CN114540892A - 一种钛合金锭坯的表面处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及钛合金表面处理技术领域，提供了一种钛合金锭坯的表面处理方法。本发明对钛合金锭坯依次进行除油、酸洗、活化处理、电镀镍、热处理和电镀铜。本发明先通过除油、酸洗和活化处理对锭坯表面进行预处理，以提高镀层与钛合金锭坯的结合力，之后以镍镀层为内覆层，防止钛合金锭坯和铜反应，并通过热处理消除镍镀层的内应力，提高镍镀层的延展性，并使镍镀层与基体相互扩散，增强镍镀层与钛合金基体的表面结合力，最后以铜镀层作为钛合金锭坯的外覆层，铜镀层在钛合金锭坯在挤压时起润滑作用。本发明得到的润滑层和常规铜皮包覆层相比，更有利于使挤压应力在锭坯上分布均匀，减少后续挤压制备管坯时的表面缺陷。

Description

一种钛合金锭坯的表面处理方法

技术领域

本发明涉及钛合金表面处理技术领域，尤其涉及一种钛合金锭坯的表面处理方法。

背景技术

钛合金锭坯在热挤压制备管坯的过程中，锭坯与模具之间需要进行润滑，润滑主要有以下目的：一、减少锭坯与模具之间的摩擦，保护模具以免其表面受到磨损，提高模具使用寿命，并改善管坯表面质量；二、减小成型过程中的挤压力，保证锭坯的热挤压能够顺利进行。

目前，在钛合金锭坯热挤压前，通常对其表面处理以达到润滑的效果，通常有三种方式：第一种是采用润滑脂进行润滑，润滑脂由石墨、二硫化钼和高级润滑油按照一定配比方式混合而成；第二种是玻璃润滑。在采用润滑脂润滑时，挤压制备管坯时容易出现粘结缺陷，从而限制了挤压管坯的长度，通常不单独使用，需与其他方法结合使用，玻璃润滑时由于润滑物质粘度高，容易造成所需挤压力过大，使热挤压过程受到阻碍，国内很难达到工业化应用。

第三种是金属双包覆。金属双包覆主要是先给锭坯包覆一层钢皮作为内包覆层，再在钢皮的外面包覆一层铜皮，并将铜皮搭接部位焊接，使其形成铜包套，从而对锭坯进行双包覆。相比于上述两种润滑方式，金属双包覆的工艺相对简单，可以单独使用，并且所需的热挤压力相对较小，适合工业化生产，因此是目前普遍使用的表面处理方式。但由于在铜包套的外部沿锭坯的轴向方向存在焊缝，经热挤压之后得到的管坯表面存在缺陷，通常为表面沿着管坯的轴线方向会形成长而深的凹槽，产品成材率降低，生产成本增加。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种钛合金锭坯的表面处理方法。本发明提供的表面处理方法可以对钛合金锭坯表面进行处理，改善经热挤压得到的管坯的表面质量，提高成材率。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

一种钛合金锭坯的表面处理方法，包括以下步骤：

对钛合金锭坯依次进行除油、酸洗、活化处理、电镀镍、热处理和电镀铜。

优选的，所述电镀铜所用的镀铜液包括硫酸铜、硫酸和水，所述镀铜液中硫酸铜的浓度为200～250g/L，硫酸的浓度为60～80g/L。

优选的，所述电镀铜在室温下进行，所述电镀铜的阴极电流密度为2.0～5.0A/dm²，时间为6～8h。

优选的，所述电镀镍所用的镀镍液包括氨基磺酸镍、氯化镍、硼酸、柠檬酸、十二烷基苯磺酸钠和水，所述镀镍液中氨基磺酸镍的浓度为300～500g/L，氯化镍的浓度为2～15g/L，硼酸的浓度为15～35g/L，柠檬酸的浓度为3～7g/L，十二烷基苯磺酸钠的浓度为0.05～0.2g/L；所述镀镍液的pH值为3.5～5.0。

优选的，所述电镀镍的温度为40～60℃，阴极电流的密度为1.0～3.0A/dm²，时间为4～6h。

优选的，所述热处理的温度为300～400℃，所述热处理的时间为0.5～2h。

优选的，所述活化处理所用的活化液包括氟硼酸钠、硝酸钠和水，所述活化液中氟硼酸钠的浓度为30～50g/L，硝酸钠的浓度为30～50g/L；所述活化处理的温度为60～80℃，时间为6～10min。

