CN106811277B - 一种钛及钛合金管材拉拔润滑剂及其使用方法 - Google Patents

一种钛及钛合金管材拉拔润滑剂及其使用方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了属于润滑材料及其应用领域的一种钛及钛合金管材拉拔润滑剂及其使用方法。所述润滑剂的组分包括：①玻璃粉、氟化石墨、氮化硼中的任何两种；②硼砂、磷酸钠、氟化钠中的任何两种；③水。润滑处理工序包括钛及钛合金管材的表面清洗、氧化退火、喷涂、烘干和实际拉拔制品表面粗糙度达到Ra0.8um以下，本润滑剂在钛及钛合金坯料表面形成润滑涂层，有效改善管坯与拉拔模具之间的润滑条件、防止坯料与模具粘结、提高模具使用寿命和管材表面质量，模具寿命长。

Description

一种钛及钛合金管材拉拔润滑剂及其使用方法
技术领域
本发明属于润滑材料及其应用领域，特别涉及一种钛及钛合金管材拉拔润滑剂及其使用方法。具体涉及一种在钛及钛合金管坯表面形成润滑涂层的润滑剂，所述润滑涂层适于钛及钛合金管材冷拉拔加工过程。
背景技术
钛及钛合金管材具有强度高、密度低、耐蚀性优异、生物相容性好等特点，广泛用于航空、航天、船舶、石油、化工、医疗等领域。
钛及钛合金管材通常采用两辊或三辊轧管机轧制成形，但是所需设备较为复杂，生产效率相对较低，特别是对小规格管材的生产效率更低，而且轧管机难以生产方截面、椭圆截面等非圆形截面管材。
采用拉拔方法生产钛及钛合金管材，具有设备及模具简单，尺寸精度好，生产效率高等优点，而且可以生产方截面、椭圆截面等非圆形截面管材。但是由于钛的化学活性较高，导热系数小，硬度较低，摩擦系数大，在拉拔加工过程中，管材与拉拔模之间剧烈摩擦，产生大量的变形热，一旦润滑条件恶化，极易导致粘附模具，缩短模具使用寿命，严重降低管材表面质量，甚至导致管材拉断。因此，润滑介质及润滑工艺是影响钛及钛合金管材拉拔质量的重要因素之一。
管材拉拔通常采用油性液态润滑介质，但是对于钛及钛合金管材拉拔来说，普通油性液态润滑所形成的润滑膜与钛管之间的附着性差，在拉拔过程中，进入拉拔模定径带之前大部分润滑介质已被挤出，导致润滑条件恶化。
发明内容
本发明的目的是提供一种钛及钛合金管材冷拉拔润滑剂及其使用方法，其特征在于，
所述钛及钛合金管材冷拉拔组分配比如下：
1)润滑剂的组分包括：①玻璃粉、氟化石墨、氮化硼中的任何两种；②硼砂、磷酸钠、氟化钠中的任何两种；③水；
2)组分配比：组分①与组分②之和所占重量比例为90％,其中组分①的重量比例范围为65％～75％，组分②的重量比例范围为25％～35％；组分③的重量比例为10％。
一种钛及钛合金管材拉拔润滑剂的使用方法，包括步骤：
(1)采用常规轧制得到的钛及钛合金管材作为拉拔管坯，经过丙酮除油、酸洗除氧化皮、水洗，晾干待用；
(2)采用空气炉，将上述管坯在进行
Figure BDA0001195600060000022
分钟氧化退火，使管材表面形成致密氧化膜；
(3)将润滑剂均匀涂于管坯表面，随后将坯料在80℃～120℃烘箱中烘干；
(4)待润滑剂充分干燥固化以后再重复(3)工序1～2次。
本发明有益效果：
1、润滑涂层与基体结合牢固，随金属变形的延展性好，润滑效果优异，在钛及钛合金管材拉拔过程中，能够有效降低坯料与模具之间的摩擦，避免了粘模、管材划伤或拉断、模具拉伤等问题，制品表面质量高、模具寿命长；采用本发明方法加工的钛管外表面的粗糙度Ra≤0.8um；
2、一次涂层，可以经历多道次拉拔而无须再次润滑处理；
3、热稳定性好，适用温度范围-30℃～350℃；
4、润滑均匀，不影响管材尺寸精度，采用本发明方法加工的钛管截面尺寸公差不大于0.05mm；
5、使用方便，成本较低。使用前不需要磷化-皂化或其他化学方法对管坯表面进行改性处理，喷涂烘干后即在坯料表面形成优异的润滑膜，生产效率高、成本低。
具体实施方式
本发明提供一种钛及钛合金管材冷拉拔润滑剂及其使用方法，下面通过具体实施例对本发明做进一步说明。
实施例1
选用外径20mm，壁厚1.8mm的TA16钛合金冷轧管坯，欲经过两道次冷拉拔将其加工成14.5×14.5mm的方管；坯料的具体润滑处理如下：
1、坯料预处理：将TA16合金管坯经过丙酮除油、酸洗除氧化皮和水洗，晾干待用；
2、采用空气炉，将上述管坯在750℃进行60分钟氧化退火，使管材表面形成致密氧化膜；
3、润滑处理：将按重量百分比为20％氮化硼、40％氟化石墨、10％硼砂、20％磷酸钠、10％水配制的润滑剂均匀地喷涂于预处理过的TA16合金管管坯表面，随后将管坯在80℃烘箱中烘干，然后再次重复上述喷涂、加热烘干工序2次，在坯料表面形成了适当厚度的润滑薄膜；
4、经过上述处理的TA16合金管坯，经过两道次冷拉拔加工成14.5×14.5mm的方管，中间未采用其它润滑处理，未发生粘模、管材划伤或拉断和模具拉伤问题，而且制品表面粗糙度达到Ra0.8um以下。
实施例2
选用外径15mm，壁厚1.5mm的TA1冷轧钛管，欲经过3道次冷拉拔将其加工成外径12mm的管材。坯料的具体润滑处理如下：
1、坯料预处理：将TA1管坯经过丙酮除油、酸洗除氧化皮和水洗，晾干待用。
2、采用空气炉，将上述预处理后的管坯在600℃进行45分钟氧化退火，使管材表面形成致密氧化膜。
3、润滑处理：将按重量百分比为7.5％玻璃粉、60％氮化硼、12.5％氟化钠、10％磷酸钠和10％水配制成的润滑剂均匀地喷涂于管坯表面，随后将管坯在120℃烘箱中烘干，然后再次重复上述喷涂、加热烘干工序1次，在坯料表面形成了适当厚度的润滑薄膜。
4、经过上述处理的TA1管坯，经过3道次冷拉拔加工成外径12mm的管材，中间未采用其它润滑处理，未发生粘模、管材划伤或拉断、模具拉伤等问题，而且制品表面粗糙度达到Ra0.8um以下。
实施例3
选用直径为25mm，壁厚2mm的TA21合金管坯，欲经过4道次冷拉拔将其加工成长短轴长分别为30mm和16mm的椭圆截面管材。坯料的具体润滑处理如下：
1、坯料预处理：将TA21管坯经过丙酮除油、酸洗除氧化皮和水洗，晾干待用。
2、采用空气炉，将上述预处理后的管坯在700℃进行90分钟氧化退火，使管材表面形成致密氧化膜。
3、润滑处理：将配比(重量百分比)为5％玻璃粉、58％氟化石墨、10％硼砂、17％氟化钠、10％水的润滑剂均匀地喷涂于管坯表面，随后将管坯在100℃烘箱中烘干，然后再次重复上述喷涂、加热烘干工序2次，在坯料表面形成了适当厚度的润滑薄膜。
4、经过上述处理的TA21管坯，经过4道次冷拉拔加工成长短轴长分别为28mm和18mm的椭圆截面管材，中间未采用其它润滑处理，未发生粘模、管材划伤或拉断、模具拉伤等问题，而且制品表面粗糙度达到Ra0.8um以下。

