TWI707955B - 鈦鑄錠的製造方法 - Google Patents

Abstract

提供一種鈦鑄錠的製造方法。在製造方法中，利用真空電弧重熔爐對鈦電極鑄錠進行第一次熔煉以得到一次錠。對一次錠進行研磨程序，以依序利用鋼刷及磨砂元件研磨一次錠。利用真空電弧重熔爐對研磨後之一次錠進行第二次熔煉。

Description

鈦鑄錠的製造方法

本揭露實施例是有關於一種鈦鑄錠的製造方法，且特別是有關於一種能提升鈦鑄錠之品質及得料率的製造方法。

工業生產純鈦或鈦合金時，需先將顆粒狀、疏鬆海綿鈦壓實成海綿鈦電極鑄錠，再以真空電弧重熔爐(vacuum arc remelting,VAR)進行2次~3次的熔煉，以獲得緻密、無缺陷的圓型鈦鑄錠。

目前業界中，在完成第一次鈦鑄錠熔煉後，需待鑄錠(稱為一次錠)冷卻至常溫，以毛刷清洗一次錠，清潔完畢後的一次錠送入大型烘箱進行3小時~6小時的烘烤，去除殘留於鑄錠表面的水分後，再進行第2次與第3次的重熔，以獲得均質的鈦鑄錠。然而，此法無法有效去除一次錠表面的氯化物及雜質，導致這些氯化物及雜質在第二次熔煉時，會凝結於鑄錠表面而形成氣孔及夾渣，因而增加後續鑄錠表面的加工量。通常都需要對第二次熔煉的鑄錠進行車削 加工6mm~8mm後，才能獲得表面無缺陷的鑄錠並進行後續鍛打作業，使得鑄錠的得料率下降。

另外，亦有業者採用銑削加工方式，待一次錠降至常溫，對一次錠進行全面性銑削，直接剝皮去除一次錠表層的氯化物及雜質，再對一次錠進行第二次熔煉。然而，此法雖可完全去除鑄錠表面的氯化物與雜質，但會大幅降低鑄錠的得料率。

本揭露之目的在於提出一種鈦鑄錠的製造方法，可提升鈦鑄錠的品質及得料率。

根據本揭露之上述目的，提出一種鈦鑄錠的製造方法。在製造方法中，利用真空電弧重熔爐對鈦電極鑄錠進行第一次熔煉以得到一次錠。對一次錠進行研磨程序，以依序利用鋼刷及磨砂元件研磨一次錠。利用真空電弧重熔爐對研磨後之一次錠進行第二次熔煉。

在一些實施例中，鈦鑄錠的製造方法更包含將一鈦原料壓實成該鈦電極鑄錠。

在一些實施例中，進行研磨程序時包含加入水於一次錠上。

在一些實施例中，研磨程序在150℃~250℃之溫度進行。

在一些實施例中，鋼刷之刷毛之長度為30mm~50mm。

在一些實施例中，磨砂元件之表面粗糙度(Ra)為2.5mm~3mm。

在一些實施例中，鋼刷與磨砂元件係整合於研磨治具，進行研磨程序時包含控制研磨治具施予5公斤~15公斤之壓力於一次錠。

在一些實施例中，進行研磨程序時包含控制鋼刷之轉速為100轉/分~300轉/分。

在一些實施例中，進行研磨程序時包含控制鋼刷之移動速度為500mm/分~1500mm/分。

在一些實施例中，進行研磨程序時包含以鋼刷與磨砂元件去除一次錠之表面的氯化物。

綜上所述，本揭露實施例之鈦鑄錠的製造方法針對鈦鑄錠表面的凹凸特性，設計特殊研磨治具，並建立特定參數，如研磨加壓重量、轉速、移動速度等，不但可有效刷除鈦鑄錠表面的氯化物及雜質，亦不會降低鑄錠成品之得料率。此外，本揭露實施例之鈦鑄錠的製造方法特地在鑄錠約150℃~250℃時加水進行研磨，不但可帶走研磨出的氯化物及雜質，水分也因高溫蒸發，使得清洗後的一次錠不易殘留水分，不需花費長時間烘烤即可進行二次熔煉，加速製程進行。

