坯料进行锻造成型，锻造温度按照所用的几种不同规格牌号的钛基材或锆基材的最高锻造温度进行加温，加热时间保证坯料内部热透，最终成型成棒料或者方料；
(8)轧制：当需要制成板材时，根据热熔堆积焊接熔铸堆积图设计纹路走线方式将焊接堆积坯料锻造成板坯，然后轧制生产成相应的板料；
(9)热处理：焊接堆积坯料锻造或者轧制结束后，必须进行热处理退火，方能保证材料性能优良；
(10)腐蚀烤色：热处理后，就可将将锻造成型的棒料或方料或板料加工成所需的产品，然后对产品表面进行抛光打磨处理，通过烤色使产品呈现不同的花纹以及不同的颜色组合，通过腐蚀使产品呈现出材料条纹立体感，根据基材种类的不同及腐蚀能力的不同，使产品呈现出不同的凹凸纹路。
实施例一：大马士革钛
本实施例需要成型的产品为水浪纹三色棒材，其直径25MM，长度2米。
(1)设计出水浪纹三色热熔堆积焊接熔铸堆积图,然后根据水浪纹三色热熔堆积焊接熔铸堆积图的层数和纹路成色，准备三种牌号且直径为5MM的钛丝：TA1、TC4、1533，以及100*150*5MM纯钛基板，其中，三种牌号钛丝基材直径是堆积图中对应纹路宽度的2～3倍。
(2)对TA1、TC4、1533三种牌号钛丝及100*150*5MM纯钛基板进行去油脂、去杂质等化学处理，最后并进行超声波表面清洗处理，保证材料表面无残留杂质。
(3)将清洗后的基材放入真空焊箱中，按照设计好的纹路依照宽度横向堆积焊接，采用氩弧焊机电流在280～320之间，电流根据实际材料的相容性以及堆积融合度适当调节。依次1533-TA1-TC4-TA1-1533-TA1-TC4循序一层一层堆积焊接，焊接时必须将TA1材料夹在TC4-1533材料之间，保证TA1材料能够更好的相融与其他两种牌号材料之间，焊接高度每层3MM左右，焊接堆积总高度100MM左右，大约30层，最后形成焊接堆积坯料，使成型的焊接堆积坯料高度及宽度达到成型材料的3倍。
(4)采用氩弧焊接对焊接堆积坯料进行四边牵连拉筋焊接，然后在真空焊箱内彻底冷却后取出坯料。
(5)铣床将坯料表面不平整的纹路彻底机加工平整，保证6个面均为机加面。
(6)然后对铣床机加的坯料进行探伤检测，保证材料内部无缺陷气孔等。
(7)根据TA1、TC4、1533三种材料的化学成分不同，物理性能不同，锻造温度必须达到1050-1180之间，进行约1.5-2小时的加热，保证材料内部热透。然后用250KG锻造空气锤进行顺长度方向均匀锻打，并且进行长度方向墩拔三次最终至40MM方棒，然后滚圆到35MM左右，再将材料放入锻造模具，成型为30MM毛棒。在锻造过程中需要了解材料的温度，如果温度低时，需及时进行在加热锻造，不能强行低温锻造，否则会导致材料内部发生开裂。
(8)如果需要板材，将坯料锻造成板坯后，然后进行轧机轧制，轧制温度及方向与锻造一致。
(9)坯料成型后，进行去应力及退火处理，热处理升温至1050度，保温2小时，真空炉内冷却。
(10)最后根据自己相应的产品，进行材料切割加工成型成成品，表面进行打磨抛光处理，然后烤色，最终产品端面呈现出具有TA1色1、TC4色2、1533色3的水浪纹三色，如图1所示。
实施例二：大马士革钛锆合金
本实施例需要成型的产品为水浪纹三色棒材，其直径25MM，长度2米。
(1)设计出水浪纹三色热熔堆积焊接熔铸堆积图,然后根据水浪纹三色热熔堆积焊接熔铸堆积图的层数和纹路成色，准备三种牌号且直径为5MM的丝材：TA1、TC4、锆702，以及100*150*5MM锆702基板，其中，三种牌号丝材直径是堆积图中对应纹路宽度的2～3倍。
(2)对TA1、TC4、锆702三种牌号丝材及100*150*5MM纯钛基板进行去油脂、去杂质等化学处理，最后并进行超声波表面清洗处理，保证材料表面无残留杂质。
(3)将清洗后的基材放入真空焊箱中，按照设计好的纹路依照宽度横向堆积焊接，采用氩弧焊机电流在280～320之间，电流根据实际材料的相容性以及堆积融合度适当调节。依次锆702-TA1-TC4-TA1-锆702-TA1-TC4循序一层一层堆积焊接，焊接时必须将TA1材料夹在TC4-锆702材料之间，保证TA1材料能够更好的相融与其他两种牌号材料之间，焊接高度每层3MM左右，焊接堆积总高度100MM左右，大约30层，最后形成焊接堆积坯料，使成型的焊接堆积坯料高度及宽度达到成型材料的3倍。