本发明还提供了一种金属镀层包覆钛合金锭坯，由钛合金锭坯经上述技术方案所述的处理方法处理后得到，包括钛合金锭坯基体以及依次包覆在所述钛合金锭坯基体表面的镍镀层和铜镀层；所述钛合金锭坯为热挤压制备钛合金管坯用锭坯。

优选的，所述铜镀层的厚度为1.0～2.0mm，所述镍镀层的厚度为40～60μm。

本发明还提供了一种钛合金管坯的制备方法，将上述技术方案所述的金属双包覆钛合金锭坯进行热挤压，得到所述钛合金管坯。

本发明提供了一种钛合金锭坯的表面处理方法，包括以下步骤：对钛合金锭坯依次进行除油、酸洗、活化处理、电镀镍、热处理和电镀铜。本发明先通过除油、酸洗和活化处理对锭坯表面进行预处理，以提高镀层与钛合金锭坯的结合力，之后以镍镀层为内覆层，防止钛合金挤锭坯和铜反应，并通过热处理消除镍镀层的内应力，提高镀层的延展性，并使镍镀层与基体相互扩散，增强镍镀层与钛合金基体的表面结合力，最后以铜镀层作为钛合金锭坯的外覆层，电镀铜层在钛合金锭坯在挤压时起润滑作用。本发明的表面处理方法能够在锭坯表面直接生成金属镀层，和常规技术中包覆的铜皮润滑层相比，金属镀层不存在搭接焊接的情况，整体上不存在挤压时使应力集中的焊缝结构，有利于使挤压应力在锭坯上分布均匀，减少后续挤压制备管坯时的表面缺陷。

本发明还提供了一种金属双包覆钛合金锭坯，该锭坯采用上述技术方案所述制备方法制备，表面润滑层均匀且缺陷少，适合用于热挤压制备管坯。

本发明还提供了一种钛合金管坯的方法，将上述方案所述金属双包覆钛合金锭坯通过热挤压制备管坯。在本发明中，由于锭坯表面形成了膜层均匀且缺陷少的镀铜层，不会像常规的铜皮包套在沿锭坯的轴向方向产生纵焊缝，从而避免了焊缝在热挤压过程中压入锭坯形成凹槽，改善了锭坯经挤压后得到的管坯的表面质量，提高了管坯的成材率。

附图说明

图1为钛合金挤压用锭坯的表面处理方法流程图；

图2为实施例1制备得到的TC4钛合金管坯外观图；

图3为对比例1制备得到的TC4钛合金管坯外观图。

具体实施方式

本发明提供了一种钛合金锭坯的表面处理方法，包括以下步骤：对钛合金锭坯依次进行除油、酸洗、活化处理、电镀镍、热处理和电镀铜，得到表面处理后的锭坯。

如无特殊说明，本发明使用的制备原料均为市售。

在本发明中，所述钛合金锭坯优选为挤压用锭坯，所述挤压用锭坯优选为热挤压制备钛合金管坯用锭坯。在本发明中，所述热挤压制备钛合金管坯用锭坯为本领域采用热挤压法制备钛合金管坯时所用的锭坯。所述热挤压制备钛合金管坯用锭坯为中空结构，以下所述热挤压制备钛合金管坯用锭坯的直径均为锭坯的外径，所述热挤压制备钛合金管坯用锭坯的直径优选为140～220mm，更优选为145～215mm，进一步优选为160～200mm。在本发明的具体实施例中，所述钛合金管坯挤压用锭坯的直径优选为145mm、180mm或215mm，构成所述钛合金管坯挤压用锭坯的钛合金牌号优选为TC4、TC19、TA18或TA22。

在本发明中，所述除油优选为化学除油，所述化学除油的方式优选为采用除油溶液进行除油，所述除油溶液优选包括氢氧化钠、碳酸钠、磷酸钠和水。所述除油溶液中氢氧化钠的浓度优选为40～60g/L，更优选为45～55g/L，碳酸钠的浓度优选为30～50g/L，更优选为40～45g/L，磷酸钠的浓度优选为30～50g/L，更优选为40～45g/L。本发明优选将所述钛合金锭坯浸入到所述除油溶液中进行除油。在本发明中，所述化学除油的温度优选为50～80℃，更优选为60～75℃，所述化学除油的时间优选为10～30min，更优选为15～25min。本发明优选采用上述除油方式去除钛合金锭坯表面的油污及其他杂质，主要为锭坯在机加、运输过程中由于使用冷却液或机油等原因在其表面残留的油污及粘附的其他杂质。

