專利名稱：高精度鈦及鈦合金管制備工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬鈦及鈦合金加工技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種高精度鈦及鈦合金管制備工藝。
背景技術(shù)：
鈦及鈦合金管的表面處理，目前有三項(xiàng)不同技術(shù)一是退火酸洗，在冷軋后熱處理退火，再進(jìn)行氫氟酸與硝酸酸洗，讓其表面失去銀白色光澤；二是真空退火，在冷軋后進(jìn)行真空退火處理，并進(jìn)行校直后，使其表面具有金屬光澤；三是花紋擠壓，退火酸洗的基礎(chǔ)上， 利用機(jī)械擠壓成形的方式，在管材表面形成各種凹凸有形的花紋。目前所謂的鏡面加工，有拋光、電解拋光兩種，拋光是用拋光輪上的砂紙，在拋光機(jī)械上高速使管材表面形成鏡面， 這種方法費(fèi)時(shí)費(fèi)力，且表面粗糙度很高，大于8 μ m，鏡面較模糊；電解拋光是在拋光基礎(chǔ)上進(jìn)行電解處理，在短時(shí)間可形成光亮表面，單對(duì)大面積部件，要實(shí)現(xiàn)均勻鏡面加工很難形成，因?yàn)殁佉籽趸?，因此必須施加高壓，另外電解液可在瞬間形成氧化膜，且較危險(xiǎn)，所以一般很少在加工行業(yè)應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明解決的技術(shù)問題提供一種高精度鈦及鈦合金管制備工藝，解決了鈦及鈦合金管表面精密度及粗糙度無(wú)法實(shí)現(xiàn)鏡面的難題，鈦及鈦合金管表面平均粗糙度可達(dá)到 0. 02 μ m-o. 05 μ m左右，而且表面形成的氧化膜能提高管材的耐蝕性，對(duì)鈦及鈦合金管材在醫(yī)療器械、文化體育用品及裝飾材料廣泛普及奠定了良好的基礎(chǔ)。本發(fā)明采用的技術(shù)方案高精度鈦及鈦合金管制備工藝，由下述步驟組成1)選料選用工業(yè)純海綿鈦或鈦合金做為原料；2)熔煉將原料放入真空自耗爐內(nèi)，確保爐內(nèi)真空度小于0. 7Mpa時(shí)開始升溫，溫度控制在1660°C 士30°C之間，進(jìn)行三次熔煉后鑄錠成為鈦錠；3)鍛造將鈦錠放入電爐內(nèi)加熱，溫度確保在850°C -900°C之間，保溫并多次墩拔后形成棒坯；4)棒坯加工a、棒坯處理將棒坯表面車光且保證其表面不能有任何缺陷，超聲波探傷合格后打中心孔，然后將棒坯表面及中心孔包裹后擠壓穿孔；b、擠壓成形將處理后的棒坯放入電爐內(nèi)或感應(yīng)爐內(nèi)加熱，溫度控制在 800oC -1000°c之間，保溫時(shí)間為1. 5小時(shí)-3小時(shí)，一次擠壓成管坯；C、酸洗將管坯進(jìn)行酸洗；5)軋管將管坯軋制為成品管材，預(yù)留+0.05mm的厚度，進(jìn)行真空退火處理，退火溫度控制在500°C _550°C之間，保溫時(shí)間為2-3小時(shí)；6)機(jī)械研磨利用研磨設(shè)備將管材表面研磨至表面粗糙度為8 μ m左右；7)電解復(fù)合拋光
a、配制電解液在工業(yè)乙醇中加入重量百分比為15% -25%并丙醇，重量百分比為2% -8%氯化鋁，重量百分比為2% -8%氧化鋅制成電解液，將電解液加熱至沸騰狀態(tài)， 然后將電解液降溫至30°C -50°C時(shí)將其注入電解槽內(nèi)；b、將電解液注入電解槽后，采用380V高電壓，并使用240A-300A的交流電進(jìn)行電解；C、復(fù)合拋光使管材在電解液中以lm/min的速度在電解液中勻速通過，利用電解生成的氧化膜來(lái)抑制管材和氧化鋅顆粒之間的化學(xué)結(jié)合，利用電解液中的氧化鋅顆粒除去管材表面的氧化膜，使電流集中在電解液中的管材表面進(jìn)行短時(shí)間拋光；d、復(fù)合拋光進(jìn)行10分鐘可使管材表面粗糙度達(dá)到0. 02 μ m-0. 05 μ m。