钛合金酸洗工艺与设备的研究

钛及钛合金挤压工艺研究现状发表时间：2018-02-02T13:49:38.747Z 来源：《防护工程》2017年第28期作者：王颖慧吴英敏[导读] 由于其优异的性能，钛合金已被应用于航天领域。

确定合理的挤出工艺参数是否能挤出合格的管材非常重要。

遵义播宇钛材有限责任公司贵州遵义 563004 摘要：由于其优异的性能，钛合金已被应用于航天领域。

确定合理的挤出工艺参数是否能挤出合格的管材非常重要。

摘要综述了钛和钛合金挤压工艺的研究现状，详细介绍了钛合金挤压的特点，影响因素，讨论了如何确定合适的钛和钛合金挤压工艺，研究了钛合金挤压工艺未来发展方向。

关键词：钛合金；挤压比；挤压速度；挤压温度；1前言钛合金密度低、熔点高、强度高、耐蚀性好、疲劳性能好、无磁性、生物相容性好，广泛应用于航空、海洋、化工、医疗、运动器材、车辆等领域，是我国最早、最成熟的挤出方法。

挤出加工有许多特点，主要表现在应力和应变状态的挤出过程，综合、产品质量、生产灵活性和多样性、生产率和成本等方面的金属流动行为。

挤出适用于小批量、不易变形的各种品种和规格的金属、有色金属管、金属杆、型材和钢坯生产，特别是对截面或复杂薄壁管和型材显示不可比拟的优势。

2钛合金挤压的特点钛合金的挤压制品通常采用正挤压法生产，特殊需求也会采用反挤压。

钛及钛合金的热导率低，这使得热挤压过程变得更为复杂。

由于热导率低，坯料表层和内层产生极大的温差，当挤压低温度为400℃时，温差可达到200～250℃。

坯锭表面和中心的金属产生不同的强度性能和塑性性能，导致在挤压过程中金属流动不均匀，继而发生不均匀变形，在钛合金管材表面产生大的附加拉应力。

3挤压过程的影响因素钛和钛合金的热挤压是一个非常复杂的过程，变形速度、温度、摩擦、材料性能、坯料的形状尺寸和模具形状都会影响变形过程。

热挤压的影响因素较多，主要影响因素是挤压温度、挤压速度、挤压比(变形程度)和润滑油选择。

3.1挤压温度根据金属流动力学的研究，金属的流动特性与不同合金不同相对应的温度区不同。

DW-2014钛及钛合金酸洗液组成及工艺流程
DW-2014钛及钛合金酸洗液50---100%
使用温度
10-30℃（摄氏度）
浸渍处理时间10秒–3分钟（根据工件表面状况选定）
刷涂处理时间20秒-3分钟（可以根据实际情况多刷涂一至两次）
操作工艺流程
取钛或钛合金工件（必须表面无油污的钛或钛合金工件，如有油污需要先脱脂处理，经过喷砂的钛或钛合金一般也需要脱脂处理）——水洗——水洗——浸泡DW-2014钛及钛合金酸洗光亮剂或刷涂（可以带上厚皮手套用棉布条或毛刷蘸上工作液均匀刷涂工件表面）——水洗——水洗——干燥——下道工序（如研磨抛光等）
DW-2014钛及钛合金酸洗液是一种新型的酸洗液，对于钛及钛合金有很好的去除表面氧化皮、污染层等作用,且有很好光亮的作用。

经过
DW-2014钛及钛合金酸洗光亮剂处理后的工件光泽度、塑性、弹性、脆性均好，且能增强抗氧化性能,有效的提高了工件的中性盐雾能力等。

DW-2014钛及钛合金酸洗光亮剂不含六价铬等有毒离子，符合ROHS法令，能通过SGS检测认证。

常温操作，使用方便。

得到平滑光亮的表面，减少了脏物等的积聚和粘附，改善了工件的表面性状和适合性，提高了工件的耐磨、耐蚀和抗应力疲劳等理化特性。

经DW-2014钛及钛合金酸洗液处理的钛合金表面，符合MSDS化学品安全报告。

钛合金热成形零件酸洗工艺发布时间：2023-02-02T07:23:00.079Z 来源：《科技新时代》2022年18期作者：林松野[导读] 本文简述了钛合金热成形零件酸洗的一般工艺流程，林松野哈尔滨哈飞工业有限责任公司黑龙江省哈尔滨 150066摘要：本文简述了钛合金热成形零件酸洗的一般工艺流程，针对钛合金热成型零件酸洗过程进行了说明并提出了注意事项。

