CN107699832A - 一种钛合金板材的制备方法 - Google Patents

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    • C23C8/06—Solid state diffusion of only non-metal elements into metallic material surfaces; Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive gas, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using gases
    • C23C8/08—Solid state diffusion of only non-metal elements into metallic material surfaces; Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive gas, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using gases only one element being applied
    • C23C8/10—Oxidising

Abstract

本发明公开了一种钛合金板材的制备方法，包括以下步骤：步骤1，将钛合金锻坯改锻成钛合金板坯；步骤2，对步骤1得到的钛合金板坯进行热处理；步骤3，将步骤2处理后的钛合金板坯进行酸洗去除表面氧化膜；步骤4，将步骤3处理后的钛合金板坯表面进行活化处理；步骤5，将步骤4处理后的钛合金板坯表面进行耐磨处理；步骤6，将步骤5处理后的钛合金板坯进行冷轧。本发明该方法在不改变钛及钛合金板材力学性能的同时，能提高钛及钛合金板材的耐磨性，该方法工艺简单易行，加工窗口较宽，工艺稳定性强，并容易实现微观组织的调控以及相应合金力学性能的匹配。

Description

一种钛合金板材的制备方法
技术领域
本发明涉及钛合金板加工方法技术领域，具体涉及一种钛合金板材的制备方法。
背景技术
钛及钛合金质轻、比强度高，耐腐蚀性好。广泛应用于航空航天、机械仪表、生物医用材料和日用工业等领域。目前的高温钛合金板的热稳定性往往不够理想，表现为钛合金板在高温环境使用过程中抗蠕变性能明显降低，主要原因在于高温钛合金板一般采用高温钛合金制成的，但是高温钛合金由于其高合金化，长时间工作后脆性相析出机率增大，导致组织不稳定。同时但由于其耐磨性较差和摩擦系数较高，使其应用受到一定限制，现有的处理方法均存在一定的问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种钛合金板材的制备方法，该方法在不改变钛及钛合金板材力学性能的同时，能提高钛及钛合金板材的耐磨性。
本发明所采用的技术方案是，一种钛合金板材的制备方法，包括以下步骤：
步骤1，将钛合金锻坯改锻成钛合金板坯；
步骤2，对步骤1得到的钛合金板坯进行热处理；
步骤3，将步骤2处理后的钛合金板坯进行酸洗去除表面氧化膜；
步骤4，将步骤3处理后的钛合金板坯表面进行活化处理；
步骤5，将步骤4处理后的钛合金板坯表面进行耐磨处理；
步骤6，将步骤5处理后的钛合金板坯进行冷轧。
本发明的特点还在于，
步骤1中改锻温度830～890℃，改锻后板坯厚度30～40mm。
步骤2中，将钛合金板坯放入箱式电阻炉内，炉温升至1100±50℃，保温4-5小时，炉冷至600±10℃出炉。
步骤3中，酸洗液体积比配方为HCl:H2SO4:H2O＝1:5～9:90～95，酸洗温度为65～70℃。
步骤4中的活化处理过程为：将配制好的活化液放入超声发生设备中，选取超声频率为25～59KHz，功率150～250W，随后，将步骤3处理后的钛合金板坯放入活化液中，活化3～5min。
步骤4中每升活化液的组成和含量为：质量浓度40％的HF 15～20mL，ZnSO4·7H2O5～9g，CH3(CH2)14CH2(CH3)3NBr 30～40mg，其余为蒸馏水。
步骤5中的耐磨处理处理过程为：将步骤4处理后的钛合金板坯置于热处理炉中通入空气；然后以5～10℃/秒的恒定升温速度升温至800～810℃温度，保温20～40分钟，随炉冷却至室温。
本发明的一种钛合金板材的制备方法的有益效果是：
