專利名稱：一種鈦合金的堿酸洗方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于表面與反應(yīng)液反應(yīng)的金屬材料表面化學(xué)處理方法，涉及一種鈦合金的
堿酸洗方法。主要適用于鈦及鈦合金坯、材生產(chǎn)。
背景技術(shù)：
鈦及鈦合金是新興的結(jié)構(gòu)和功能材料，具有比重強(qiáng)度比高、熱膨脹系數(shù)小、耐腐蝕 性好、高溫性能、低溫韌性及低溫超導(dǎo)性能優(yōu)良等諸多優(yōu)點(diǎn)，在航空航天、軍事工業(yè)和化工、 石油、海洋、體育等民用領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，被稱為繼鋼鐵、鋁之后的"第三金屬"，又被稱為 "太空金屬"、"海洋金屬"。 現(xiàn)有技術(shù)中，鈦合金坯、材表面的化學(xué)處理方法一般是采用堿洗加H2S04、 HC1 、 HN03 三酸混合溶液酸洗，酸洗后鈦及鈦合金坯或材表面易出現(xiàn)"皺紋"的過(guò)酸現(xiàn)象。
采用現(xiàn)有技術(shù)進(jìn)行鈦合金堿酸洗時(shí)，堿酸洗后表面局部易殘留未洗盡的氧化皮、 出現(xiàn)表面過(guò)酸現(xiàn)象。采用大氣輥底爐退火，在退火過(guò)程中鈦合金表面易被氧化，鈦及鈦合金 在25(TC開(kāi)始吸氫、40(TC開(kāi)始吸氧、60(rC開(kāi)始吸氮，一般退火溫度均高于60(TC吸氣，且鈦 及鈦合金退火時(shí)間較長(zhǎng)，因此在退火過(guò)程表面氧化較嚴(yán)重。堿酸洗時(shí)，堿會(huì)與表面的氧化物 發(fā)生反應(yīng)，氧化物越厚、反應(yīng)越劇烈，反應(yīng)越劇烈、鈦及鈦合金坯或材表面溫度越高，加之堿 熔融本身溫度較高，堿熔融會(huì)劇烈沸騰、甚至發(fā)生爆炸，因此，在堿洗過(guò)程中發(fā)現(xiàn)堿熔融液 有"冒泡"現(xiàn)象時(shí)，必須及時(shí)將鈦合金坯或材從堿熔融液提出來(lái)，這時(shí)料溫非常高，加之鈦易 燃燒，因此，從堿熔融液取后會(huì)"燃燒"。為降低鈦合金"燃燒"的幾率，在堿洗過(guò)程發(fā)現(xiàn)堿熔 融液有"冒泡"跡象，須立即將鈦合金坯或材從堿熔融液中取出，這樣局部就有未掉的氧化 皮。在酸洗時(shí)鈦合金表面易出現(xiàn)過(guò)酸現(xiàn)象。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的旨在克服上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種鈦合金的堿酸洗方法。
本發(fā)明的內(nèi)容是一種鈦合金的堿酸洗方法，其特征是包括下列步驟 a、堿洗將鈦合金坯或材浸漬于溫度在400 50(TC之間的堿熔融液中、浸漬時(shí)間
為2 25min，所述堿熔融液由重量百分比為70 80%氫氧化鈉(NaOH)和20 30%硝酸
鈉(NaN03)混合組成；浸漬堿洗的具體時(shí)間視鈦合金坯或材的表面情況而定； b、水洗將堿洗后的鈦合金坯或材浸漬于溫度在40 IO(TC之間的水槽內(nèi)，用水
洗去鈦合金坯或材表面的堿熔融液； c、酸洗將水洗后的鈦合金坯或材浸漬于溫度在60 10(TC之間、濃度在25 45g/l的硫酸(H2S04)水溶液中酸洗，控制酸洗溶液中Fe"濃度〈250g/l，酸洗浸漬時(shí)間為 1. 5 12min，本步驟主要是將鈦合金坯或材表面的氧化皮等缺陷洗掉；
