[发明专利]一种薄壁纯钛制品表面针状结晶花纹的加工方法

说明书

本发明提供了一种薄壁钛制品表面针状结晶花的加工方法，包括步骤：(1)除油污：提供成品薄壁钛制品，并去除其表面油污；(2)去应力：将薄壁钛制品置于真空炉中，抽真空至1.0×10^‑2Pa以下，升温至480～550℃，保温0.25～2h；(3)净化、均质化处理：二次升温至680～750℃，保温0.5～4h；(4)晶体生长：升温至T_β～1000℃，保温3～10h；(5)淬火：随炉冷却至T_β～(T_β+40)℃，通入氩气快速风冷至T_β℃以下，获得针状花纹；(6)冷却、出炉，持续风冷/炉冷至80℃以下出炉，即得。本发明加工方法的加工过程无需抛光、酸洗等高污染工序，能够获得具高光洁度的、金属光泽的针状结晶花纹，且花纹的均匀性、一致性好，抗污性能优异。

技术领域

本发明涉及到钛制品的表面处理技术领域，特别涉及到一种薄壁纯钛制品表面针状结晶花纹的加工方法。

背景技术

随着生活水平的提高，日用五金产品的卫生、健康日益受到关注。钛制品以其优异的耐蚀性和安全性，满足了这种人们这种健康需求。目前薄壁钛制品的主要表面处理方式有烤漆、喷砂、拉丝、常规阳极氧化等方式。其中，烤漆不符合钛制品健康、环保的理念，也不能有效发挥其耐蚀的特点。喷砂、拉丝、常规阳极氧化等工艺获得的表面效果单一，且抗污性差，难于清洗，导致钛制品使用体验差，也没有发挥其抑菌、卫生的优势。

已公开专利CN 107215139A披露了一种钛制品晶体花纹的加工方法，该专利直接升温至1000℃以上，导致晶体生长速度过快，晶粒的粒度分布和形状均匀性均不能得到有效控制；特别是经过冷加工成型的薄壁产品，其局部冷加工应力的释放和破碎的晶粒的再结晶均会消耗更多的能量，造成与其它部位花纹尺寸和形状存在明显差异。高温条件下(1000℃以上)氧元素的扩散速度要大于氧化膜的生成速度，材料表面能够保持金属光泽不会氧化。但在冷却过程中，特别是但温度低于800℃，氧元素几乎不发生扩散，较低的真空度(10^-2～0.1Pa)及在该真空度下回填氩气均会导致灰色氧化膜的形成。同时，在10^-2Pa级、1000℃以上，炉膛的发热体、保温材料中的钼、铬等元素会发生挥发污染钛材表面，不能获得光亮的金属光泽。因此，热处理后需要增加抛光、酸洗刻蚀等高污染的工序，以获得金属光泽。对于0.8mm厚以下的薄壁件，特别是形状复杂工件，抛光工序几乎无法完成，酸洗刻蚀也存不均匀现象。另一方面，从高温(1000℃以上)直接通入氩气，介质的冷却能力十分有限，相变区间降温时间过久，仅能得到粗大组织，不能获得快速淬火相变过程中形成的精细针状组织结构；而且高温条件下，薄壁制品强度过低，氩气风冷过程中极易造成工件变形等现象。

以及已公开专利CN 108220849 A披露了一种用于体制品钛分子裂变的表面处理方法，其同样存在晶粒度分布不均、结晶花纹形状差异大的问题。该专利的实质是提高产品的强度，将高温(1000℃以上)、低压或低活度(负8～10Pa)渗氧和热氧化(100～500℃)相结合，提高钛制品的强度。然而氧作为一种钛材的有害元素，对钛制品韧性有极大影响，特别是对于薄壁钛制品，长时间高温渗氧会导致材料变脆、抗冲击能力变差，极易发生脆裂。同样，该专利直接采用气体高温风冷，能却能力有限，仅能获得粗大组织，不能获得精细的针状相变结构。同时，该专利采用氮气冷却不但会污染材料表面(氮会与高温钛材发生反应)，而且更易使薄壁件发生变形(氮气冷却能力强，热应力大)。另一方面，在高温低活度渗氧的冷却过程及低温空气热氧化处理，会形成更厚的氧化膜，无法获得金属质感及光泽的结晶花纹。

发明内容

本发明为解决现有技术中晶粒度分布不均、结晶花纹形状差异大，不适于薄壁钛制品使用，以及不能直接获得具有金属花纹的表面不足的问题，提出一种薄壁(壁厚0.15～0.8mm)钛制品表面针状结晶花纹的加工方法。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

本发明的第一个方面是提供一种薄壁钛制品表面针状结晶花纹的加工方法，包括步骤：