TC4钛合金棒等钛材料表面氧化皮去除方法

发布时间：2022-06-11 11:10:59 丨 浏览次数：

       TC4钛合金棒具有优良的耐蚀性、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。

       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。