為讓本揭露的上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。

1‧‧‧研磨治具

101~103‧‧‧步驟

11‧‧‧鋼刷

12‧‧‧磨砂元件

L1‧‧‧移動方向

L2‧‧‧轉動方向

從以下結合所附圖式所做的詳細描述，可對本揭露之態樣有更佳的了解。需注意的是，根據業界的標準實務，各特徵並未依比例繪示。事實上，為了使討論更為清楚，各特徵的尺寸都可任意地增加或減少。

〔圖1〕為本揭露實施例之鈦鑄錠的製造方法的流程圖。

〔圖2〕為本揭露實施例之研磨裝置的示意圖。

以下仔細討論本揭露的實施例。然而，可以理解的是，實施例提供許多可應用的概念，其可實施於各式各樣的特定內容中。所討論與揭示的實施例僅供說明，並非用以限定本揭露之範圍。本揭露的所有實施例揭露多種不同特徵，但這些特徵可依需求而單獨實施或結合實施。另外，關於本文中所使用之「第一」、「第二」、...等，並非特別指次序或順位的意思，其僅為了區別以相同技術用語描述的元件或操作。此外，本揭露所敘述之二元件之間的空間關係不僅適用於圖式所繪示之方位，亦適用於圖式所未呈現之方位，例如倒置之方位。此外，本揭露所稱二個部件的「連接」或之類用語並非僅限制於此二者為直接的連接，亦可視需求而包含間接的連接。

圖1為本揭露實施例之鈦鑄錠的製造方法的流程圖。本揭露實施例所產生的鈦鑄錠可為鈦鑄錠或鈦合金鑄錠。

如圖1所示，進行本揭露實施例之鈦鑄錠的製造方法時，可先進行步驟101，以利用真空電弧重熔爐對鈦電極鑄錠進行第一次熔煉，而得到一次錠。在一實施例中，可藉由將鈦原料壓實而得到鈦電極鑄錠。鈦原料例如為顆粒狀、疏鬆海綿鈦或鈦合金。於此，所謂「一次錠」是指鈦電極鑄錠經過第一次熔煉而產生的鑄錠。

在得到一次錠之後，可進行步驟102，以利用研磨治具對一次錠進行研磨程序。圖2為本揭露實施例之研磨治具1的示意圖。如圖2所示，在本揭露實施例中，研磨治具1可包含鋼刷11與磨砂元件12，鋼刷11可與磨砂元件12直接連接或間接連接，在此是以二者直接連接為例。鋼刷11與磨砂元件12沿著研磨治具1的移動方向L1設置，就移動方向L1而言，鋼刷11在前，而磨砂元件12在後。在研磨程序中，依序利用鋼刷11及磨砂元件12對一次錠進行研磨。本揭露實施例的研磨程序可產生「輕度」的研磨效果，不像習知技術是將一次錠銑削直接剝皮去除一次錠之表層。

在一實施例中，鋼刷11之刷毛的長度約在30mm與50mm之間，刷毛設置於鋼刷11之表面以研磨一次錠。在一實施例中，磨砂元件12之表面粗糙度約在2.5mm與3mm之間。磨砂元件例如為砂帶。

如圖2所示，在研磨程序中，鋼刷11會沿轉動方向L2轉動並沿移動方向L1移動。在本實施例中，轉動方向L2可為順時針方向或逆時針方向，移動方向L1平行一次錠之長軸方向。在一實施例中，控制鋼刷的轉速於100轉/ 分與300轉/分之間，並且控制鋼刷的移動速度於500mm/分與1500mm/分之間。上述轉速與移動速度可依實際需求而調整。

當依序利用鋼刷11及磨砂元件12研磨一次錠時，鋼刷11可深入一次錠表面的凹洞而去除凹洞中的氯化物及雜質，磨砂元件12可去除表層的氯化物與雜質。

在研磨程序中，控制研磨治具施予5公斤與15公斤之間的壓力於一次錠，這樣的施壓可使研磨治具與一次錠表面之間產生少許火花。在研磨程序中，加入水於一次錠上，並且控制研磨程序的溫度在150℃與250℃之間，例如控制一次錠的溫度約在150℃與250℃之間。水可帶走研磨出的氯化物及雜質並洗去研磨所產生的屑，同時水分受到一次錠餘熱影響而迅速揮發，使得一次錠在清潔後不會殘留水分，可立即進行第二次熔煉。在研磨程序中，可使研磨治具往復移動對整個一次錠進行3次~5次的研磨，如此可完成研磨程序。