在本发明中，所述酸洗优选采用酸洗液对除油后的锭坯表面进行处理。在本发明中，所述酸洗液优选由氢氟酸、硝酸和水组成，在本发明中，所述氢氟酸的质量浓度优选为65～68％，所述硝酸的质量浓度优选为48～55％，所述氢氟酸、硝酸和水的体积比优选为1:1～3:4～6，更优选为1:2:5。所述酸洗优选在室温下进行，所述酸洗的时间优选为5～20s。在本发明中，所述酸洗可以去除钛合金锭坯表面的钝化膜，提高镀层与锭坯基体的结合力。

在本发明中，所述活化处理用活化液的成分优选包括氟硼酸钠、硝酸钠和水，所述活化液中氟硼酸钠的浓度优选为30～50g/L，更优选为40～45g/L，硝酸钠的浓度为30～50g/L，更优选为40～45g/L。所述活化处理的温度优选为60～80℃，更优选为70～80℃，所述活化处理的时间优选为6～10min，更优选为7～9min。本发明优选将所述酸洗后的钛合金锭坯浸入到所述活化液中进行活化处理。本发明优选通过上述活化处理在钛合金锭坯表面形成一层氟基薄膜作为过渡层，其主要成分为TiF。该过渡层不仅可以防止酸洗后新鲜的钛合金表面再次被氧化，还可以增强基体与镀层结合力。

在本发明中，所述电镀镍所用的镀镍液优选包括氨基磺酸镍、氯化镍、硼酸、柠檬酸、十二烷基苯磺酸钠和水，所述电镀镍所用镀镍液中氨基磺酸镍的浓度优选为300～500g/L，更优选为350～450g/L，进一步优选为400～450g/L；氯化镍的浓度优选为2～15g/L，更优选为4～12g/L，进一步优选为7～11g/L；硼酸的浓度优选为15～35g/L，更优选为20～32g/L，进一步优选为25～30g/L；柠檬酸的浓度优选为3～7g/L，更优选为4～6.5g/L，进一步优选为4～6g/L；十二烷基苯磺酸钠的浓度优选为0.05～0.2g/L，更优选为0.1～015g/L；所述镀镍液的pH值优选为3.5～5.0，更优选为4.0～4.5。在本发明中，电镀镍所用的镀镍液以氨基磺酸镍为主盐，该类型的镀液的电沉积速度快、分散能力强、溶解度大，电镀后的镀层晶粒尺寸均匀、镀层内应力小、不容易出现裂痕，适合于电镀厚镍层且镀层具有良好的延展性，氯化镍作为阳极活化剂，使镍阳极不断溶解，补充溶液中的主盐浓度，硼酸作为缓冲剂缓解溶液的pH，柠檬酸作为络合剂能够避免镀液出现沉淀，延长镀液的使用时间，十二烷基苯磺酸钠作为润湿剂可以减小镀液和电极之间的界面张力，使产生的氢气及时从电极表面逸出，避免镀层表面出现气孔或麻点。在本发明中，所述电镀镍的温度优选为40～60℃，更优选为50～60℃，阴极电流的密度优选为1.0～3.0A/dm²，更优选为1.0～3.0A/dm²，时间优选为4～6h，更优选为5～6h。本发明优选采用电镀镍的方式对活化处理后的锭坯表面进行处理，以镍层作为钛合金锭坯的内覆层，在挤压过程中起到隔离钛合金与铜层的作用，防止加热温度超过850℃时，钛与铜发生反应，生成脆性的金属间化合物阻碍正常的挤压过程，同时镍层还可以作为过渡层，使铜层和钛合金更好地结合。

在本发明中，所述热处理的温度为300～400℃，更优选为350～380℃，所述热处理的时间优选为0.5～2h，更优选为1～2h，进一步优选为1h；升温至所述热处理温度的升温速率优选为2～10℃/min，更优选为4～8℃/min。在本发明的具体实施例中，优选将电镀镍后的锭坯在箱式电阻炉中随炉升温至300～400℃，保温0.5～2h，保温时间结束后出炉空冷至室温。本发明采用热处理的方式消除镍镀层的内应力，提高镀镍层的延展性，有利于后续塑性变形，同时使镀镍层与基体相互扩散，增强镀镍层与钛合金基体的表面结合力。

