CN107385277A - 一种手表结构件用纯钛棒材及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种手表结构件用纯钛棒材的制备方法，以海绵钛、钛白粉、铁钉为原料压制成电极块，通过真空自耗电弧熔炼炉将所述电极块进行三次熔炼，得到铸锭，将所述铸锭轧制成棒材坯料；将制得的棒材坯料进行去应力退火处理；将棒材经过两辊热矫直处理；将棒材进行磨削处理加工至尺寸公差为±0.05mm，并进行抛光处理，直至得到表面粗糙度Ra≤0.8μm的纯钛棒材；通过制备铸锭、锻造、轧制、热处理和精加工工序，能够实现批量化生产高表面质量且组织、性能一致性较好的纯钛棒材，有效提高了手表结构件用纯钛棒材的生产效率。
Description
【技术领域】
本发明属于金属材料制备技术领域，具体涉及一种手表结构件用纯钛棒材及 其制备方法。
【背景技术】
手表的结构件所用材料要求纯度较高，其相对于纯钢重量较轻，不易变形、 耐腐蚀、不生锈，因此越来越多的手表结构件采用纯钛作为材料。但是，纯钛材 质硬度低，在其磨削抛光过程中要求较为严格，一般的方法，容易由于屑料粘于 棒材，极易造成表面点状缺陷，导致结构件的成品率低，增加构件成本。
【发明内容】
本发明的目的是提供一种手表结构件用纯钛棒材及其制备方法，以制备出具 有成分均匀稳定且组织性能一致性较好的钛产品。
本发明的一种技术方案为：一种手表结构件用纯钛棒材的制备方法，包括以 下步骤：
步骤1、以海绵钛、钛白粉、铁钉为原料，按照原料中Ti元素的质量含量为 99.67％～99.80％、Fe元素的质量含量为0.04％～0.08％、O元素的质量含量为 0.07％～0.12％、C元素的质量含量≤0.08％、N元素的质量含量≤0.03％、H元素的 质量含量≤0.015％进行配料，并压制成电极块，通过真空自耗电弧熔炼炉将电极 块进行三次熔炼，得到铸锭，将铸锭轧制成棒材坯料；
步骤2、将步骤1制得的棒材坯料进行去应力退火处理，退火温度为 550～680℃，退火时间为1～2h；
步骤3、将步骤2中退火处理后的棒材经过两辊热矫直处理，加热温度为 400～550℃，保温时间为10～15min；
步骤4、将步骤3中两辊热矫直处理后的棒材进行磨削处理加工至尺寸公差 为±0.05mm，并进行抛光处理，直至得到表面粗糙度Ra≤0.8μm的纯钛棒材。
进一步地，步骤4中磨削处理过程具体为：
步骤4.1、使用M1080磨床，采用棕刚玉砂轮，转速设为50Hz，道次磨削量 为0.10mm，后续磨削预留量为0.20mm，进行磨削；
步骤4.2、使用PC-18高精度磨床，采用绿碳化硅砂轮，转速设为50Hz，道 次磨削量为0.05mm，后续磨削预留量为0.10mm，进行磨削；
步骤4.3、使用M1040磨床，采用白刚玉砂轮，转速设为50Hz，道次磨削 量为0.03mm，磨削至棒材尺寸公差为±0.05mm，得到磨削后的纯钛棒材。
进一步地，步骤4中抛光处理过程，采用配有4副砂轮的抛光机，4副砂轮 的粒度大小分别为300目、320目、380目、380目。
进一步地，步骤4中抛光处理过程中在300目和320目的砂轮处喷水、380 目的砂轮处不喷水，抛光机的转速为50Hz，抛光量为0.02mm。
进一步地，步骤4中得到的纯钛棒材抗拉强度不小于400Mpa、延伸率不小 于20％，金相不低于10级。
本发明的另一种技术方案：一种手表结构件用纯钛棒材，通过上述方法制得， 纯钛棒材中Ti元素的质量含量为99.67％～99.80％、Fe元素的质量含量为0.04％～ 0.08％、O元素的质量含量为0.07％～0.12％、C元素的质量含量≤0.08％、N元素 的质量含量≤0.03％、H元素的质量含量≤0.015％。
本发明的有益效果是：通过严格控制铸锭的各关键元素Fe、O、C、N的成 分范围，使制得的棒材具有成分稳定、组织均匀一致、表面光洁的特点，能够应 用于手表壳等日用消费品；通过制备铸锭、锻造、轧制、热处理和精加工工序， 能够实现批量化生产高表面质量且组织、性能一致性较好的纯钛棒材，有效提高 了手表结构件用纯钛棒材的生产效率。