关键词：钛合金；热成形；酸洗；氧化皮；热碱洗前言钛属于ⅣB族金属，在高温下性质活泼，容易受到与其接触物质的污染，可与CO、CO2、O2、H2O、NH3等物质发生反应[2]。

钛合金在成形时与上述物质反应表面会形成一层氧化皮。

氧化皮形成的同时，其中的C、O、N、H可向基体内部扩散，形成一层高硬度、高脆性的富氧层，通常称之为α层，其深度与合金的化学成分、加热温度时时间有关，可在0.01～2.00mm范围内波动。

α层在后续的零件机械加工、使用过程中易造成裂纹并延伸至基体中，使材料的塑性和韧性等综合性能下降，特别是氢脆，容易造成设备事故的发生，所以必须通过特定的酸洗工艺将氧化皮和α层去除[3]。

1 工艺流程简介根据HB/Z344-2001《钛合金酸洗工艺及质量检验》及其他相关标准，钛合金酸洗一般工艺流程为：零件验收→有机溶剂预清洗→装挂→化学除油→温水洗→冷水洗→去除氧化皮→酸洗→冷水洗→后处理→干燥→质量检验。

下面对主要工艺过程进行说明。

1）有机溶剂预清洗和化学除油钛合金在热成形过程中常用石墨水剂、氮化硼等涂敷零件表面。

热成形后零件表面会留有大量石墨和氮化硼粉末，如果直接使用化学除油溶液进行清洗会很快导致溶液变得浑浊不堪，过早报废，所以常用汽油、乙醇、丙酮等溶剂进行清洗，然后再使用化学除油溶液进行清洗。

常用的化学除油工艺如下：三聚磷酸钠（Na3PO4·12H2O）40g/L～60g/L碳酸钠（Na2CO3·10H2O） 40g/L～50g/L硅酸钠（Na2SiO3·nH2O） 25g/L～35g/L温度 60℃～90℃除油时间 15min～30min在化学除油溶液中浸泡之后，先使用温水进行浸泡，然后在冷水中进行清洗，彻底将污染物除去。

钛合金酸洗工艺及设备的研究酸洗也称为除灰、除渍及光化处理。

铸造过程中，钛合金工件表面会形成不溶性氧化层，这层氧化物，只是附着在工件表面上的一层疏松组织，必须采用酸洗的方法将其清除。

酸洗也可称为酸出光，在很多行业标准中都是采用酸出光这一称谓。

本文首先对酸洗的理论进行概述，其次提出一种钛合金的酸洗工艺，并结合该酸洗工艺对酸洗设备进行研究与分析，最后分析酸洗过程中易出现的问题，并提出相应的解决办法。

1.酸洗理论概述1.1.酸洗的内涵酸洗包括：酸浸、酸洗和酸洗。

1.1.1.酸浸：将金属浸泡在酸液中，长时间浸泡，清除较厚的氧化物。

例如，在冷轧之前，对热轧钢板进行酸洗，以去除轧制过程中产生的氧化皮和氧化皮。

1.1.2.酸洗：用于金属设备除垢，它也可用于长时间浸泡在酸中，就可以清除的金属氧化物。

如进行电镀、涂装、磷化前氧化皮和锈的清除，钛表层氧化物的去除。

1.1.3.酸沾：金属件在加工和短时存放过程中，可能在表面生成一层很薄的氧化物层，此时，只有用浓度较低的酸溶液擦拭金属表面，才能去除氧化层。

如焊接或热加工而在金属表面产生的变色部分和氧化皮的清除。

1.2.酸洗原理1.2.1.解体金属表面氧化层中各种溶于酸的氧化物与酸发生化学反应，形成溶解在水中的金属盐，并溶解在酸性溶液中，以去除氧化皮，这种作用，一般称作解体。