在本发明中，所述电镀铜所用的镀铜液优选包括硫酸铜、硫酸和水，所述镀铜液中硫酸铜的浓度优选为200～250g/L，更优选为220～245g/L，进一步优选为230～240g/L，硫酸的浓度优选为60～80g/L，更优选为70～80g/L。在本发明中，硫酸铜作为酸性主盐为铜镀层提供铜原料，硫酸在镀液中起导电作用。本发明所用的硫酸盐电镀液成分简单、镀液稳定、镀层结合力好、成本较低、得到的镀层较厚。所述电镀铜优选在室温下进行，所述电镀铜的阴极电流密度优选为2.0～5.0A/dm²，更优选为2.5～4.0A/dm²，所述电镀铜的时间优选为6～8h。在本发明的具体实施例中，当所述阴极电流密度大于2.0A/dm²时，本发明优选先在电流密度为2.0A/dm²的条件下电镀30min，然后再将所述阴极电流密度调整为所需大小继续进行电镀铜，所述电镀铜的时间以阴极电流密度调整为所需大小时开始计算，当所述阴极电流密度等于2.0A/dm²，本发明优选将所述阴极电流密度调整为所需大小直接进行电镀铜。本发明优选上述电镀铜的镀液和条件可以在锭坯表面形成完整、致密、具有良好延展性的铜覆层，可以在锭坯进行挤压时充分起到保护润滑作用，防止锭坯在挤压过程中阻力增大，减少表面划伤，形成凹槽、裂纹等表观缺陷，减轻对挤压模具的损伤。本发明优选通过上述电镀铜的方法在钛合金锭坯最外层制备得到了均匀的电镀铜层，电镀铜层作为外覆层，在钛合金锭坯进行挤压时起润滑作用。在本发明中，由于锭坯表面形成了膜层均匀且缺陷少的镀铜层，不会像常规的铜皮包套在沿锭坯的轴向方向产生纵焊缝，从而避免了焊缝在热挤压过程中压入锭坯形成凹槽，改善了锭坯经挤压后得到的管坯的表面质量，提高了管坯的成材率。

本发明还提供了一种金属镀层包覆钛合金锭坯，由钛合金锭坯经上述技术方案所述的处理方法处理后得到，包括钛合金锭坯基体以及依次包覆在所述钛合金锭坯基体表面的镍镀层和铜镀层，所述挤压用锭坯为热挤压制备钛合金管坯用锭坯，具体规格和材质优选和上述方案相同，在此不再赘述。

在本发明中，所述铜镀层的厚度优选为1.0～2.0mm，更优选为1.5～2.0mm，镍镀层的厚度优选为40～60μm，更优选为45～50μm或55～60μm。

本发明还提供了一种钛合金管坯的制备方法，将上述技术方案所述的金属双包覆钛合金锭坯进行热挤压，得到所述钛合金管坯。

在本发明中，所述热挤压的方式优选为：先对所述锭坯进行加热保温，然后再进行挤压，所述加热保温的温度优选为≥850℃，更优选为850～950℃，进一步优选为870～930℃，所述加热保温的时间优选为120～250min，更优选为150～210min。本发明的具体实施例中，优选将所述锭坯放置在箱式电阻炉进行加热保温，保温结束后，将保温后的锭坯取出进行挤压；所述挤压优选采用2000T挤压机进行。

在本发明中，所述热挤压后还包括：将热挤压后的锭坯依次进行矫直和酸洗。在本发明中的具体实施例中，所述矫直优选在七辊矫直机上进行，所述酸洗所用的酸洗液的成分优选为硫酸、硝酸和水，所述成分的质量比优选为1:1.2～1.8:2.4～3.0。在本发明中，由于锭坯表面形成了膜层均匀且缺陷少的镀铜层，不会像常规的铜皮包套在沿锭坯的轴向方向产生纵焊缝，从而避免了焊缝在热挤压过程中压入锭坯形成凹槽，改善了锭坯经挤压后得到的管坯的表面质量，提高了管坯的成材率。同时，本发明镀铜层更容易进行酸洗除去，相比于金属双包覆法更节约酸洗时间。

