CN114535028A - 一种提升钛及钛合金材料表面氟硼化润滑膜层质量的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明创造提供了一种提升钛及钛合金材料表面氟硼化润滑膜层质量的方法，包括如下步骤：S1：将待处理材料浸泡到浸蚀溶液中，浸蚀一段时间后清洗；S2：将待处理材料进行氟硼化润滑处理。本发明创造所述的一种提升钛及钛合金材料表面氟硼化润滑膜层质量的方法，本发明操作简单，投入少、节约能源，对材料外形尺寸限制少，加工效率高，效果佳，可广泛应用于生产加工制造领域，且本发明得到的膜层连续均匀、厚度适中，结合力牢固的氟硼化润滑膜层，显著提高了钛及钛合金材料表面氟硼化润滑膜层质量。
Description
技术领域
本发明创造属于表面工程技术领域，尤其是涉及一种提升钛及钛合金材料表面氟硼化润滑膜层质量的方法。
背景技术
钛及钛合金材料具有比重小，强度、塑性、韧性、耐蚀性均优异的特性而被各个工业领域，尤其是航空航天领域广泛应用。然而，正因为钛及钛合金材料的这些优良特性，在冷变形(如镦制)过程中其表面很容易被拉伤，同时成型模具内壁也会加速磨损，极大缩短了模具使用寿命。后来在表面工程技术发展的推动下，通过氟硼化润滑这种化学处理方式可在钛及钛合金材料表面形成较为坚固的氟硼化润滑膜层，扭转了钛及钛合金材料在冷变形过程中容易被拉伤的局面，从而被生产制造业快速推广应用。但是在实际生产过程中，材料表面本身较为光滑，经除油后进行氟硼化润滑处理，其表面所生成的氟硼化润滑膜层时常会出现不连续均匀，局部发白，膜层厚度较薄的情况，加工质量不稳定，进而使润滑后的钛及钛合金材料在冷变形加工后，产品表面局部容易出现或深或浅的拉伤痕迹，造成产品质量一致性得不到保障，冷变形模具寿命也相应缩短。
发明内容
有鉴于此，本发明创造旨在提出一种提升钛及钛合金材料表面氟硼化润滑膜层质量的方法，可显著提升氟硼化润滑膜层的成膜质量，避免在冷变形过程中材料表面被拉伤的情况发生。
为达到上述目的，本发明创造的技术方案是这样实现的：
一种提升钛及钛合金材料表面氟硼化润滑膜层质量的方法，包括如下步骤：S1：将待处理材料浸泡到浸蚀溶液中，浸蚀一段时间后清洗；
S2：将待处理材料进行氟硼化润滑处理。
所述步骤S1中的浸蚀溶液为氟化物和水的混合溶液。
所述氟化物包括氢氟酸、氟化钠、氟化钙、氟氢酸钾、氟化铵中的一种或两种及以上。
所述氟化物的浓度为30～100g/L。
所述步骤S1中浸蚀的时间为30～180s。
所述步骤S1前还包括预处理，预处理为对待处理材料进行除油处理，并且清洗待处理材料。
所述步骤S2中的氟硼化润滑处理时间为15～40min。
钛及钛合金材料放入氟化物水溶液中，水溶液中的氟离子与钛金属原子发生反应，形成氟钛化合物，对钛及钛合金表面造成腐蚀，使光亮的材料表面变得粗糙而无光泽。
一种可明显提升钛及钛合金材料表面氟硼化润滑膜层质量的方法，即在钛及钛合金材料除油后氟硼化润滑加工前，对其表面进行浸蚀处理，得到均匀的粗化表面，然后再进行氟硼化润滑加工，具体操作为将除油后的原材料浸泡在室温浸蚀溶液里，并不停摆弄材料，使材料表面充分浸润浸蚀溶液，浸蚀时间为30～180s，浸蚀结束后用清水洗净材料表面，再进行氟硼化润滑处理，最终得到膜层连续均匀、厚度适中，结合力牢固的氟硼化润滑膜层。
相对于现有技术，本发明创造所述的一种提升钛及钛合金材料表面氟硼化润滑膜层质量的方法具有以下有益效果：
1、在氟硼化润滑前进行浸蚀处理，方便快捷地完成材料表面的粗化加工。浸蚀操作简单，只需要室温浸泡30～180s即可。
2、浸蚀溶液成分简单，由氟化物和水混合而成，配制条件低，只需要一个足够大的硬塑料液槽和两个清洗水槽即可。
3、浸蚀处理对材料的外形尺寸限制少，适用性强，加工效率高，生产成本低，浸蚀+氟硼化润滑是较为理想的加工组合。
4、本发明操作简单，投入少、节约能源，对材料外形尺寸限制少，加工效率高，效果佳，可广泛应用于生产加工制造领域，且本发明得到的膜层连续均匀、厚度适中，结合力牢固的氟硼化润滑膜层，显著提高了钛及钛合金材料表面氟硼化润滑膜层质量。
具体实施方式
除有定义外，以下实施例中所用的技术术语具有与本发明创造所属领域技术人员普遍理解的相同含义。以下实施例中所用的试验试剂，如无特殊说明，均为常规生化试剂；所述实验方法，如无特殊说明，均为常规方法。
下面结合实施例来详细说明本发明创造。
实施例一：
将盘圆直径为40cm的TA1纯钛丝材盘圆料进行除油处理，除油15min，并且进行清洗，然后放入浸蚀溶液室温浸泡30s，浸蚀溶液为氟化铵的水溶液，氟化铵的浓度为60g/L，清洗后进行氟硼化润滑30min，得到连续均匀而致密的灰蓝色膜层，无金属光泽，进行后续冷变形加工后，材料表面未出现拉伤的情况，通过金相显微镜测厚法测出形成的氟硼化润滑层厚度为5～8 μm。
