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TC4钛合金材料表面氧化皮去除技术

发布时间 :2021-05-15 09:29:34 浏览次数 :

TC4钛合金具有优良的耐蚀性、小密度、高比强度及较好的韧性和焊接性等一系列优点,在航空航天、石油化工、造船、汽车和医药等部门都得到成功的应用。TC4钛合金在热成型过程中,其表面会形成一层氧化皮,热成形温度不同,得到的氧化皮颜色也不一样。其中,热成形温度在约600℃时,氧化皮呈蓝色;热成形温度在约850℃时,氧化皮呈灰色偏红;而热成形温度在900℃时,氧化皮呈灰色。随着温度的升高,氧化皮的去除难度逐渐加大。国内外对钛合金氧化皮的去除大多采用两步法,即先熔融碱洗,然后酸洗;但是,熔融碱洗介质温度较高,大约能达到450℃,且易造成α+β和β钛合金半成品的过早时效强化,给进一步加工带来困难。另外,热碱洗后再用硝酸和氢氟酸清洗还可能会导致钛合金表面氢脆腐蚀。

TC4钛合金棒

研究人员针对在590、850和920℃三种温度下得到的氧化皮,先经低温碱溶液洗,然后酸洗以去除其表面的氧化层的工艺进行了研究。采用光学显微镜对氧化皮形貌进行表征,研究了时间对去除氧化皮的影响,且通过国际上较先进的美国LECO公司RH-404定氢仪对去除氧化皮后钛合金的氢质量分数进行了测定。

试验所用碱液为工业纯NaOH和工业纯NaNO2的混合过饱和溶液,酸洗采用氢氟酸和硝酸的混合溶液(体积比为HF∶HNO3∶H2O=1∶1∶3)。将经过热碱洗并用水冲洗后的TC4钛合金完全浸泡在酸液中20s后取出,然后用自来水冲洗。最后,将上述试样经丙酮或酒精超声波清洗之后干燥称量,采用电子天平对热碱洗、酸洗前后试样的质量进行测量,精度为0.001g。通过分析表明,先采用热碱洗后酸洗的过程,TC4钛合金表面的氧化皮可以完全被去除。结论如下:

1、TC4钛合金热成形表面氧化皮厚度不到2μm。

2、通过热碱洗、酸洗过程,TC4钛合金表面的氧化皮可以完全被去除,碱液配比为700g/L NaOH+250g/L NaNO2,煮沸时温度约为160℃,过饱和热碱液浸泡6h即可达到去除效果。

3、带有氧化皮的TC4钛合金通过热碱洗、酸洗过程氢的质量分数变化不大,满足生产需要。

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