下面将结合本发明中的实施例，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述。

图1为钛合金挤压用锭坯的表面处理方法流程图，将钛合金挤压用锭坯依次经过化学除油、酸洗处理、活化处理、电镀镍、热处理和电镀铜，从而得到表面处理后的钛合金挤压用锭坯。

实施例1

对TC4钛合金挤压用锭坯进行表面处理及制备管坯，步骤为：

步骤一：对尺寸为Φ215×Φ50×500mm的TC4钛合金挤压用锭坯进行化学除油，化学除油所用的除油溶液由氢氧化钠、碳酸钠、磷酸钠和水组成，其中，氢氧化钠的浓度为60g/L，碳酸钠的浓度为30g/L，磷酸钠的浓度为45g/L，除油的温度为50℃，除油的时间为30min。

步骤二：对除油后的TC4钛合金挤压用锭坯进行酸洗处理，所用酸洗溶液中氢氟酸、硝酸和水的体积比为1：2：5，酸处理在室温下进行20s。

步骤三：对酸洗后的TC4钛合金挤压用锭坯经进行活化处理，活化处理所用的活化液由氟硼酸钠、硝酸钠和水组成，其中，氟硼酸钠的浓度为45g/L、硝酸钠的浓度为30g/L，温度60℃，处理10min。

步骤四：对活化处理后的TC4钛合金挤压用锭坯经进行电镀镍，电镀镍所用的镀镍液由氨基磺酸镍、氯化镍、硼酸、柠檬酸、十二烷基苯磺酸钠和水组成，其中，氨基磺酸镍的浓度为400g/L、氯化镍的浓度为8g/L、硼酸的浓度为15g/L、柠檬酸的浓度为7g/L、十二烷基苯磺酸钠的浓度为0.05g/L，pH值为5.0，电镀镍的温度为60℃，阴极电流密度为3.0A/dm²，电镀的时间6h，镍镀层的厚度为55～60μm。

步骤五：将镀有镍层的TC4钛合金挤压用锭坯放置于箱式电阻炉中随炉升温至400℃，保温1h后出炉空冷。

步骤六：对热处理后的TC4钛合金挤压用锭坯进行在室温下电镀铜，电镀铜所用镀铜液由硫酸铜、硫酸和水组成，其中，硫酸铜的浓度为250g/L、硫酸的浓度为80g/L，阴极电流密度为5.0A/dm²，电镀时间为8h，得到的镀层厚度为2.0mm。在电镀的初始阶段，将阴极电流密度调整为2.0A/dm²，电镀30min后，调整阴极电流密度为5.0A/dm²，继续电镀，直到电镀完成。

步骤七：将镀有镍层和铜层的TC4钛合金锭坯在箱式电阻炉中930℃保温170min，保温结束后在2000T挤压机上挤压，挤压后在七辊矫直机上余热矫直，矫直后的管坯尺寸为Φ114×Φ50×2080mm。

步骤八：将步骤七中矫直后的TC4钛合金管坯浸入酸洗池中10min，清除钛合金管坯表面的金属镀层，再用水将残留在管坯内孔和表面的酸液冲洗干净，以便后续管坯的机加，酸洗液中各组分的质量比为：M_硫酸：M_硝酸：M_水＝1:1.8:2.4。

对比例1

采用金属双包覆法对TC4钛合金挤压用锭坯进行表面处理及制备管坯，具体步骤如下：

步骤一：将尺寸为Φ49×Φ48×520mm的铜管插入锭坯的内孔中；

步骤二：将尺寸为Φ215×Φ50×1mm的环形钢片分别套入钢管的两端，紧贴锭坯两端；

步骤三：将尺寸为690×520×1mm的钢皮卷成圆筒形紧贴包裹在锭坯的外表面上；

步骤四：将高出锭坯两端部分的钢皮、钢管沿着平行于锭坯轴线方向均匀剪开，向锭坯端面折弯压实，使钢皮、钢管、环形钢片及锭坯紧密贴合，形成一个整体；

步骤五：锭坯包完钢包套之后，在钢包套外再包一层铜包套。铜包套由紫铜板、紫铜管及环形紫铜片组成。其中，铜板尺寸为700×530×1.5mm，铜管尺寸为Φ48×Φ45×530mm，环形铜片尺寸为Φ215×Φ51×1.5mm。其包铜套的过程与钢套相似，但是用铜板卷成圆筒形包套后，其搭接缝隙需要焊合，以保证挤压过程中的润滑作用；