【具体实施方式】
下面结合具体实施方式对本发明进行详细说明。
本发明公开了一种手表结构件用纯钛棒材的制备方法，包括以下步骤：
步骤1、以海绵钛、钛白粉、铁钉为原料，按照原料中Ti元素的质量含量为 99.67％～99.80％、Fe元素的质量含量为0.04％～0.08％、O元素的质量含量为 0.07％～0.12％、C元素的质量含量≤0.08％、N元素的质量含量≤0.03％、H元素的 质量含量≤0.015％进行计算并配料，分别称取上述原料后混合，采用3500t油压 机压制成电极块，再通过真空自耗电弧熔炼炉将电极块进行三次熔炼，炼制得到 直径为620mm铸锭，再经锻造轧制成直径为18mm的棒材坯料；
步骤2、将步骤1制得的直径为18mm的棒材坯料进行去应力退火处理，退 火温度为550～680℃，退火时间为1～2h；
步骤3、将步骤2中退火处理后的18mm棒材经过两辊热矫直处理，加热温 度为400～550℃，保温时间为10～15min；
步骤4、将步骤3中两辊热矫直处理后的18mm棒材进行磨削处理加工至Φ 18±0.05mm，并进行抛光处理，直至得到表面粗糙度Ra≤0.8μm的纯钛棒材。
步骤4.1、使用M1080磨床，采用棕刚玉砂轮，转速设为50Hz，道次磨削量 为0.10mm，后续磨削预留量为0.20mm，进行磨削；
步骤4.2、使用PC-18高精度磨床，采用绿碳化硅砂轮，转速设为50Hz，道 次磨削量为0.05mm，后续磨削预留量为0.10mm，进行磨削；
步骤4.3、使用M1040磨床，采用白刚玉砂轮，转速设为50Hz，道次磨削 量为0.03mm，磨削至棒材尺寸公差为±0.05mm，得到磨削后的Φ18mm纯钛棒 材。
抛光处理过程，采用配有4副砂轮的抛光机，4副砂轮的粒度大小(目)分别 为300目、320目、380目、380目。
抛光处理过程中抛光机在300目和320目的砂轮处喷水、380目的砂轮处不 喷水，抛光机在抛光处理中的转速(走料速度FWD)为50Hz，抛光量约为0.02mm， 可保证棒材表面无任何缺陷。
步骤4中得到的纯钛棒材抗拉强度不小于400Mpa、延伸率不小于20％，金 相不低于10级。
本发明还公开了另一种技术方案，一种通过上述技术方案制得的纯钛棒材， 该纯钛棒材的表面质量组织一致性高，该纯钛棒材中Ti元素的质量含量为 99.67％～99.80％、Fe元素的质量含量为0.04％～0.08％、O元素的质量含量为 0.07％～0.12％、C元素的质量含量≤0.08％、N元素的质量含量≤0.03％、H元素的 质量含量≤0.015％。
实施例1
制备铸锭：将海绵钛、钛白粉、铁钉按作为原料，按照各元素质量含量范围： Fe：0.04％，O：0.08％，C≤0.08％，N≤0.03％，H≤0.015％进行配料计算，并分 别称取上述原料后混合，然后采用3500t油压机压制成电极块，再使用真空自耗 电弧熔炼炉经三次熔炼制备出直径为620mm铸锭；再经锻造轧制成直径为18mm 的棒材坯料；将制得的棒材进行去应力退火处理，退火温度为600℃，退火时间 为1.5h；将处理后的棒材先经过两辊热矫直工序处理，其中，加热温度为480℃， 保温时间为8min。
然后依次经M1080磨床→PC-18高精度磨床→M1040磨床顺序磨削处理加 工至Φ16±0.05mm，最后含4副砂轮的抛光机，其粒度(目)从大到小依次为①300 →②320→③380→④380，抛光过程中①②号前两副砂轮处喷水，而后③④号两 轮处关闭喷水装置进行抛光处理，制得高表面质量手表结构件用纯钛棒材，其中 Fe元素的质量含量为0.046％，O元素的质量含量为0.09％，C元素的质量含量 为0.008％，N元素的质量含量为0.008％，H元素的质量含量为0.002％，Ti元 素的质量含量为99.846％，抗拉强度410Mpa、延伸率36.8％，金相11级。
实施例2
