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鈦合金鍛造加熱處理中形成的氧化物鏽皮及α殼層很脆,並在隨後的(de)鍛造或在終鍛中誘發裂紋或在其後(hòu)的機械加工過程中造成刀具磨損。因此,建議鈦合金加工在連續鍛造之間清理掉鏽皮(pí)及α殼層(céng),並且在鍛(duàn)件交付用戶前必須去除鏽皮(pí)及α殼層。
鈦合金鍛件(jiàn)的(de)清理技術有兩個方麵:其一是氧化皮的清除;其二是α殼層的清除。鏽皮可用機械方法,如噴砂清除;或用化學方法,如融溶鹽除鏽(xiù)法。除鏽方(fāng)法的選擇決定於零件大小、複雜程度及其成本。

噴砂是清除鏽皮的有效方法,它可以清除0.13~0.76mm厚的鏽皮,可用100~150目的鋯(gào)砂或鋼砂,氣(qì)壓(yā)可達275Pa。雖然噴砂對各種(zhǒng)尺寸的鍛件都可,但(dàn)多用於中(zhōng)、大型(xíng)鈦合金鍛件。噴砂設備可以采用裝有磨料的滾(gǔn)筒(tǒng)、噴丸或噴砂裝置。噴砂後要酸洗以去(qù)除α殼層。
溶鹽除鏽是另一種去(qù)除氧化皮的有效方法,且亦隨(suí)之(zhī)酸洗去除α殼層。一通常采(cǎi)用(yòng)溶鹽(yán)除(chú)鏽並酸洗的流程圖,溶液成分及有關參數(shù)。溶鹽除鏽用的架子一般是木製的、鈦的或不鏽鋼的,以防在工件(jiàn)和架子之間(jiān)產生電(diàn)勢,而產生對工(gōng)件的電侵蝕或產生電弧。溶鹽除鏽經(jīng)常用於中、小型鍛件(jiàn),在大批量鍛件的情況下(xià),操作係統可完全自動化。
酸洗用來清除鏽皮下(xià)的α殼層,其工藝如下:
(1)用噴砂或(huò)堿鹽進行整體清(qīng)理(lǐ)。
(2)若采用堿清洗則應在(zài)清潔的流(liú)動水中充分清洗。
(3)在(zài)砂(shā)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(尤其對於α+β和β合(hé)金)常取上述酸含量範圍的中間值(例(lì)如30%~35% HNO3,2%~3%HF,或HNO3與(yǔ)HF的比例為(wéi)10:1到15:1)。然(rán)而HNO3,HF約(yuē)為2:1的化學(xué)溶液可達到0.025mm/min的(de)清除效果,而吸(xī)氫少。
采(cǎi)用混合酸時,酸液中鈦(tài)含量(liàng)不(bú)斷增加,從而使酸洗效果減退。通常認為(wéi)鈦含量12g/L已是高限度,超過該值應將溶液廢棄。可以通過過濾或加入其他有機化學添加劑進行溶液處理,以(yǐ)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(yǐ)加速幹燥,洗畢讓其幹燥。
在酸洗中對金屬進行清除清洗所(suǒ)需的時間主(zhǔ)要由α殼厚(hòu)度、酸洗槽操作條件、工藝技術(shù)條件的需要和(hé)工(gōng)件吸氫的趨勢幾個因素決定。酸洗給鈦合金過度吸氫提供條件,因此必須細心控製。
酸洗中金屬清除速率一般是0.03mm/min或更多,這一速率強烈地受(shòu)下列因素的影響,如合金種類、酸的濃度、溶液溫度及鈦(tài)的含量。每個表麵金屬清(qīng)除厚度達(dá)0.25~0.38mm通常足以清除α殼層。但有時可(kě)能需要更(gèng)多或更少的清除量,這(zhè)取決(jué)於合金種類及處理的鍛件存(cún)在的特定條(tiáo)件。
酸洗中每清除0.03mm的表麵金屬則吸氫可達10×10-6,這取決於特定的酸洗液及濃度(dù)溫度條件,在酸洗中(zhōng)α合金比(α+β)合金吸氫趨(qū)勢小(xiǎo),而(α+β)合金又比β合金在酸(suān)洗中吸氫趨勢小。
酸洗中(zhōng)吸氫趨勢隨金屬清除速率的減小(xiǎo)(由於溶液中鈦含量增加)而增加;隨清洗溫度升(shēng)高(高於60℃)而增加;以及隨工件表麵積-體積相對比(bǐ)率的增大(dà)而增加。一(yī)般說來,在一定溶液濃度及溫度下金屬清除速(sù)率必須超過氫擴散速度。清洗後(hòu),如氫含量超過鍛件(jiàn)中允許(xǔ)的氫含(hán)量140~170cm3/100g,則需增加真空除氫退火。
零件不需要(yào)酸洗的部分,事先應塗上油漆以保護。但需注意,夾持零件的掛架隻能與(yǔ)鍛件塗有漆層部分接(jiē)觸。