[发明专利]一种去除钛及钛合金挤压管坯包覆铜皮的环保型酸液

说明书

技术领域

本发明涉及涉有色金属生产技术领域，特别是涉及一种去除钛及钛合金挤压管坯包覆铜皮的环保型酸液。

背景技术

钛在化学元素周期表中属ⅣB族，其原子序数为22。钛是一种稀有轻金属，具有密度小，比强度高等特点，并且在氧化性环境中可形成一种薄而坚固的氧化膜，具有优异的耐蚀性能。此外，它还具有非磁性、线膨胀系数小等特点。钛及钛合金首先作为重要的宇航结构材料被应用，随后又推广到舰船制造，化学工业等领域，并得到迅速发展。钛及钛合金的常规半成品及成品有铸锭、棒材、板材、带材、管材（无缝管和焊接管）、型材等。钛及钛合金的加工方式有：粉末冶金、熔炼、锻造、拉伸、挤压、斜轧穿孔、旋压、轧制、焊接等。

在钛及钛合金无缝管材的生产中，通常采用挤压和斜扎穿孔两种方式来制取管坯。挤压方式生产的管坯因具有较大的变形量，能有效破碎晶粒，金属塑性好，能够生产较长的管坯和壁厚较薄的管坯，同时在良好的润滑和模具条件下，尺寸精度高，但其在生产过程中对润滑条件要求较高，设备复杂、投资较大，金属和工模具的损耗较大，对大批量单一规格管坯的生产而言，生产率比斜轧穿孔稍低。斜扎穿孔工艺的特点是金属和工模具的损耗较少，对润滑条件要求较低、不必使用包套材料，设备相对简单、投资较少，但其生产出的管坯较短，产品单一，变形量受限制，不能得到壁厚较薄的管坯，从而增加了后续轧制工序的冷加工量。 

目前，国内钛及钛合金无缝管生产厂家为提高产品质量，越来越多地采用挤压方式生产管坯，用挤压方式钛及钛合金无缝管管坯通常采用包覆铜皮的润滑方式，也有采用玻璃粉及双包套（钢包套+铜包套）的方式，其主要目的是让铜或其他包覆材料作为润滑介质并在高温下保护钛材基体不被氧化。玻璃粉润滑的方法还不够成熟，国内还没有大批量生产应用的报道（国外在此项技术上已经达到成熟阶段），双包套挤压通常用只在少量的的钛合金无缝管管坯的挤压中应用。

因此，包覆铜皮的润滑方式是生产钛及钛合金无缝管挤压管坯的主要方法，而通过酸洗去除挤压后管坯表面的铜皮在生产技术上是一种普遍的模式，其目的是在挤压后管坯轧制加工前，将挤压管坯内外表面的铜包覆层去除干净。

生产钛及钛合金无缝管管材的企业对管材的去除半成品及成品的酸洗工艺方法、设备等研究较多，但是对于挤压管坯的酸洗工艺研究相对较少。当前，普遍使用的方法是以硝酸+水的酸溶液进行去除挤压管坯铜皮的方法，该方法使用的单一种类的酸液，安全性相对较低。

《包覆挤压钛及钛合金除铜皮酸洗及其残液回收工艺研究》发表在《钛工业进展》1999年第5期，其除铜皮的酸液采用：硫酸+硝酸+水的方式，该文献重点详细介绍了残液的循环利用，最终制定的酸液配比（体积比）为：45%残液+30%水+18%硝酸+6.7%硫酸+0.3%氢氟酸，能够较酸液20.5%硫酸+26%硝酸+52.5%水（质量百分比）酸耗降低40%以上，硫酸铜的产出则比改进前提高了34%，每年可节资增效30万元以上，但是该方法未能解决酸洗的过程中氮氧化物的有毒气体的产生问题，单纯依赖昂贵的环保设施仍属治标不治本。

发明专利申请号：CN 102206829 A，由西部钛业有限责任公司2011年4月提出申请，《一种去除钛管材及钛合金管材表面包覆层的方法》，该发明公开了一种去除钛管材表面包覆层的方法，该方法首先将FeCl₃、HCl与水配制成溶液，然后将钛管材或钛合金管材置于溶液中浸泡，通过溶液中FeCl₃与钛管材或钛合金管材表面的包覆层发生化学反应，从而去除钛管材及钛合金管材表面的包覆层，同时通过向溶液中通入压缩空气，将溶液中的反应后的Fe²⁺再次转化成Fe³⁺，从而使溶液可以反复使用，最后通过电解方法将浸泡过钛管材或钛合金管材的溶液中的有色金属离子回收。该发明的优点为：操作工艺简单，对场地要求简单，投资少，加工过程中没有废气产生，不会产生氮氧化物烟雾，不会对环境及操作工人造成危害，对环境污染小，但不适用于已有传统生产线的改造利用。