d、鈍化及白化將酸洗后的鈦合金坯或材浸漬于溫度在60 10(TC之間、濃度在 50 170g/l的硝酸鈉(NaN03)水溶液中，控制溶液中Fe"農(nóng)度〈150g/l，浸漬時(shí)間為1. 5 12min之間，本步驟主要是將鈦合金坯或材表面鈍化、白化。
本發(fā)明的內(nèi)容中經(jīng)所述步驟b水洗后的鈦合金坯或材再按步驟a和步驟b所述 進(jìn)行第2次堿洗和水洗；以適用于鈦合金坯或材表面有較多氧化皮的情況。
按所述步驟a和步驟b進(jìn)行第2次堿洗和水洗后的鈦合金坯或材還可以再按步驟 a和步驟b所述進(jìn)行第3次堿洗和水洗；以適用于鈦合金坯或材表面仍有氧化皮的情況。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有下列特點(diǎn)和有益效果 (1)采用本發(fā)明，堿酸洗后的鈦合金表面氧化皮徹底洗盡，未出現(xiàn)過(guò)酸現(xiàn)象，表面 呈灰白色，表面質(zhì)量良好； (2)本發(fā)明方法簡(jiǎn)單，操作容易，實(shí)用性強(qiáng)。


圖1是本發(fā)明實(shí)施例1堿酸洗后TC4鈦合金表面。
具體實(shí)施例方式
下面通過(guò)實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行具體描述，值得指出的是以下實(shí)施例只適用于對(duì)本 發(fā)明作進(jìn)一步的說(shuō)明，不能理解為對(duì)本發(fā)明保護(hù)范圍的限制，且本技術(shù)領(lǐng)域的專業(yè)人員根 據(jù)上述的本發(fā)明內(nèi)容所做出的非本質(zhì)的改進(jìn)的調(diào)整，應(yīng)屬本發(fā)明的保護(hù)范圍。
實(shí)施例1 : —種鈦合金板材的堿酸洗方法，包括下列步驟
(1)將TC4鈦合金板材裝掛在專用耐堿酸料框上； (2)堿洗用天車(chē)(行車(chē))將裝有TC4合金的料框吊放在溫度400 50(TC之間、 重量百分比在70 80% (Wt)NaOH+20 30% (Wt)NaN03之間的堿熔融液中，堿洗時(shí)間控 制2 25min之間，具體時(shí)間視表面情況而定； (3)水洗堿洗后的TC4鈦合金板材用天車(chē)(行車(chē))將料框吊進(jìn)溫度在40 IO(TC 之間的水槽中水洗，將其堿熔融液洗盡； (4)若水洗后發(fā)現(xiàn)表面仍有較多氧化皮等缺陷，重復(fù)步驟(2) 、 (3);
(5)酸洗用天車(chē)(行車(chē))將水洗后的TC4鈦合金板材料框吊進(jìn)溫度在60 IO(TC 之間、濃度在25 45g/l的!12504水溶液槽內(nèi)酸洗，同時(shí)須將Fe2+濃度控制〈250g/l，酸洗 時(shí)間控制1. 5 12min之間，將表面的氧化皮等缺陷洗掉； (6)鈍化及白化完成步驟(5)后，用天車(chē)(行車(chē))將TC4鈦合金板材料框吊進(jìn)溫 度在60 10(TC之間、濃度在50 170g/l的NaN03水溶液槽內(nèi)浸漬，同時(shí)須將Fe"濃度控 制< 150g/l，浸漬時(shí)間控制1. 5 12min之間，本步驟主要是將TC4鈦合金表面鈍化、白化。
采用本實(shí)施例1方法生產(chǎn)了 3批次TC4鈦合金板材，其實(shí)物表面質(zhì)量如下