步骤六：将金属双包覆的锭坯按照实施例1中步骤七的方法制备与实例1相同规格的管坯；

步骤七：将矫直后的TC4钛合金管坯浸入酸洗池中30min，清除钛合金管坯表面的金属包套，再用水将残留在管坯内孔和表面的酸液冲洗干净，以便后续管坯的机加，酸洗液中各组分的质量比为：M_硫酸：M_硝酸：M_水＝1:1.8:2.4。

图2为实施例1制备得到的TC4钛合金管坯外观图，图2的左图为管坯的整体外观图，右图为管坯的局部放大图，从图2可以看出，采用本发明表面处理方法的钛合金挤压用锭坯，经过热挤压得到的管坯外观整体光洁，无明显压痕等缺陷。图3为对比例1制备得到的TC4钛合金管坯外观图。从图3中箭头所指处可以看出，采用金属双包覆法制备得到的管坯外表面存在一条较深的压痕，外观缺陷明显。通过图2和图3的对比，可以看出，本发明提供的表面处理方法在减少热挤压管坯外观的缺陷方面要优于金属双包覆法。此外，对比例1经热挤压后得到的管坯，采用酸洗去除金属包覆层的时间为30min，而实施例1得到的管坯采用和对比例1相同的酸洗方法去除金属镀层的时间为10min，极大地降低了后续酸洗处理的时间，有利于提高生产效率。

实施例2

对TC19钛合金挤压用锭坯进行表面处理及制备管坯，步骤为：

步骤一：对尺寸为Φ180×Φ60×430mm的TC19钛合金挤压用锭坯进行化学除油，化学除油所用的除油溶液由氢氧化钠、碳酸钠、磷酸钠和水组成，其中，氢氧化钠的浓度为50g/L，碳酸钠的浓度为40g/L，磷酸钠的浓度为50g/L，除油的温度为60℃，除油的时间为20min。

步骤二：对除油后的TC19钛合金挤压用锭坯进行酸洗处理，所用酸洗溶液中氢氟酸、硝酸和水的体积比为1：2：5，酸处理在室温下进行15s。

步骤三：对酸洗后的TC19钛合金挤压用锭坯经进行活化处理，活化处理所用的活化液由氟硼酸钠、硝酸钠和水组成，其中，氟硼酸钠的浓度为40g/L、硝酸钠的浓度为35g/L，温度70℃，处理6min。

步骤四：对活化处理后的TC19钛合金挤压用锭坯经进行电镀镍，电镀镍所用的镀镍液由氨基磺酸镍、氯化镍、硼酸、柠檬酸、十二烷基苯磺酸钠和水组成，其中，氨基磺酸镍的浓度为450g/L、氯化镍的浓度为10g/L、硼酸的浓度为20g/L、柠檬酸的浓度为4g/L、十二烷基苯磺酸钠的浓度为0.15g/L，pH值为4.5，电镀镍的温度为50℃，阴极电流密度为3.0A/dm²，电镀的时间6h，镍镀层的厚度为55～60μm。

步骤五：将镀有镍层的TC19钛合金挤压用锭坯放置于箱式电阻炉中随炉升温至380℃，保温1h后出炉空冷。

步骤六：对热处理后的TC19钛合金挤压用锭坯进行在室温下电镀铜，电镀铜所用镀铜液由硫酸铜、硫酸和水组成，其中，硫酸铜的浓度为230g/L、硫酸的浓度为70g/L，阴极电流密度为3.5A/dm²，电镀时间为7h，得到的镀层厚度为1.5mm。在电镀的初始阶段，将阴极电流密度调整为2.0A/dm²，电镀30min后，调整阴极电流密度为3.5A/dm²，继续电镀，直到电镀完成。

步骤七：将镀有镍层和铜层的TC19钛合金锭坯在箱式电阻炉中920℃保温150min，保温结束后在2000T挤压机上挤压，挤压后在七辊矫直机上余热矫直，矫直后的管坯尺寸为Φ72×Φ60×7810mm。