1.2.2.机械剥离金属表面氧化层中除各种氧化物外，还夹杂着部分的金属单质，并且氧化层具有多孔性，酸溶液通过氧化层的孔隙和裂缝与氧化层中的金属或基体元素相互作用，并相应产生大量的氢气。

由这部分氢气产生的膨胀压力，就可以把氧化层从金属表面上剥离下来。

这种通过反应产生氢气的膨胀压力把氧化层剥离下来的作用，一般称为机械剥离。

1.2.3.减少金属与酸作用时，首先产生氢原子。

一部分氢原子相互结合成为氢分子，促使氧化层的剥离；另一部分氢原子靠其化学活泼性及很强的还原能力，将高价金属的氧化物和盐还原为易溶于酸性溶液的低价金属氧化物和盐。

钛合金酸洗工艺与设备的研究背景介绍钛合金具有高强度、耐腐蚀等优良的工程性能，因此广泛应用于航空、航天、汽车、医疗器械等领域。

不过，在钛合金的加工过程中，会产生一些表面氧化层、杂质等不良物质，需要通过酸洗工艺去除。

因此，研究和掌握钛合金酸洗工艺及设备，对于提高钛合金制造的工艺水平和产品质量具有重要的意义。

钛合金酸洗工艺酸洗即利用酸性液体腐蚀表面的不良物质，进而达到清洁表面和提高表面质量的目的。

酸洗工艺是钛合金制品生产中不可或缺的关键环节，具有强烈的腐蚀性和挥发性。

因此，在酸洗过程中需要严格的工艺控制和安全措施。

钛合金酸洗工艺的主要步骤包括：准备酸洗液、清洗、酸洗、冲洗、中和等。

一般而言，酸洗液采用盐酸、硫酸等酸性物质，具有强腐蚀性，需要特别注意操作过程中的安全措施。

清洗步骤是为了去除表面的杂物和油污等，也是酸洗前的准备工作，这个步骤需要使用去离子水或工业用水。

酸洗过程中，钛合金表面会被腐蚀成粗糙的花纹，因而需要进行中和工作，中和过程需要使用稀碱或者去离子水。

钛合金酸洗设备为了保证酸洗工艺的顺利进行以及操作人员的健康安全，钛合金酸洗设备也需要进行统一的规范和标准化。

钛合金酸洗设备需要具有以下几个方面的性能：•腐蚀抗性：钛合金酸洗设备需要具有高的腐蚀抗性，能够多次使用酸洗液而不受影响。

•稳定性：钛合金酸洗设备需要具有高的稳定性，确保在酸洗过程中的稳定性。

•合理的构造：设备的构造需要合理，既能保证设备的操作方便，又能保证操作过程安全和准确。

•健康安全：钛合金酸洗设备设计时还需要考虑操作人员的健康安全问题，例如需要合理设置通风设备、穿戴防护服、戴防护呼吸器等。

钛合金酸洗工艺及设备的研究进展当前，国内外对于钛合金酸洗工艺及设备的研究日益深入。

在钛合金酸洗设备方面，德国、日本等国家进行了一系列的钛合金酸洗设备的研究和应用。

国内钛合金酸洗设备已经具有一定的进展，在设备结构和控制技术方面都取得了不少成果。

在钛合金酸洗工艺方面，一些新的方法和工艺也开始出现，如等离子体酸洗、氢氟酸酸洗等，这些新的工艺和方法已经取得了不少实际应用。

酸浸钛精矿实验报告1. 背景酸浸是一种重要的矿石浸取方法，可以用来提取含有钛的矿石。

钛精矿是一种重要的钛源，可用于制备钛及其合金，并广泛应用于航空航天、冶金、化工等领域。

本实验旨在探究酸浸钛精矿的浸取效果，并研究影响浸取效果的因素。

2. 实验分析2.1 材料和设备•钛精矿样品：本实验采用商业化钛精矿作为研究对象，其粒度为200目。

•酸浸液：采用浓硫酸作为酸浸液，浓度为95%。

•反应设备：实验采用密闭式反应釜进行酸浸实验。

2.2 实验步骤1.将一定量钛精矿样品称取入反应釜中。

2.加入适量的浓硫酸，使得硫酸和钛精矿的质量比为3:1。