(1) TC4鈦合金表面氧化皮徹底洗盡； (2)TC4鈦合金表面未出現(xiàn)過(guò)酸現(xiàn)象，表面呈灰白色，表面質(zhì)量良好。
實(shí)施例2 : —種鈦合金的堿酸洗方法，包括下列步驟 a、堿洗將鈦合金坯或材浸漬于溫度在400 50(TC之間的堿熔融液中、浸漬時(shí)間 為25min，所述堿熔融液由重量百分比為80X氫氧化鈉(NaOH)和20%硝酸鈉(NaN03)混合 組成；
b、水洗將堿洗后的鈦合金坯或材浸漬于溫度在40 IO(TC之間的水槽內(nèi)，用水 洗去鈦合金坯或材表面的堿熔融液； c、酸洗將水洗后的鈦合金坯或材浸漬于溫度在60 10(TC之間、濃度在45g/l 的硫酸(H2S04)水溶液中酸洗，控制酸洗溶液中Fe2+濃度〈250g/l，酸洗浸漬時(shí)間為12min， 本步驟主要是將鈦合金坯或材表面的氧化皮等缺陷洗掉； d、鈍化及白化將酸洗后的鈦合金坯或材浸漬于溫度在60 10(TC之間、濃度在 170g/l的硝酸鈉(NaN03)水溶液中，控制溶液中Fe"濃度〈150g/l，浸漬時(shí)間為12min之 間，本步驟主要是將鈦合金坯或材表面鈍化、白化。
實(shí)施例3 : —種鈦合金的堿酸洗方法，包括下列步驟 a、堿洗將鈦合金坯或材浸漬于溫度在400 50(TC之間的堿熔融液中、浸漬時(shí)間 為20min，所述堿熔融液由重量百分比為75X氫氧化鈉(NaOH)和25%硝酸鈉(NaN03)混合 組成； b、水洗將堿洗后的鈦合金坯或材浸漬于溫度在40 IO(TC之間的水槽內(nèi)，用水 洗去鈦合金坯或材表面的堿熔融液； c、酸洗將水洗后的鈦合金坯或材浸漬于溫度在60 10(TC之間、濃度在35g/l 的硫酸(H2S04)水溶液中酸洗，控制酸洗溶液中F^+濃度〈250g/l，酸洗浸漬時(shí)間為8min， 本步驟主要是將鈦合金坯或材表面的氧化皮等缺陷洗掉； d、鈍化及白化將酸洗后的鈦合金坯或材浸漬于溫度在60 10(TC之間、濃度在 100g/l的硝酸鈉(NaN03)水溶液中，控制溶液中Fe"農(nóng)度〈150g/l，浸漬時(shí)間為8min之間， 本步驟主要是將鈦合金坯或材表面鈍化、白化。
實(shí)施例4: —種鈦合金的堿酸洗方法，包括下列步驟 a、堿洗將鈦合金坯或材浸漬于溫度在400 50(TC之間的堿熔融液中、浸漬時(shí)間 為10min，所述堿熔融液由重量百分比為73%氫氧化鈉(NaOH)和27%硝酸鈉(NaN03)混合 組成； b、水洗將堿洗后的鈦合金坯或材浸漬于溫度在40 IO(TC之間的水槽內(nèi)，用水 洗去鈦合金坯或材表面的堿熔融液； c、酸洗將水洗后的鈦合金坯或材浸漬于溫度在60 10(TC之間、濃度在15g/l 的硫酸(H2S04)水溶液中酸洗，控制酸洗溶液中F^+濃度〈250g/l，酸洗浸漬時(shí)間為5min， 本步驟主要是將鈦合金坯或材表面的氧化皮等缺陷洗掉； d、鈍化及白化將酸洗后的鈦合金坯或材浸漬于溫度在60 10(TC之間、濃度在 70g/l的硝酸鈉(NaN03)水溶液中，控制溶液中Fe"濃度〈150g/l，浸漬時(shí)間為5min之間， 本步驟主要是將鈦合金坯或材表面鈍化、白化。
實(shí)施例5 : —種鈦合金的堿酸洗方法，包括下列步驟 a、堿洗將鈦合金坯或材浸漬于溫度在400 50(TC之間的堿熔融液中、浸漬時(shí)間 為2min，所述堿熔融液由重量百分比為70X氫氧化鈉(NaOH)和30%硝酸鈉(NaN03)混合 組成；浸漬堿洗的具體時(shí)間視鈦合金坯或材的表面情況而定；