步骤八：将步骤七中矫直后的TC19钛合金管坯浸入酸洗池中9min，清除钛合金管坯表面的金属镀层，再用水将残留在管坯内孔和表面的酸液冲洗干净，以便后续管坯的机加，酸洗液中各组分的质量比为：M_硫酸：M_硝酸：M_水＝1:1.6:2.6。

实施例3

对TA18钛合金挤压用锭坯进行表面处理及制备管坯，步骤为：

步骤一：对尺寸为Φ180×Φ40×550mm的TA18钛合金挤压用锭坯进行化学除油，化学除油所用的除油溶液由氢氧化钠、碳酸钠、磷酸钠和水组成，其中，氢氧化钠的浓度为45g/L，碳酸钠的浓度为45g/L，磷酸钠的浓度为40g/L，除油的温度为70℃，除油的时间为20min。

步骤二：对除油后的TA18钛合金挤压用锭坯进行酸洗处理，所用酸洗溶液中氢氟酸、硝酸和水的体积比为1：2：5，酸处理在室温下进行10s。

步骤三：对酸洗后的TA18钛合金挤压用锭坯经进行活化处理，活化处理所用的活化液由氟硼酸钠、硝酸钠和水组成，其中，氟硼酸钠的浓度为30g/L、硝酸钠的浓度为50g/L，温度70℃，处理9min。

步骤四：对活化处理后的TA18钛合金挤压用锭坯经进行电镀镍，电镀镍所用的镀镍液由氨基磺酸镍、氯化镍、硼酸、柠檬酸、十二烷基苯磺酸钠和水组成，其中，氨基磺酸镍的浓度为300g/L、氯化镍的浓度为15g/L、硼酸的浓度为30g/L、柠檬酸的浓度为5g/L、十二烷基苯磺酸钠的浓度为0.1g/L，pH值为4.0，电镀镍的温度为40℃，阴极电流密度为2.0A/dm²，电镀的时间4h，镍镀层的厚度为55～60μm。

步骤五：将镀有镍层的TA18钛合金挤压用锭坯放置于箱式电阻炉中随炉升温至300℃，保温1h后出炉空冷。

步骤六：对热处理后的TA18钛合金挤压用锭坯进行在室温下电镀铜，电镀铜所用镀铜液由硫酸铜、硫酸和水组成，其中，硫酸铜的浓度为230g/L、硫酸的浓度为70g/L，阴极电流密度为3.5A/dm²，电镀时间为7h，得到的镀层厚度为1.5mm。在电镀的初始阶段，将阴极电流密度调整为2.0A/dm²，电镀30min后，调整阴极电流密度为3.5A/dm²，继续电镀，直到电镀完成。

步骤七：将镀有镍层和铜层的TA18钛合金锭坯在箱式电阻炉中870℃保温150min，保温结束后在2000T挤压机上挤压，挤压后在七辊矫直机上余热矫直，矫直后的管坯尺寸为Φ70×Φ40×5130mm。

步骤八：将步骤七中矫直后的TA18钛合金管坯浸入酸洗池中9min，清除钛合金管坯表面的金属镀层，再用水将残留在管坯内孔和表面的酸液冲洗干净，以便后续管坯的机加，酸洗液中各组分的质量比为：M_硫酸：M_硝酸：M_水＝1:1.4:2.8。

实施例4

对TA22钛合金挤压用锭坯进行表面处理及制备管坯，步骤为：

步骤一：对尺寸为Φ145×Φ30×600mm的TA22钛合金挤压用锭坯进行化学除油，化学除油所用的除油溶液由氢氧化钠、碳酸钠、磷酸钠和水组成，其中，氢氧化钠的浓度为40g/L，碳酸钠的浓度为50g/L，磷酸钠的浓度为30g/L，除油的温度为80℃，除油的时间为10min。

步骤二：对除油后的TA22钛合金挤压用锭坯进行酸洗处理，所用酸洗溶液中氢氟酸、硝酸和水的体积比为1：2：5，酸处理在室温下进行5s。

步骤三：对酸洗后的TA22钛合金挤压用锭坯经进行活化处理，活化处理所用的活化液由氟硼酸钠、硝酸钠和水组成，其中，氟硼酸钠的浓度为50g/L、硝酸钠的浓度为30g/L，温度80℃，处理8min。