(1)采用恒定速度加温，并在空气或氧气或水蒸汽的氧化气氛中，对钛合金板坯进行氧化，使钛合金板坯的表面生成一层均匀、致密的氧化钛膜层，使钛合金板坯表面致密的氧化层与钛底材结合强度高、结合紧密，使表面氧化处理后的钛合金板坯表面的摩擦系数降低，耐磨性提高；
(2)本制备方法简单易行，加工窗口较宽，工艺稳定性强，并容易实现微观组织的调控以及相应合金力学性能的匹配。
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。
本发明的一种钛合金板材的制备方法，包括以下步骤：
步骤1，将钛合金锻坯改锻成钛合金板坯；
步骤1中改锻温度830～890℃，改锻后板坯厚度30～40mm；
步骤2，对步骤1得到的钛合金板坯进行热处理；
步骤2中，将钛合金板坯放入箱式电阻炉内，炉温升至1100±50℃，保温4-5小时，炉冷至600±10℃出炉；
步骤3，将步骤2处理后的钛合金板坯进行酸洗去除表面氧化膜；
步骤3中，酸洗液体积比配方为HCl:H2SO4:H2O＝1:5～9:90～95，酸洗温度为65～70℃；
步骤4，将步骤3处理后的钛合金板坯表面进行活化处理；
步骤4中的活化处理过程为：将配制好的活化液放入超声发生设备中，选取超声频率为25～59KHz，功率150～250W，随后，将步骤3处理后的钛合金板坯放入活化液中，活化3～5min；
步骤4中每升活化液的组成和含量为：质量浓度40％的HF 15～20mL，ZnSO4·7H2O5～9g，CH3(CH2)14CH2(CH3)3NBr 30～40mg，其余为蒸馏水；
步骤5，将步骤4处理后的钛合金板坯表面进行耐磨处理；
步骤5中的耐磨处理处理过程为：将步骤4处理后的钛合金板坯置于热处理炉中通入空气；然后以5～10℃/秒的恒定升温速度升温至800～810℃温度，保温20～40分钟，随炉冷却至室温；
步骤6，将步骤5处理后的钛合金板坯进行冷轧。
实施例1
一种钛合金板材的制备方法，包括以下步骤：
步骤1，将钛合金锻坯改锻成钛合金板坯；
步骤1中改锻温度830℃，改锻后板坯厚度30mm；
步骤2，对步骤1得到的钛合金板坯进行热处理；
步骤2中，将钛合金板坯放入箱式电阻炉内，炉温升至1100±50℃，保温4小时，炉冷至600±10℃出炉；
步骤3，将步骤2处理后的钛合金板坯进行酸洗去除表面氧化膜；
步骤3中，酸洗液体积比配方为HCl:H2SO4:H2O＝1:5:90，酸洗温度为65℃；
步骤4，将步骤3处理后的钛合金板坯表面进行活化处理；
步骤4中的活化处理过程为：将配制好的活化液放入超声发生设备中，选取超声频率为25KHz，功率150W，随后，将步骤3处理后的钛合金板坯放入活化液中，活化3min；
步骤4中每升活化液的组成和含量为：质量浓度40％的HF15mL，ZnSO4·7H2O 5g，CH3(CH2)14CH2(CH3)3NBr 30mg，其余为蒸馏水；
步骤5，将步骤4处理后的钛合金板坯表面进行耐磨处理；
步骤5中的耐磨处理处理过程为：将步骤4处理后的钛合金板坯置于热处理炉中通入空气；然后以5℃/秒的恒定升温速度升温至800℃温度，保温20分钟，随炉冷却至室温；
步骤6，将步骤5处理后的钛合金板坯进行冷轧。
实施例2
一种钛合金板材的制备方法，包括以下步骤：
步骤1，将钛合金锻坯改锻成钛合金板坯；
步骤1中改锻温度890℃，改锻后板坯厚度40mm；
步骤2，对步骤1得到的钛合金板坯进行热处理；
步骤2中，将钛合金板坯放入箱式电阻炉内，炉温升至1100±50℃，保温5小时，炉冷至600±10℃出炉；
步骤3，将步骤2处理后的钛合金板坯进行酸洗去除表面氧化膜；
步骤3中，酸洗液体积比配方为HCl:H2SO4:H2O＝1:9:95，酸洗温度为70℃；
步骤4，将步骤3处理后的钛合金板坯表面进行活化处理；
步骤4中的活化处理过程为：将配制好的活化液放入超声发生设备中，选取超声频率为59KHz，功率250W，随后，将步骤3处理后的钛合金板坯放入活化液中，活化5min；
步骤4中每升活化液的组成和含量为：质量浓度40％的HF 16mL，ZnSO4·7H2O 9g，CH3(CH2)14CH2(CH3)3NBr 40mg，其余为蒸馏水；
步骤5，将步骤4处理后的钛合金板坯表面进行耐磨处理；
步骤5中的耐磨处理处理过程为：将步骤4处理后的钛合金板坯置于热处理炉中通入空气；然后以10℃/秒的恒定升温速度升温至810℃温度，保温40分钟，随炉冷却至室温；