b、水洗將堿洗后的鈦合金坯或材浸漬于溫度在40 IO(TC之間的水槽內(nèi)，用水 洗去鈦合金坯或材表面的堿熔融液； 再按步驟a和步驟b所述進(jìn)行第2次堿洗和水洗(即重復(fù)步驟a和b);
c、酸洗將水洗后的鈦合金坯或材浸漬于溫度在60 10(TC之間、濃度在25g/ 1的硫酸(H2S04)水溶液中酸洗，控制酸洗溶液中F^+濃度〈250g/l，酸洗浸漬時(shí)間為 1. 5min，本步驟主要是將鈦合金坯或材表面的氧化皮等缺陷洗掉； d、鈍化及白化將酸洗后的鈦合金坯或材浸漬于溫度在60 10(TC之間、濃度在 50g/l的硝酸鈉(NaN03)水溶液中，控制溶液中Fe"濃度〈150g/l，浸漬時(shí)間為1. 5min之 間，本步驟主要是將鈦合金坯或材表面鈍化、白化。
上述實(shí)施例具有本發(fā)明內(nèi)容所述特點(diǎn)和有益效果。 本發(fā)明不限于上述實(shí)施例，本發(fā)明內(nèi)容所述均可實(shí)施并具有所述良好效果。
權(quán)利要求
一種鈦合金的堿酸洗方法，其特征是包括下列步驟a、堿洗將鈦合金坯或材浸漬于溫度在400～500℃之間的堿熔融液中、浸漬時(shí)間為2～25min，所述堿熔融液由重量百分比為70～80％氫氧化鈉和20～30％硝酸鈉混合組成；b、水洗將堿洗后的鈦合金坯或材浸漬于溫度在40～100℃之間的水槽內(nèi)水中，用水洗去鈦合金坯或材表面的堿熔融液；c、酸洗將水洗后的鈦合金坯或材浸漬于溫度在60～100℃之間、濃度在25～45g/l的硫酸水溶液中酸洗，控制酸洗溶液中Fe2+濃度＜250g/l，酸洗浸漬時(shí)間為1.5～12min；d、鈍化及白化將酸洗后的鈦合金坯或材浸漬于溫度在60～100℃之間、濃度在50～170g/l的硝酸鈉水溶液中，控制溶液中Fe3+濃度＜150g/l，浸漬時(shí)間為1.5～12min之間。
2. 按權(quán)利要求1所述的鈦合金的堿酸洗方法，其特征是還包括經(jīng)所述步驟b水洗后 的鈦合金坯或材再按步驟a和步驟b所述進(jìn)行第2次堿洗和水洗。
3. 按權(quán)利要求2所述的鈦合金的堿酸洗方法，其特征是還包括按所述步驟a和步驟 b進(jìn)行第2次堿洗和水洗后的鈦合金坯或材再按步驟a和步驟b所述進(jìn)行第3次堿洗和水 洗。
全文摘要
一種鈦合金的堿酸洗方法，其特征是包括堿洗，即將鈦合金坯或材浸漬于溫度400～500℃的堿熔融液中2～25min，堿熔融液由重量百分比為70～80％氫氧化鈉和20～30％硝酸混合組成；水洗，即將堿洗后的鈦合金坯或材浸漬于溫度40～100℃的水槽內(nèi)水洗；酸洗，即將水洗后的鈦合金浸漬于溫度60～100℃、濃度在25～45g/l的硫酸中酸洗，酸洗時(shí)間為1.5～12min；鈍化及白化，即將酸洗后的鈦合金浸漬于溫度在60～100℃之間、濃度在50～170g/l的硝酸鈉水溶液中，浸漬時(shí)間為1.5～12min。采用本發(fā)明，堿酸洗后的鈦合金表面氧化皮徹底洗盡，未出現(xiàn)過(guò)酸現(xiàn)象，表面呈灰白色，表面質(zhì)量良好。
文檔編號(hào)C23G1/00GK101709474SQ20091021638
公開(kāi)日2010年5月19日 申請(qǐng)日期2009年11月26日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月26日
發(fā)明者何云華, 劉剛, 周茂華, 李守軍, 杜禮章, 楊再春, 田小輝, 羅通偉, 鄺素軍, 魏育軍 申請(qǐng)人:攀鋼集團(tuán)江油長(zhǎng)城特殊鋼有限公司