步骤四：对活化处理后的TA22钛合金挤压用锭坯经进行电镀镍，电镀镍所用的镀镍液由氨基磺酸镍、氯化镍、硼酸、柠檬酸、十二烷基苯磺酸钠和水组成，其中，氨基磺酸镍的浓度为500g/L、氯化镍的浓度为2g/L、硼酸的浓度为35g/L、柠檬酸的浓度为3g/L、十二烷基苯磺酸钠的浓度为0.2g/L，pH值为3.5，电镀镍的温度为60℃，阴极电流密度为1.0A/dm²，电镀的时间6h，镍镀层的厚度为40～45μm。

步骤五：将镀有镍层的TA22钛合金挤压用锭坯放置于箱式电阻炉中随炉升温至350℃，保温1h后出炉空冷。

步骤六：对热处理后的TA22钛合金挤压用锭坯进行在室温下电镀铜，电镀铜所用镀铜液由硫酸铜、硫酸和水组成，其中，硫酸铜的浓度为200g/L、硫酸的浓度为60g/L，阴极电流密度为2.0A/dm²，电镀时间为6h，得到的镀层厚度为1.0mm。

步骤七：将镀有镍层和铜层的TA22钛合金锭坯在箱式电阻炉中890℃保温120min，保温结束后在2000T挤压机上挤压，挤压后在七辊矫直机上余热矫直，矫直后的管坯尺寸为Φ50×Φ30×7540mm。

步骤八：将步骤七中矫直后的TA22钛合金管坯浸入酸洗池中8min，清除钛合金管坯表面的金属镀层，再用水将残留在管坯内孔和表面的酸液冲洗干净，以便后续管坯的机加，酸洗液中各组分的的质量比为：M_硫酸：M_硝酸：M_水＝1:1.2:3.0。

实施例2～4均采用本发明表面处理方法处理钛合金锭坯，经表面处理后的锭坯经热挤压得到的管坯外观整体光洁，无明显压痕等缺陷，有利于提高钛合金管坯的成材率。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种钛合金锭坯的表面处理方法，其特征在于，包括以下步骤：

对钛合金锭坯依次进行除油、酸洗、活化处理、电镀镍、热处理和电镀铜。

2.根据权利要求1所述的处理方法，其特征在于，所述电镀铜所用的镀铜液包括硫酸铜、硫酸和水，所述镀铜液中硫酸铜的浓度为200～250g/L，硫酸的浓度为60～80g/L。

3.根据权利要求2所述的处理方法，其特征在于，所述电镀铜在室温下进行，所述电镀铜的阴极电流密度为2.0～5.0A/dm²，时间为6～8h。

4.根据权利要求1所述的处理方法，其特征在于，所述电镀镍所用的镀镍液包括氨基磺酸镍、氯化镍、硼酸、柠檬酸、十二烷基苯磺酸钠和水，所述镀镍液中氨基磺酸镍的浓度为300～500g/L，氯化镍的浓度为2～15g/L，硼酸的浓度为15～35g/L，柠檬酸的浓度为3～7g/L，十二烷基苯磺酸钠的浓度为0.05～0.2g/L；所述镀镍液的pH值为3.5～5.0。

5.根据权利要求4所述的处理方法，其特征在于，所述电镀镍的温度为40～60℃，阴极电流的密度为1.0～3.0A/dm²，时间为4～6h。

6.根据权利要求1所述的处理方法，其特征在于，所述热处理的温度为300～400℃，所述热处理的时间为0.5～2h。

7.根据权利要求1所述的处理方法，其特征在于，所述活化处理所用的活化液包括氟硼酸钠、硝酸钠和水，所述活化液中氟硼酸钠的浓度为30～50g/L，硝酸钠的浓度为30～50g/L；所述活化处理的温度为60～80℃，时间为6～10min。

8.一种金属镀层包覆钛合金锭坯，由钛合金锭坯经权利要求1～7任一项所述的处理方法处理后得到，包括钛合金锭坯基体以及依次包覆在所述钛合金锭坯基体表面的镍镀层和铜镀层；所述钛合金锭坯为热挤压制备钛合金管坯用锭坯。

9.根据权利要求8所述的金属双包覆钛合金锭坯，其特征在于，所述铜镀层的厚度为1.0～2.0mm，所述镍镀层的厚度为40～60μm。

10.一种钛合金管坯的制备方法，其特征在于，将权利要求8或9所述的金属双包覆钛合金锭坯进行热挤压，得到所述钛合金管坯。

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