其中，上述步驟二，一次鑄錠出爐后，必須將一次鑄錠兩端及表面氧化皮去除，然后再將一次鑄錠采用真空等離子工藝對(duì)焊后進(jìn)行熔煉鑄成二次鑄錠，二次鑄錠出爐后進(jìn)行探傷及去氧化皮處理，再進(jìn)行三次熔煉鑄錠成為鈦錠。其中，上述步驟三，鈦錠溫度在850°C -900°C之間時(shí)，保溫3. 5小時(shí)進(jìn)行第一次墩拔，然后二次回爐再加熱到850°C -900°C之間，保溫1. 5小時(shí)再進(jìn)行墩拔，如此反復(fù)直至墩拔形成棒坯。進(jìn)一步地，上述步驟七，在工業(yè)乙醇中加入重量百分比為20%并丙醇，重量百分比為5%氯化鋁，重量百分比為5%氧化鋅制成電解液。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比的優(yōu)點(diǎn)1、既保證了材料金相及材料內(nèi)部離子排列規(guī)則，又保證了材料的各種物理性能及化學(xué)性能；2、以管材規(guī)格來(lái)說，長(zhǎng)度可達(dá)到3000mm-6000mm，直徑可達(dá)Φ IOmm-Φ 108mm之間，
厚度最薄可達(dá)Imm ；3、鏡面效果的表面粗糙度可達(dá)到0. 02 μ m-0. 05 μ m，粗糙度為國(guó)內(nèi)外最低；4、加工工藝較簡(jiǎn)單，且加工費(fèi)用較低、成品率較高；5、在醫(yī)療器械、首飾、文化體育用品及裝飾材料領(lǐng)域都能達(dá)標(biāo)；6、可將材料做蝕刻表面、鏡面及花紋管；7、在電解過程中形成的氧化膜可提高管材耐蝕性。
具體實(shí)施例方式下面描述本發(fā)明的一種實(shí)施例。高精度鈦及鈦合金管制備工藝，由下述步驟組成1)選料選用工業(yè)純海綿鈦或鈦合金做為原料。高精度鈦及鈦合金管生產(chǎn)初期在配料上首先要嚴(yán)格要求，因考慮到此材料要涉及到醫(yī)療器材及人體部件，優(yōu)先采用(ELI) 工業(yè)純海綿鈦，以保證鏡面材料的內(nèi)在質(zhì)量及金屬離子間的間隙且對(duì)人體無(wú)毒無(wú)害的安全性。2)熔煉原料在熔煉過程中為保證金相及理化性能，熔煉時(shí)必須采用三次或三次以上成錠，即熔煉時(shí)，做兩次二次鑄錠熔煉，焊接采用真空等離子焊接工藝，確保焊接表面無(wú)污染，無(wú)雜質(zhì)。在熔煉時(shí)，必須保證海綿鈦在衛(wèi)生、干凈的環(huán)境中及配料槽中進(jìn)行，且環(huán)境中保證干燥，原料不得在大氣中超過12小時(shí)，拌料時(shí)要將顆粒攪拌均勻后方可擠壓成塊，擠時(shí)壓力不得2500Mpa，必須用真空等離子進(jìn)行組焊(且忌用其它方式組焊)，組焊完成后立即進(jìn)行熔煉，電極組不得在大氣中置放超過6小時(shí)，熔煉時(shí)，必須使用真空自耗爐，爐內(nèi)真空度在小于0. 7Mpa時(shí)，方可進(jìn)行升溫，熔煉必須控制在1660°C 士30°C之間，一次鑄錠出爐后，必須將一次鑄錠兩端及表面氧化皮去除，然后再將一次鑄錠采用真空等離子工藝對(duì)焊后進(jìn)行熔煉鑄成二次鑄錠，二次鑄錠出爐后進(jìn)行探傷及去氧化皮處理，再進(jìn)行三次熔煉鑄錠成為鈦錠。3)鍛造鈦錠務(wù)必用X射線探傷合格后，去掉帽口，采用電爐鍛造，嚴(yán)禁煤爐鍛造， 鍛造溫度確保在850°C -900°C之間，保溫時(shí)間為3. 5小時(shí)，嚴(yán)格執(zhí)行此工藝，方可鍛造成 250mmX250mmXL，經(jīng)倍尺中鍛后，二次回爐加熱至850°C _900°C之間，保溫1. 5小時(shí)，再次鍛造成品Φ80 IOOmmXL棒坯料。合金類材料，根據(jù)不同材料及標(biāo)準(zhǔn)要采取不同方式進(jìn)行鍛造，個(gè)別材料必須采用3-7次墩拔才能形成棒坯。鈦及鈦合金棒坯加熱及保溫時(shí)間
權(quán)利要求