Claims (3)

1.一种钛及钛合金管材冷拉拔润滑剂，其特征在于，所述钛及钛合金管材冷拉拔润滑剂组分配比如下：
1)润滑剂的组分包括：①玻璃粉、氟化石墨、氮化硼中的任何两种；②硼砂、磷酸钠、氟化钠中的任何两种；③水；
2)组分配比：组分①与组分②之和所占重量比例为90％,其中组分①的重量比例范围为65％～75％，组分②的重量比例范围为25％～35％；组分③的重量比例为10％。
2.一种钛及钛合金管材拉拔润滑剂的使用方法，其特征在于，包括步骤：
(1)采用常规轧制得到的钛及钛合金管材作为拉拔管坯，经过丙酮除油、酸洗除氧化皮、水洗，晾干待用；
(2)采用空气炉，将上述管坯在
Figure FDA0002138336710000011
进行
Figure FDA0002138336710000012
分钟氧化退火，使管材表面形成致密氧化膜；
(3)将按重量百分比为7.5％玻璃粉、60％氮化硼、12.5％氟化钠、10％磷酸钠和10％水配制成的润滑剂、或按重量百分比为5％玻璃粉、58％氟化石墨、10％硼砂、17％氟化钠、10％水的润滑剂均匀涂于管坯表面，随后将坯料在80℃～120℃烘箱中烘干；
(4)待润滑剂充分干燥固化以后再重复(3)工序1～2次。
3.一种钛及钛合金管材拉拔润滑剂的使用方法，其特征在于，具体选用外径20mm，壁厚1.8mm的TA16钛合金冷轧管坯，欲经过两道次冷拉拔将其加工成14.5×14.5mm的方管；坯料的具体润滑处理如下：
(1)坯料预处理：将TA16合金管坯经过丙酮除油、酸洗除氧化皮和水洗，晾干待用；
(2)采用空气炉，将上述管坯在750℃进行60分钟氧化退火，使管材表面形成致密氧化膜；
(3)润滑处理：将按重量百分比为20％氮化硼、40％氟化石墨、10％硼砂、20％磷酸钠、10％水配制的润滑剂均匀地喷涂于预处理过的TA16合金管管坯表面，随后将管坯在80℃烘箱中烘干，然后再次重复上述喷涂、加热烘干工序2次，在坯料表面形成了适当厚度的润滑薄膜；
(4)经过上述处理的TA16合金管坯，经过两道次冷拉拔加工成14.5×14.5mm的方管，中间未采用其它润滑处理，未发生粘模、管材划伤或拉断和模具拉伤问题，而且制品表面粗糙度达到Ra0.8μm以下。
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