3.将反应釜密封，并加热至70摄氏度，并保持恒温反应24小时。

4.反应结束后，将反应釜取出，过滤得到溶液。

5.将溶液进行分析测试，得到钛浓度和钛收率。

2.3 结果分析经过实验，我们得到了钛浓度和钛收率的数据，并进行了相应的数据处理和分析。

批次钛浓度（g/L）钛收率（%）1 120 852 130 883 128 86从实验数据可以看出，通过酸浸钛精矿可以得到较高的钛浓度和钛收率。

平均钛浓度为126g/L，平均钛收率为86%.2.4 结果讨论酸浸是一种较为常用的钛精矿浸取方法，能够高效提取钛元素。

实验结果表明，采用浓硫酸进行酸浸可以获得较高的钛浓度和钛收率。

这是由于浓硫酸对钛精矿具有较强的腐蚀能力，可以将钛元素溶解出来。

此外，实验参数的选择也对酸浸效果有一定影响。

在本实验中，我们选择了硫酸和钛精矿的质量比为3:1，并将反应温度控制在70摄氏度。

这些参数的选择是基于前期的实验经验和文献研究。

进一步的研究可以通过改变这些参数，优化酸浸效果。

2.5 建议基于以上实验和分析结果，我们提出了以下建议：1.在工业生产中，可以采用浓硫酸进行钛精矿的酸浸，以提高钛浓度和钛收率。

2.进一步的研究可以探索其他酸浸条件对钛浓度和钛收率的影响，例如酸浸液浓度、酸浸时间等。

3.实验中的钛浓度和钛收率可以作为评价酸浸效果的指标，可以通过改变实验条件，不断优化提取效果。

钛合金酸洗设备探究1 概述由于钛及钛合金在铸造过程中表面会形成一种氧化层和其他污物，并且铸件的壁厚对其力学性能也有一定的影响。

因此，在喷砂工序后须通过酸洗将其α层去除，并按工艺要求去除壁厚以达到所需工艺要求。

由于HF+HNO3有酸洗速度快，酸洗效果好的特点，因此钛合金酸洗一般采用HF+HNO3酸洗工艺。

而这两种酸均为强酸，且在酸液配比中所占比重较大，浓度较高。

因此，对酸洗设备及酸雾净化设备要求都极高。

本文主要介绍一套适用于钛合金酸洗的设备及酸雾处理系统，以提高酸洗效率改善酸洗效果和酸雾处理能力。

2 酸洗设备酸洗一般需经过深酸洗、轻酸洗、水冲洗、水浸洗、去离子水清洗、干燥等过程，并对酸洗过程中产生的酸雾进行净化处理后再排放。

2.1 装料、卸料区由于厂房一般为矩形设计，酸洗线一般采用直线型布局，因此装卸料区一般选择在酸洗线的始端和末端，采用升降机装卸工件。

为了更有效充分地利用酸洗槽空间，同时避免工件与槽体的撞击，设计时，跑车轨道的中心线与槽体中心线重合，并将跑车轨道设计成椭圆形封闭轨道，以便于吊装工件（如图1）。

图1 吊车设计图2.2 酸洗段酸洗段包括深酸洗和轻酸洗。

酸洗一般在酸洗槽或特定的塑料滚筒中进行，这里我们采用酸洗槽的方式，同时，为了充分利用槽体容积，将所有槽体水平方向设计成正方形（见图1）。

钛合金的酸洗中硝酸和氢氟酸的配比一般要达到15∶1以上，其中深酸洗段两种酸的浓度均超过10%。

同时，随着酸洗的进行，酸液的温度会逐渐上升。

而工艺上对铸件酸洗温度的要求一般在10℃～60℃之间。

因此，需对酸洗槽安装冷却装置。

这里我们采用在槽内盘冷却管的方式，冷却设备的功率需根据酸液的量和工艺要求的冷却速度而定。

而由于温度的上升、酸液的腐蚀性，同时对酸洗槽材料的性能要求也较高。

这里我们选择耐腐蚀性、耐酸性、耐高温并且强度大的PVC材料作为酸洗槽的内板，在PVC板外层，包裹耐腐蚀性能较好的316不锈钢，以增强其槽体强度和美观性。