(4)采用氩弧焊接对焊接堆积坯料进行四边牵连拉筋焊接，然后在真空焊箱内彻底冷却后取出坯料。
(5)铣床将坯料表面不平整的纹路彻底机加工平整，保证6个面均为机加面。
(6)然后对铣床机加的坯料进行探伤检测，保证材料内部无缺陷气孔等。
(7)根据TA1、TC4、锆702三种材料的化学成分不同，物理性能不同，锻造温度必须达到1050-1180之间，进行约1.5-2小时的加热，保证材料内部热透。然后用250KG锻造空气锤进行顺长度方向均匀锻打，并且进行长度方向墩拔三次最终至40MM方棒，然后滚圆到35MM左右，再将材料放入锻造模具，成型为30MM毛棒。在锻造过程中需要了解材料的温度，如果温度低时，需及时进行在加热锻造，不能强行低温锻造，否则会导致材料内部发生开裂。
(8)如果需要板材，将坯料锻造成板坯后，然后进行轧机轧制，轧制温度及方向与锻造一致。
(9)坯料成型后，进行去应力及退火处理，热处理升温至1050度，保温2小时，真空炉内冷却。
(10)最后根据相应的产品，进行材料切割加工成型成成品，表面进行打磨抛光处理，然后烤色，最终产品端面呈现出具有TA1色1、TC4色2、锆702色3的水浪纹三色，如图1所示。
采用本发明的方法制备大马士革钛、锆等有色金属，可以按照设计纹路，制作出很多种不同纹路、色彩的材料，用其制备的EDC产品及户外小工具外观漂亮、重量轻、耐腐蚀、强度高，满足更多高端EDC户外小工具及装饰品客户的需求；采用这种制备方法，我国就具有了自己制造大马士革纹路的工艺方法，能够直接将现有的钛、锆基材制备成具有自己独特风格的大马士革钛、锆有色金属坯料，满足人们对高端EDC户外小工具及装饰品的需求，不需要从外国进口材料，从而大大的降低了制造成本。
上述实施例，只是本发明的较佳实施例，并非用来限制本发明实施范围，故凡以本发明权利要求所述内容所做的等效变化，均应包括在本发明权利要求范围之内。
Claims (2)
1.大马士革钛或锆的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1)纹路设计：根据人们对成品纹路的要求，设计出热熔堆积焊接熔铸堆积图，并根据热熔堆积焊接熔铸堆积图中设计的层数和纹路成色，选择好不同纹路成色所对应的几种不同规格牌号的钛基材或锆基材；所述钛基材或锆基材均采用丝材，不同规格牌号的钛基丝材或锆基丝材中，各丝材直径是堆积图中对应纹路宽度的2～3倍，所述钛基丝材或锆基丝材的数量根据热熔堆积焊接熔铸堆积图中纹路色彩数量确定；
(2)基材清洗：对准备好的钛基材或锆基材进行去杂质清洗处理；
(3)真空热堆积熔铸：在真空焊接箱内，根据设计的热熔堆积焊接熔铸堆积图中的各纹路成色，选择对应规格牌号的钛基材或锆基材，按照堆积图的层次顺序，进行分层依次序进行焊接堆积熔铸，形成焊接堆积坯料，使成型的焊接堆积坯料高度及宽度达到成型材料的3倍；
(4)氩弧焊接加固：真空热堆积熔铸结束后，采用氩弧焊接方法对焊接堆积坯料四周进行焊接拉筋加固，在真空焊接箱内彻底冷却后取出坯料；
(5)表面铣加工：采用铣床加工方法将焊接堆积坯料表面呈现的不规则凹凸不平的焊接纹路加工平整；
(6)探伤：铣床加工后对焊接堆积坯料的内部进行探伤检测，防止成品内部有缺陷；
(7)锻造：根据热熔堆积焊接熔铸堆积图设计纹路走线，对焊接堆积坯料进行锻造成型，锻造温度按照所用的几种不同规格牌号的钛基材或锆基材的最高锻造温度进行加温，加热时间保证坯料内部热透，最终成型成棒料或者方料；
(8)轧制：当需要制成板材时，根据热熔堆积焊接熔铸堆积图设计纹路走线方式将焊接堆积坯料锻造成板坯，然后轧制生产成相应的板料；
(9)热处理：焊接堆积坯料锻造或者轧制结束后，必须进行热处理退火；
(10)腐蚀烤色：将锻造成型的棒料或方料或板料加工成所需的产品，然后对产品表面进行抛光打磨处理，通过烤色使产品呈现不同的花纹以及不同的颜色组合，通过腐蚀使产品呈现出材料条纹立体感，根据基材种类的不同及腐蚀能力的不同，使产品呈现出不同的凹凸纹路。
2.根据权利要求1所述的大马士革钛或锆的制备方法，其特征在于：上述步骤(3)中，所述堆积焊接方式采用氩弧焊，所述氩弧焊电流的选择要保证不同基材间焊接时的完美融合且不能存在缺陷，所述电流根据丝材尺寸在250-320A之间选择。
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