TC4鈦合金的表面氧化皮去除

TC4鈦合金具有優(yōu)良的耐蝕性、小密度、高比強(qiáng)度及較好的韌性和焊接性等一系列優(yōu)點(diǎn)，在航空航天、石油化工、造船、汽車和醫(yī)藥等部門都得到成功的應(yīng)用。TC4鈦合金在熱成型過(guò)程中，其表面會(huì)形成一層氧化皮，熱成形溫度不同，得到的氧化皮顏色也不一樣。其中，熱成形溫度在約600℃時(shí)，氧化皮呈藍(lán)色；熱成形溫度在約850℃時(shí)，氧化皮呈灰色偏紅；而熱成形溫度在900℃時(shí)，氧化皮呈灰色。隨著溫度的升高，氧化皮的去除難度逐漸加大。國(guó)內(nèi)外對(duì)鈦合金氧化皮的去除大多采用兩步法，即先熔融堿洗，然后酸洗；但是，熔融堿洗介質(zhì)溫度較高，大約能達(dá)到450℃，且易造成α＋β和β鈦合金半成品的過(guò)早時(shí)效強(qiáng)化，給進(jìn)一步加工帶來(lái)困難。另外，熱堿洗后再用硝酸和氫氟酸清洗還可能會(huì)導(dǎo)致鈦合金表面氫脆腐蝕。

研究人員針對(duì)在590、850和920℃三種溫度下得到的氧化皮，先經(jīng)低溫堿溶液洗，然后酸洗以去除其表面的氧化層的工藝進(jìn)行了研究。采用光學(xué)顯微鏡對(duì)氧化皮形貌進(jìn)行表征，研究了時(shí)間對(duì)去除氧化皮的影響，且通過(guò)國(guó)際上較先進(jìn)的美國(guó)LECO公司RH-404定氫儀對(duì)去除氧化皮后鈦合金的氫質(zhì)量分?jǐn)?shù)進(jìn)行了測(cè)定。試驗(yàn)所用堿液為工業(yè)純NaOH和工業(yè)純NaNO2的混合過(guò)飽和溶液，酸洗采用氫氟酸和硝酸的混合溶液（體積比為HF∶HNO3∶H2O=1∶1∶3）。將經(jīng)過(guò)熱堿洗并用水沖洗后的TC4鈦合金完全浸泡在酸液中20s后取出，然后用自來(lái)水沖洗。最后，將上述試樣經(jīng)丙酮或酒精超聲波清洗之后干燥稱量，采用電子天平對(duì)熱堿洗、酸洗前后試樣的質(zhì)量進(jìn)行測(cè)量，精度為0.001g。

通過(guò)分析表明，先采用熱堿洗后酸洗的過(guò)程，TC4鈦合金表面的氧化皮可以完全被去除。結(jié)論如下:（1）TC4鈦合金熱成形表面氧化皮厚度不到2μm。（2）通過(guò)熱堿洗、酸洗過(guò)程，TC4鈦合金表面的氧化皮可以完全被去除，堿液配比為700g/L NaOH＋250g/L NaNO2，煮沸時(shí)溫度約為160℃，過(guò)飽和熱堿液浸泡6h即可達(dá)到去除效果。（3）帶有氧化皮的TC4鈦合金通過(guò)熱堿洗、酸洗過(guò)程氫的質(zhì)量分?jǐn)?shù)變化不大，滿足生產(chǎn)需要。