实施例二：
将直径为6mm，长度为3mm的TC16钛合金直条料进行除油处理，除油15min，并且进行清洗，然后放入浸蚀溶液室温浸泡40s，浸蚀溶液为氟化铵的水溶液，氟化铵的浓度为50g/L，清洗后进行氟硼化润滑25min，得到连续均匀而致密的灰黑色膜层，无金属光泽，进行后续冷变形加工后，材料表面未出现拉伤的情况。通过金相显微镜测厚法测出形成的氟硼化润滑层厚度为4～6μm。
对比例一：
将盘圆直径为40cm的TA1纯钛丝材盘圆料进行除油处理，并且进行清洗，清洗后进行氟硼化润滑30min，得到不连续，且不均匀的灰白色膜层，局部无膜层，呈半光亮状态，进行后续冷变形加工后，材料表面出现拉伤的情况。通过金相显微镜测厚法测出形成的氟硼化润滑层厚度为2～3μm。
对比例二：
将直径为6mm，长度为3mm的TC16钛合金直条料进行除油处理，并且进行清洗，清洗后进行氟硼化润滑25min，得到不连续，且不均匀的灰黑色膜层，局部表面白亮，无膜层，进行后续冷变形加工后，材料表面出现拉伤的情况。通过金相显微镜测厚法测出形成的氟硼化润滑层厚度为2～3μ m。
表1浸蚀处理对氟硼化润滑层厚度的影响
通过表1能够看出增加浸蚀处理可使氟硼化润滑膜层厚度明显增加，可提高冷变形成型加工的润滑效果。
对比例3：
采用机械喷砂方式：进行氟硼化润滑的材料大部分都是盘圆料或直条料，只能选用手工喷砂方式来实现，而采用手工喷砂方式不仅加工效率低，粗化质量一致性难以保证，能耗高、环境污染大，而且受限于喷砂设备密闭空间的大小，所加工的直条料长度(或盘原料直径)一般不超过1.5m，不能满足连续冷变形加工设备对原材料的尺寸要求。
本发明根据氟硼化润滑所涉及材料的形状尺寸来配置能够满足要求的槽子，投入成本低，易于实现，可覆盖全尺寸材料的加工要求，加工效率高、能耗低、环保，且粗化质量一致性可得到有力保证。
一种可明显提升钛及钛合金材料表面氟硼化润滑膜层质量的方法，即在钛及钛合金材料除油后氟硼化润滑加工前，对其表面进行浸蚀处理，得到均匀的粗化表面，然后再进行氟硼化润滑加工，具体操作为将除油后的原材料浸泡在室温浸蚀溶液里，并不停摆弄材料，使材料表面充分浸润浸蚀溶液，浸蚀时间为30～180s，浸蚀结束后用清水洗净材料表面，再进行氟硼化润滑处理，最终得到膜层连续均匀、厚度适中，结合力牢固的氟硼化润滑膜层。
以上所述仅为本发明创造的较佳实施例而已，并不用以限制本发明创造，凡在本发明创造的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明创造的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种提升钛及钛合金材料表面氟硼化润滑膜层质量的方法，其特征在于：包括如下步骤：
S1：将待处理材料浸泡到浸蚀溶液中，浸蚀一段时间后清洗；
S2：将待处理材料进行氟硼化润滑处理。
2.根据权利要求1所述的一种提升钛及钛合金材料表面氟硼化润滑膜层质量的方法，其特征在于：所述步骤S1中的浸蚀溶液为氟化物和水的混合溶液。
3.根据权利要求2所述的一种提升钛及钛合金材料表面氟硼化润滑膜层质量的方法，其特征在于：所述氟化物包括氢氟酸、氟化钠、氟化钙、氟氢酸钾、氟化铵中的一种或两种及以上。
4.根据权利要求2所述的一种提升钛及钛合金材料表面氟硼化润滑膜层质量的方法，其特征在于：所述氟化物的浓度为30～100g/L。
5.根据权利要求2所述的一种提升钛及钛合金材料表面氟硼化润滑膜层质量的方法，其特征在于：所述步骤S1中浸蚀的时间为30～180s。
6.根据权利要求1所述其一种提升钛及钛合金材料表面氟硼化润滑膜层质量的方法，特征在于：所述步骤S1前还包括预处理，预处理为对待处理材料进行除油处理，并且清洗待处理材料。
7.根据权利要求1所述其一种提升钛及钛合金材料表面氟硼化润滑膜层质量的方法，特征在于：所述步骤S2中的氟硼化润滑处理时间为15～40min。
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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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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20220527 |
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