在完成研磨程序之後，可進行步驟103，以利用真空電弧重熔爐對研磨後之一次錠進行第二次熔煉。由於本揭露實施例之鈦鑄錠的製造方法可有效去除一次錠表面的氯化物及雜質，因此經過第二次熔煉後的鈦鑄錠表面之夾渣及氣孔明顯減少。

本揭露實施例之鈦鑄錠的製造方法係以特殊治具研磨取代傳統刷洗製程，研磨後的一次錠表面無殘留氯化物，使得經第二次熔煉後的鈦鑄錠表面的夾渣與氣孔大幅減 少，降低二次錠表面的車削量。在一實施例中，本揭露實施例之二次錠的單邊加工量只需約4mm，因而能提高鈦鑄錠成材率約1%。

而且，本揭露實施例之鈦鑄錠的製造方法以特殊治具研磨取代傳統銑削製程，可降低鑄錠銑削造成的得料率下降，可減少約4%因銑削造成之鑄錠得料率的下降。

此外，本揭露實施例之鈦鑄錠的製造方法於一次錠仍約150℃~250℃時加水進行濕式研磨，鑄錠表面水分受到鑄錠餘熱會迅速揮發，不需進行長時間烘乾，可馬上進行第二次熔煉作業。

由以上說明可知，本揭露實施例之鈦鑄錠的製造方法針對鈦鑄錠表面的凹凸特性，設計特殊研磨治具，並建立特定參數，如研磨加壓重量、轉速、移動速度等，不但可有效刷除鈦鑄錠表面的氯化物及雜質，亦不會降低鑄錠成品之得料率。此外，本揭露實施例之鈦鑄錠的製造方法特地在鑄錠約150℃~250℃時加水進行研磨，不但可帶走研磨出的氯化物及雜質，水分也因高溫蒸發，使得清洗後的一次錠不易殘留水分，不需花費長時間烘烤即可進行二次熔煉，加速製程進行。

以上概述了數個實施例的特徵，因此熟習此技藝者可以更了解本揭露的態樣。熟習此技藝者應了解到，其可輕易地把本揭露當作基礎來設計或修改其他的製程與結構，藉此實現和在此所介紹的這些實施例相同的目標及/或達到相同的優點。熟習此技藝者也應可明白，這些等效的建 構並未脫離本揭露的精神與範圍，並且他們可以在不脫離本揭露精神與範圍的前提下做各種的改變、替換與變動。

101~103‧‧‧步驟

Claims (9)

1. 一種鈦鑄錠的製造方法，包含：利用一真空電弧重熔爐對一鈦電極鑄錠進行一第一次熔煉以得到一個一次錠；對該一次錠進行一研磨程序，以依序利用一鋼刷及一磨砂元件研磨該一次錠，其中進行該研磨程序時包含加水於該一次錠上；以及利用該真空電弧重熔爐對研磨後之該一次錠進行一第二次熔煉。
2. 如申請專利範圍第1項所述之鈦鑄錠的製造方法，更包含：將一鈦原料壓實成該鈦電極鑄錠。
3. 如申請專利範圍第1項所述之鈦鑄錠的製造方法，其中該研磨程序在150℃~250℃之一溫度進行。
4. 如申請專利範圍第1項所述之鈦鑄錠的製造方法，其中該鋼刷之一刷毛之一長度為30mm~50mm。
5. 如申請專利範圍第1項所述之鈦鑄錠的製造方法，其中該磨砂元件之表面粗糙度(Ra)為2.5mm~3mm。
6. 如申請專利範圍第1項所述之鈦鑄錠的製造方法，其中該鋼刷與該磨砂元件係整合於一研磨治具，進行該研磨程序時包含控制該研磨治具施予5公斤~15公斤之一壓力於該一次錠。
7. 如申請專利範圍第1項所述之鈦鑄錠的製造方法，其中進行該研磨程序時包含控制該鋼刷之一轉速為100轉/分~300轉/分。
8. 如申請專利範圍第1項所述之鈦鑄錠的製造方法，其中進行該研磨程序時包含控制該鋼刷之一移動速度為500mm/分~1500mm/分。
9. 如申請專利範圍第1項所述之鈦鑄錠的製造方法，其中進行該研磨程序時包含以該鋼刷與該磨砂元件去除該一次錠之一表面的氯化物。

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