步骤6，将步骤5处理后的钛合金板坯进行冷轧。
实施例3
一种钛合金板材的制备方法，包括以下步骤：
步骤1，将钛合金锻坯改锻成钛合金板坯；
步骤1中改锻温度870℃，改锻后板坯厚度35mm；
步骤2，对步骤1得到的钛合金板坯进行热处理；
步骤2中，将钛合金板坯放入箱式电阻炉内，炉温升至1100±50℃，保温4.5小时，炉冷至600±10℃出炉；
步骤3，将步骤2处理后的钛合金板坯进行酸洗去除表面氧化膜；
步骤3中，酸洗液体积比配方为HCl:H2SO4:H2O＝1:6:91，酸洗温度为66℃；步骤4，将步骤3处理后的钛合金板坯表面进行活化处理；
步骤4中的活化处理过程为：将配制好的活化液放入超声发生设备中，选取超声频率为30KHz，功率160W，随后，将步骤3处理后的钛合金板坯放入活化液中，活化4min；
步骤4中每升活化液的组成和含量为：质量浓度40％的HF20mL，ZnSO4·7H2O 69g，CH3(CH2)14CH2(CH3)3NBr 35mg，其余为蒸馏水；
步骤5，将步骤4处理后的钛合金板坯表面进行耐磨处理；
步骤5中的耐磨处理处理过程为：将步骤4处理后的钛合金板坯置于热处理炉中通入空气；然后以6℃/秒的恒定升温速度升温至805℃温度，保温30分钟，随炉冷却至室温；
步骤6，将步骤5处理后的钛合金板坯进行冷轧。
实施例4
一种钛合金板材的制备方法，包括以下步骤：
步骤1，将钛合金锻坯改锻成钛合金板坯；
步骤1中改锻温度860℃，改锻后板坯厚度36mm；
步骤2，对步骤1得到的钛合金板坯进行热处理；
步骤2中，将钛合金板坯放入箱式电阻炉内，炉温升至1100±50℃，保温4.6小时，炉冷至600±10℃出炉；
步骤3，将步骤2处理后的钛合金板坯进行酸洗去除表面氧化膜；
步骤3中，酸洗液体积比配方为HCl:H2SO4:H2O＝1:7:92，酸洗温度为68℃；
步骤4，将步骤3处理后的钛合金板坯表面进行活化处理；
步骤4中的活化处理过程为：将配制好的活化液放入超声发生设备中，选取超声频率为40KHz，功率200W，随后，将步骤3处理后的钛合金板坯放入活化液中，活化4min；
步骤4中每升活化液的组成和含量为：质量浓度40％的HF 17mL，ZnSO4·7H2O 8g，CH3(CH2)14CH2(CH3)3NBr 36mg，其余为蒸馏水；
步骤5，将步骤4处理后的钛合金板坯表面进行耐磨处理；
步骤5中的耐磨处理处理过程为：将步骤4处理后的钛合金板坯置于热处理炉中通入空气；然后以9℃/秒的恒定升温速度升温至805℃温度，保温30分钟，随炉冷却至室温；
步骤6，将步骤5处理后的钛合金板坯进行冷轧。
实施例5
一种钛合金板材的制备方法，包括以下步骤：
步骤1，将钛合金锻坯改锻成钛合金板坯；
步骤1中改锻温度870℃，改锻后板坯厚度35mm；
步骤2，对步骤1得到的钛合金板坯进行热处理；
步骤2中，将钛合金板坯放入箱式电阻炉内，炉温升至1100±50℃，保温4小时，炉冷至600±10℃出炉；
步骤3，将步骤2处理后的钛合金板坯进行酸洗去除表面氧化膜；
步骤3中，酸洗液体积比配方为HCl:H2SO4:H2O＝1:8:93，酸洗温度为66℃；
步骤4，将步骤3处理后的钛合金板坯表面进行活化处理；
步骤4中的活化处理过程为：将配制好的活化液放入超声发生设备中，选取超声频率为40KHz，功率160W，随后，将步骤3处理后的钛合金板坯放入活化液中，活化4min；
步骤4中每升活化液的组成和含量为：质量浓度40％的HF 16mL，ZnSO4·7H2O 8g，CH3(CH2)14CH2(CH3)3NBr 35mg，其余为蒸馏水；
步骤5，将步骤4处理后的钛合金板坯表面进行耐磨处理；
步骤5中的耐磨处理处理过程为：将步骤4处理后的钛合金板坯置于热处理炉中通入空气；然后以5℃/秒的恒定升温速度升温至800℃温度，保温20分钟，随炉冷却至室温；
步骤6，将步骤5处理后的钛合金板坯进行冷轧。
本发明的一种钛合金板材的制备方法有如下优点：
(1)采用恒定速度加温，并在空气或氧气或水蒸汽的氧化气氛中，对钛合金板坯进行氧化，使钛合金板坯的表面生成一层均匀、致密的氧化钛膜层，使钛合金板坯表面致密的氧化层与钛底材结合强度高、结合紧密，使表面氧化处理后的钛合金板坯表面的摩擦系数降低，耐磨性提高；
(2)工艺简单易行，加工窗口较宽，工艺稳定性强，并容易实现微观组织的调控以及相应合金力学性能的匹配。