制备铸锭：将海绵钛、钛白粉、铁钉按作为原料，按照各元素含量范围：Fe 0.06％，O 0.12％，C≤0.08％，N≤0.03％，H≤0.015％进行配料计算，并分别称 取上述原料后混合，然后采用3500t油压机压制成电极块，再使用真空自耗电弧 熔炼炉经三次熔炼制备出直径为620mm铸锭；再经锻造轧制成直径为22mm的 棒材坯料；将制得的棒材进行去应力退火处理，退火温度为630℃，退火时间为 1.5h；将处理后的棒材先经过两辊热矫直工序处理，其中，加热温度为480℃， 保温时间为8min；然后经经M1080磨床→PC-18高精度磨床→M1040磨床顺序 磨削处理加工至Φ20±0.05mm，最后含4副砂轮的抛光机，其粒度(目)从大到小 依次为①300→②320→③380→④380，抛光过程中①②号前两副砂轮处喷水，而 后③④号两轮处关闭喷水装置进行抛光处理，制得高表面质量手表结构件用纯钛 棒材，其中Fe含量为0.066％，O含量为0.11％，C含量为0.009％，N含量为 0.009％，H含量为0.003％，Ti含量为99.803％，抗拉强度507Mpa、延伸率35.4％， 金相10级。
Claims (6)
1.一种手表结构件用纯钛棒材的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1、以海绵钛、钛白粉、铁钉为原料，按照所述原料中Ti元素的质量含量为99.67％～99.80％、Fe元素的质量含量为0.04％～0.08％、O元素的质量含量为0.07％～0.12％、C元素的质量含量≤0.08％、N元素的质量含量≤0.03％、H元素的质量含量≤0.015％进行配料，并压制成电极块，通过真空自耗电弧熔炼炉将所述电极块进行三次熔炼，得到铸锭，将所述铸锭轧制成棒材坯料；
步骤2、将步骤1制得的所述棒材坯料进行去应力退火处理，退火温度为550～680℃，退火时间为1～2h；
步骤3、将步骤2中退火处理后的棒材经过两辊热矫直处理，加热温度为400～550℃，保温时间为10～15min；
步骤4、将步骤3中两辊热矫直处理后的棒材进行磨削处理加工至尺寸公差为±0.05mm，并进行抛光处理，直至得到表面粗糙度Ra≤0.8μm的纯钛棒材。
2.如权利要求1所述的手表结构件用纯钛棒材的制备方法，其特征在于，步骤4中所述磨削处理过程具体为：
步骤4.1、使用M1080磨床，采用棕刚玉砂轮，转速设为50Hz，道次磨削量为0.10mm，后续磨削预留量为0.20mm，进行磨削；
步骤4.2、使用PC-18高精度磨床，采用绿碳化硅砂轮，转速设为50Hz，道次磨削量为0.05mm，后续磨削预留量为0.10mm，进行磨削；
步骤4.3、使用M1040磨床，采用白刚玉砂轮，转速设为50Hz，道次磨削量为0.03mm，磨削至棒材尺寸公差为±0.05mm，得到磨削后的纯钛棒材。
3.如权利要求2所述的手表结构件用纯钛棒材的制备方法，其特征在于，步骤4中所述抛光处理过程，采用配有4副砂轮的抛光机，所述4副砂轮的粒度大小分别为300目、320目、380目、380目。
4.如权利要求3任一所述的手表结构件用纯钛棒材的制备方法，其特征在于，步骤4中所述抛光处理过程中在300目和320目的砂轮处喷水、380目的砂轮处不喷水，所述抛光机的转速为50Hz，抛光量为0.02mm。
5.如权利要求1-4任一所述的手表结构件用纯钛棒材的制备方法，其特征在于，步骤4中得到的所述纯钛棒材抗拉强度不小于400Mpa、延伸率不小于20％，金相不低于10级。
6.一种手表结构件用纯钛棒材，通过权利要求1-6任一所述的方法制得，其特征在于，所述纯钛棒材中Ti元素的质量含量为99.67％～99.80％、Fe元素的质量含量为0.04％～0.08％、O元素的质量含量为0.07％～0.12％、C元素的质量含量≤0.08％、N元素的质量含量≤0.03％、H元素的质量含量≤0.015％。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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