CN107385277B - 一种手表结构件用纯钛棒材及其制备方法 - Google Patents

一种手表结构件用纯钛棒材及其制备方法 Download PDF

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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

一种手表结构件用纯钛棒材及其制备方法
【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Φ18±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:Fe0.06%,O0.12%,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 (5)

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,将所述铸锭锻造轧制成棒材坯料;
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;
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。
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。
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。
4.如权利要求1-3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.。
5.一种手表结构件用纯钛棒材,通过权利要求1-4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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