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鈦合金鍛造加熱處理中形(xíng)成的氧化物鏽皮及α殼層很脆,並在隨後的鍛造或在(zài)終鍛中(zhōng)誘發裂(liè)紋(wén)或在其後的機械加工過程中造成刀具磨損。因此(cǐ),建議鈦合金加工在連續鍛造之間清理掉鏽皮及α殼層,並且在(zài)鍛件交(jiāo)付用戶(hù)前必(bì)須(xū)去除鏽皮及α殼(ké)層。

鈦合金鍛件的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(huà)學方法,如融溶鹽除鏽法。除鏽方(fāng)法的選擇決定於零件(jiàn)大小、複雜程度及其成本。
噴砂是清除鏽皮的有效方法,它(tā)可(kě)以清除0.13~0.76mm厚的鏽(xiù)皮,可用100~150目的鋯砂或(huò)鋼砂,氣壓可達275Pa。雖然噴(pēn)砂對各種尺寸的鍛件都可,但多用於中、大(dà)型鈦合金鍛件。噴砂設備(bèi)可以采用裝有磨料的滾(gǔn)筒、噴丸或噴(pēn)砂裝置。噴砂後要酸洗以去除α殼層。
溶(róng)鹽除鏽是另(lìng)一種(zhǒng)去除氧化(huà)皮的有效方(fāng)法,且亦隨之酸洗去除α殼層。一(yī)通常采用溶鹽除鏽並酸洗的流程圖,溶液成(chéng)分及有關參數。溶鹽(yán)除鏽用的架子一般是木製的、鈦的(de)或不鏽鋼的,以防在工件和架子之間產生電勢,而(ér)產生對工件的電侵蝕或產生電弧。溶鹽除鏽經常用於中、小型鍛件,在大(dà)批量鍛件的情(qíng)況下,操作係統可完全自動化。
酸洗用來清除鏽皮下的(de)α殼層,其工藝如(rú)下:
(1)用噴砂或堿(jiǎn)鹽(yán)進行整體清理。
(2)若采用堿清洗則應在清潔的流動水中充分清洗。
(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(尤其對於α+β和β合金)常取上述酸含量範圍的中間值(例如(rú)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的化學溶液可達到0.025mm/min的清(qīng)除效果,而吸氫少。
采用混(hún)合(hé)酸(suān)時,酸液中鈦含量不斷增加,從而使酸洗效果減退。通常認為鈦含量12g/L已是(shì)高限度,超過該值應將溶液廢棄。可(kě)以通(tōng)過過(guò)濾或加(jiā)入其他(tā)有機化學添加劑進行溶液處理,以延長酸洗液的壽命。
(4)在清水中(zhōng)徹底清洗鍛件。
(5)用(yòng)熱水清洗以加速(sù)幹燥,洗畢讓其幹燥。
在酸洗中對金屬進行清除清洗所需的時間主要由α殼厚度、酸洗槽操作條(tiáo)件、工藝技術條件的需要和工件(jiàn)吸(xī)氫的趨勢幾個因素(sù)決定。酸洗給鈦合金過度吸氫提供條件,因此必須(xū)細心(xīn)控(kòng)製。
酸洗(xǐ)中金屬清除(chú)速(sù)率一般是0.03mm/min或更多(duō),這一速率強烈(liè)地受下列因素的影響,如合金種(zhǒng)類、酸的濃度、溶(róng)液(yè)溫度及鈦的含量(liàng)。每個表麵金屬清(qīng)除(chú)厚度達0.25~0.38mm通常足以清除α殼層。但有時可能需要更多或更少的(de)清除量,這取決於合金(jīn)種(zhǒng)類及處理的鍛件存在的特定條件。
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(tè)定的(de)酸洗液及濃度溫度條(tiáo)件,在酸洗(xǐ)中α合金比(α+β)合(hé)金吸氫趨勢小,而(α+β)合金又比β合金在酸洗中吸氫趨勢小。
酸洗中吸氫趨勢隨(suí)金屬清除速率的減小(由於溶液中鈦含量增加)而增加;隨清洗溫度升高(高於60℃)而增加;以及隨工件表麵積-體積相對比率的增大而增加。一(yī)般說來,在一定溶液濃度及(jí)溫度下金屬清除速率必須超過氫擴散速度。清洗後,如氫含量超過(guò)鍛件中允許的氫含量140~170cm3/100g,則需增加(jiā)真空除(chú)氫退火(huǒ)。
零件不需要酸洗的部分,事先應塗上油漆以(yǐ)保護。但需注意,夾持零件的掛(guà)架隻能與鍛件(jiàn)塗有漆(qī)層(céng)部分接觸。