[发明专利]高精度钛及钛合金管制备工艺

说明书

技术领域

本发明属钛及钛合金加工技术领域，具体涉及一种高精度钛及钛合金管制备工艺。

背景技术

钛及钛合金管的表面处理，目前有三项不同技术：一是退火酸洗，在冷轧后热处理退火，再进行氢氟酸与硝酸酸洗，让其表面失去银白色光泽；二是真空退火，在冷轧后进行真空退火处理，并进行校直后，使其表面具有金属光泽；三是花纹挤压，退火酸洗的基础上，利用机械挤压成形的方式，在管材表面形成各种凹凸有形的花纹。目前所谓的镜面加工，有抛光、电解抛光两种，抛光是用抛光轮上的砂纸，在抛光机械上高速使管材表面形成镜面，这种方法费时费力，且表面粗糙度很高，大于8μm，镜面较模糊；电解抛光是在抛光基础上进行电解处理，在短时间可形成光亮表面，单对大面积部件，要实现均匀镜面加工很难形成，因为钛易氧化，因此必须施加高压，另外电解液可在瞬间形成氧化膜，且较危险，所以一般很少在加工行业应用。

发明内容

本发明解决的技术问题：提供一种高精度钛及钛合金管制备工艺，解决了钛及钛合金管表面精密度及粗糙度无法实现镜面的难题，钛及钛合金管表面平均粗糙度可达到0.02μm-0.05μm左右，而且表面形成的氧化膜能提高管材的耐蚀性，对钛及钛合金管材在医疗器械、文化体育用品及装饰材料广泛普及奠定了良好的基础。

本发明采用的技术方案：高精度钛及钛合金管制备工艺，由下述步骤组成：

1)选料：选用工业纯海绵钛或钛合金做为原料；

2)熔炼：将原料放入真空自耗炉内，确保炉内真空度小于0.7Mpa时开始升温，温度控制在1660℃±30℃之间，进行三次熔炼后铸锭成为钛锭；

3)锻造：将钛锭放入电炉内加热，温度确保在850℃-900℃之间，保温并多次墩拔后形成棒坯；

4)棒坯加工：

a、棒坯处理：将棒坯表面车光且保证其表面不能有任何缺陷，超声波探伤合格后打中心孔，然后将棒坯表面及中心孔包裹后挤压穿孔；

b、挤压成形：将处理后的棒坯放入电炉内或感应炉内加热，温度控制在800℃-1000℃之间，保温时间为1.5小时-3小时，一次挤压成管坯；

c、酸洗：将管坯进行酸洗；

5)轧管：将管坯轧制为成品管材，预留+0.05mm的厚度，进行真空退火处理，退火温度控制在500℃-550℃之间，保温时间为2-3小时；

6)机械研磨：利用研磨设备将管材表面研磨至表面粗糙度为8μm左右；

7)电解复合抛光：

a、配制电解液：在工业乙醇中加入重量百分比为15％-25％并丙醇，重量百分比为2％-8％氯化铝，重量百分比为2％-8％氧化锌制成电解液，将电解液加热至沸腾状态，然后将电解液降温至30℃-50℃时将其注入电解槽内；

b、将电解液注入电解槽后，采用380V高电压，并使用240A-300A的交流电进行电解；

c、复合抛光：使管材在电解液中以1m/min的速度在电解液中匀速通过，利用电解生成的氧化膜来抑制管材和氧化锌颗粒之间的化学结合，利用电解液中的氧化锌颗粒除去管材表面的氧化膜，使电流集中在电解液中的管材表面进行短时间抛光；

d、复合抛光进行10分钟可使管材表面粗糙度达到0.02μm-0.05μm。

其中，上述步骤二，一次铸锭出炉后，必须将一次铸锭两端及表面氧化皮去除，然后再将一次铸锭采用真空等离子工艺对焊后进行熔炼铸成二次铸锭，二次铸锭出炉后进行探伤及去氧化皮处理，再进行三次熔炼铸锭成为钛锭。

其中，上述步骤三，钛锭温度在850℃-900℃之间时，保温3.5小时进行第一次墩拔，然后二次回炉再加热到850℃-900℃之间，保温1.5小时再进行墩拔，如此反复直至墩拔形成棒坯。

进一步地，上述步骤七，在工业乙醇中加入重量百分比为20％并丙醇，重量百分比为5％氯化铝，重量百分比为5％氧化锌制成电解液。

本发明与现有技术相比的优点：

1、既保证了材料金相及材料内部离子排列规则，又保证了材料的各种物理性能及化学性能；

2、以管材规格来说，长度可达到3000mm-6000mm，直径可达Ф10mm-Ф108mm之间，厚度最薄可达1mm；

3、镜面效果的表面粗糙度可达到0.02μm-0.05μm，粗糙度为国内外最低；

4、加工工艺较简单，且加工费用较低、成品率较高；

5、在医疗器械、首饰、文化体育用品及装饰材料领域都能达标；

6、可将材料做蚀刻表面、镜面及花纹管；

7、在电解过程中形成的氧化膜可提高管材耐蚀性。

具体实施方式