[发明专利]钛丝的再结晶退火方法及表面处理方法及其弹性检测装置

说明书

技术领域

本发明属于钛丝的加工处理方法技术领域，涉及一种钛丝的再结晶退火方法，本发明还涉及钛丝的表面处理方法，还涉及用于检测钛丝弹性的装置。

背景技术

钛丝材的拉拔加工有热加工和冷加工两种方式，热加工坯料通过加热的方法，达到再结晶温度以上，材料的塑性良好，再通过固定模进行拉拔，能够获得较大的热变形量，达到所需要的尺寸。冷加工坯料通过固定模或辊模进行拉拔，在三向压应力的作用下穿过模具，能够获得较小的冷变形量，达到所需要的尺寸。无论热加工或者冷加工，在加工之后都存在材料加工硬化的问题，造成材料的晶粒组织杂乱无章、性能偏差很大，一般采用热处理的办法，通过加热坯料到较高的再结晶温度以上，保温一定的时间，使得材料的晶粒回复再结晶，晶粒成等轴或其他规则形状的马氏体或奥氏体状态，在退火的过程中也消除了加工硬化，材料的性能趋于一致。对于加工坯料退火处理，由于加热时间长存在退火后热涨尺寸增大“变胖”现象，并且氧化皮增厚，造成尺寸难以精确控制，存在退火效率低、能耗大、操作复杂的问题。

传统黑色金属表面处理技术较为成熟，但有色金属的表面处理技术难度非常大，特别是钛金属，其与一般的表面涂覆剂不发生化学反应，无法采用常规的化学涂层处理方法；而且大多数物理涂层与钛材表面结合力也较差，在后续变形加工过程中易脱落而起不到涂层的作用。

钛及钛合金材料因为弹性模量低而具有良好的弹性，应用于日用品、体育用品、工程用品等领域的各种弹性元件，制作牙齿矫形、眼镜架、耳机挂件、伸缩弹簧、高尔夫球头击打面板等产品。

钛丝材弹性性能的检测有两种方法，一种是采用专用检测设备对材料的弹性模量进行检测，该方式检测结果精确，但其费用高、操作复杂、时间长、需要有专业资质的人员进行检测；另一种是采用手钳子对钛丝材试样一次或多次掰弯，掰弯后与样品进行对比弯曲程度，弯曲程度小说明弹性好，弯曲程度大说明弹性差，该方式操作方便、直观区分、效率高，但其操作随意、人为因素影响大，不能精确测量弹性性能，结果也难以记录和对比。

发明内容

本发明的目的是提供一种钛丝的再结晶退火方法，解决了现有技术中存在的热涨尺寸增大的问题。

本发明的另一目的是提供一种钛丝的表面处理方法，与钛材表面形成物理沉积关系，不与钛材进行化学反应，不改变钛材化学成分与机械性能。

本发明的第三个目的是提供一种钛丝的弹性检测装置，其结构简单、操作方便。

本发明所采用的技术方案是，钛丝的再结晶退火方法，分为在线退火和单独退火两种方式，适用于投料直径或截面厚度≤4mm的钛丝材快速再结晶退火；

对于热拉拔丝材，在热拉拔结束时，利用原拉丝机丝材的持续行进，将丝材在感应加热装置里在线进行再结晶退火处理，感应加热仅进行0.3～0.5秒钟、约100～250℃的快速加热热能补偿，达到坯料工艺温度，获得再结晶晶粒组织；

对于冷拉拔丝材，利用独立的收放线装置将已冷拉拔完成的钛丝材在感应加热装置里行进单独进行再结晶退火处理，丝材，感应加热装置进行3～5秒钟快速加热，坯料温度可以快速升高580～700℃，达到坯料工艺温度，获得再结晶晶粒组织。

本发明所采用的另一种技术方案是，钛丝的表面处理方法，将钛丝进行上述的再结晶退火，然后表面酸洗除油，浸泡于清水中除去酸液，放入配制好的复合涂层剂中，加热至70-90℃，保温20-30分钟，其间搅拌涂层剂，当钛丝表面出现褐色碳化膜，从涂层剂中取出，用70-90℃清水冲洗、去除沉淀物，冷水冲洗、热风吹干。

优选地，复合涂层剂由氟硼酸钾、氯化钡、硝酸铵及蒸馏水混合后加热而成，各组份的重量百分比为：氟硼酸钾4.8％-5％；氯化钡4.8％-5％；硝酸铵2.3％-2.5％；其余为蒸馏水，混合后加热至70-90℃。

本发明的第三种技术方案是，钛丝的弹性检测装置，用于对经过上述表面处理的钛丝进行弹性检测，主要由固定夹块、紧固夹块、圆柱支座、弯曲臂、拔杆、标尺六部分组成；圆柱支座轴线垂直于弯曲平面，并且与弯曲臂的转动中心同轴；圆柱支座可更换，圆柱支座中心轴可调，使得试样与圆柱支座的圆弧面接触。

优选地，圆柱支座直径15～60mm，圆柱支座轴线至拔杆中心的平行距离100mm；适用于直径或截面厚度为0.2mm～4mm钛丝材室温弹性性能的检测。