Claims (7)

1.一种钛合金板材的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1，将钛合金锻坯改锻成钛合金板坯；
步骤2，对步骤1得到的钛合金板坯进行热处理；
步骤3，将步骤2处理后的钛合金板坯进行酸洗去除表面氧化膜；
步骤4，将步骤3处理后的钛合金板坯表面进行活化处理；
步骤5，将步骤4处理后的钛合金板坯表面进行耐磨处理；
步骤6，将步骤5处理后的钛合金板坯进行冷轧。
2.根据权利要求1所述的一种钛合金板材的制备方法，其特征在于，步骤1中改锻温度830～890℃，改锻后板坯厚度30～40mm。
3.根据权利要求1所述的一种钛合金板材的制备方法，其特征在于，步骤2中，将钛合金板坯放入箱式电阻炉内，炉温升至1100±50℃，保温4-5小时，炉冷至600±10℃出炉。
4.根据权利要求1所述的一种钛合金板材的制备方法，其特征在于，步骤3中，酸洗液体积比配方为HCl:H2SO4:H2O＝1:5～9:90～95，酸洗温度为65～70℃。
5.根据权利要求1所述的一种钛合金板材的制备方法，其特征在于，步骤4中的活化处理过程为：将配制好的活化液放入超声发生设备中，选取超声频率为25～59KHz，功率150～250W，随后，将步骤3处理后的钛合金板坯放入活化液中，活化3～5min。
6.根据权利要求5所述的一种钛合金板材的制备方法，其特征在于，步骤4中每升活化液的组成和含量为：质量浓度40％的HF 15～20mL，ZnSO4·7H2O 5～9g，CH3(CH2)14CH2(CH3)3NBr 30～40mg，其余为蒸馏水。
7.根据权利要求1所述的一种钛合金板材的制备方法，其特征在于，步骤5中的耐磨处理处理过程为：将步骤4处理后的钛合金板坯置于热处理炉中通入空气；然后以5～10℃/秒的恒定升温速度升温至800～810℃温度，保温20～40分钟，随炉冷却至室温。
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