1.高精度鈦及鈦合金管制備工藝，其特征在于由下述步驟組成1)選料選用工業(yè)純海綿鈦或鈦合金做為原料；2)熔煉將原料放入真空自耗爐內(nèi)，確保爐內(nèi)真空度小于0.7Mpa時(shí)開始升溫，溫度控制在1660°C 士30°C之間，進(jìn)行三次熔煉后鑄錠成為鈦錠；3)鍛造將鈦錠放入電爐內(nèi)加熱，溫度確保在850°C-900°C之間，保溫并多次墩拔后形成棒;K ；4)棒坯加工a、棒坯處理將棒坯表面車光且保證其表面不能有任何缺陷，超聲波探傷合格后打中心孔，然后將棒坯表面及中心孔包裹后擠壓穿孔；b、擠壓成形將處理后的棒坯放入電爐內(nèi)或感應(yīng)爐內(nèi)加熱，溫度控制在800°C-IOOO0C 之間，保溫時(shí)間為1. 5小時(shí)-3小時(shí)，一次擠壓成管坯；c、酸洗將管坯進(jìn)行酸洗；5)軋管將管坯軋制為成品管材，預(yù)留+0.05mm的厚度，進(jìn)行真空退火處理，退火溫度控制在500°C _550°C之間，保溫時(shí)間為2-3小時(shí)；6)機(jī)械研磨利用研磨設(shè)備將管材表面研磨至表面粗糙度為8μ m左右；7)電解復(fù)合拋光a、配制電解液在工業(yè)乙醇中加入重量百分比為15%-25%并丙醇，重量百分比為 2% -8%氯化鋁，重量百分比為2% -8%氧化鋅制成電解液，將電解液加熱至沸騰狀態(tài)，然后將電解液降溫至30°C -50°C時(shí)將其注入電解槽內(nèi)；b、將電解液注入電解槽后，采用380V高電壓，并使用240A-300A的交流電進(jìn)行電解；c、復(fù)合拋光使管材在電解液中以lm/min的速度在電解液中勻速通過，利用電解生成的氧化膜來(lái)抑制管材和氧化鋅顆粒之間的化學(xué)結(jié)合，利用電解液中的氧化鋅顆粒除去管材表面的氧化膜，使電流集中在電解液中的管材表面進(jìn)行短時(shí)間拋光；d、復(fù)合拋光進(jìn)行10分鐘可使管材表面粗糙度達(dá)到0.02 μ m-0. 05 μ m。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高精度鈦及鈦合金管制備工藝，其特征在于上述步驟二，一次鑄錠出爐后，必須將一次鑄錠兩端及表面氧化皮去除，然后再將一次鑄錠采用真空等離子工藝對(duì)焊后進(jìn)行熔煉鑄成二次鑄錠，二次鑄錠出爐后進(jìn)行探傷及去氧化皮處理，再進(jìn)行三次熔煉鑄錠成為鈦錠。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高精度鈦及鈦合金管制備工藝，其特征在于上述步驟三， 鈦錠溫度在850°C -900°C之間時(shí)，保溫3. 5小時(shí)進(jìn)行第一次墩拔，然后二次回爐再加熱到 8500C -900°C之間，保溫1. 5小時(shí)再進(jìn)行墩拔，如此反復(fù)直至墩拔形成棒坯。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的高精度鈦及鈦合金管制備工藝，其特征在于上述步驟七，在工業(yè)乙醇中加入重量百分比為20%并丙醇，重量百分比為5%氯化鋁，重量百分比為5%氧化鋅制成電解液。
全文摘要
提供一種高精度鈦及鈦合金管制備工藝，采用選料-熔煉-鍛造-棒坯加工-軋管-機(jī)械研磨-電解復(fù)合拋光等工序，解決了鈦及鈦合金管表面精密度及粗糙度無(wú)法實(shí)現(xiàn)鏡面的難題，鈦及鈦合金管表面平均粗糙度可達(dá)到0.03μm左右，而且表面形成的氧化膜能提高管材的耐蝕性，對(duì)鈦及鈦合金管材在醫(yī)療器械、文化體育用品及裝飾材料廣泛普及奠定了良好的基礎(chǔ)。
文檔編號(hào)B23P15/00GK102211270SQ20111008403
公開日2011年10月12日 申請(qǐng)日期2011年4月6日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月6日
發(fā)明者梁均軍 申請(qǐng)人:寶雞鑫澤鈦鎳有限公司