深拉深钛合金板材表面涂层强化方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及的是一种有色金属薄板成形领域的工艺技术，具体是深拉深钛合金板 材表面涂层强化方法。
【背景技术】
[0002] 钛是一种性能优良、在发展经济和国家安全中具有战略意义的金属，钛合金与其 它结构材料比较，其最重要的优点是比强度高，热强性好，在400°C~500°C温度范围内，钛 合金的比强度超过了多数不锈钢和抗氧化钢。由于其弹性模量接近人的骨头，因此也广泛 用于置换人体骨关节。用钛合金代替不锈钢和高温合金等材料制造零件，可以大幅度地减 轻产品质量，受到航空、航天工业的极大重视，也越来越受到兵器、汽车、机车、电力、化工、 舰船上热交换器和冷凝器等工业部门的青睐。近年来，随着各行业新材料及特性材料使用 力度加大，钛合金板材深拉深件也越来越多用在国防和汽车工业上。但是，它是一种难变形 金属。因此，在毛坯拉深时，每道工序后要进行退火、酸碱清洗，不仅造成环境污染，而且不 能连续生产，在液压机上一次变形速度不得大于250mm/min，致使生产效率低下，成本高升。 钛合金板材表面氧化皮难以清理，致使降低润滑材料和涂层效果，也是其缺点之一。
[0003] 研宄制造某汽车油箱型零件现行工艺过程，该零件是带法兰半球形薄壳。该零件 传统制造工艺是采用钛合金TAl或TC1，在1000 kN液压机上经三道工序拉深且每道工序间 退火（图1)。制造零件生产周期长，涉及到中间退火、准备工序、去油脱脂、除去氧化皮、清 除磷酸盐、清水漂洗等等。尤其困难的是清除钛合金的二氧化物膜，包括毛坯碱洗、酸洗。
[0004] 经过对现有技术的检索发现，中国专利文献号CN1603450公开（公告）日 2005. 04. 06,公开了一种钛合金表面耐磨涂层的火焰喷焊工艺方法，该工艺通过在表面预 处理工艺中增加表面浸锌活化工序，并将表面净化工序与之合二为一；同时合理确定了工 艺过程中的关键参数，具体为：待喷表面粗糙度为Ra25~12. 5,预热温度为230~270°C， 重熔时液态停留时间为20~60s ;并在喷焊后对其进行"回火"热处理，热处理温度范围为 200~600°C，保温时间为0. 5~2h等一系列工艺措施，成功地在钛合金表面制备了结合性 能优良的火焰喷焊耐磨涂层，较好地解决了工程实践实施的灵活性问题。但该技术所涉及 的喷焊方法因使变形材料的表面熔化而冷却后硬化，大大降低变形板材变形能力，不适于 制造深拉深大变形零件；况且，对板材大面积喷焊，效率极低。
【发明内容】
[0005] 本发明针对现有深拉深工艺弊端，提出一种深拉深钛合金板材表面涂层强化方 法，通过将钛板坯在熔融盐中在其基体上涂上氯化锌涂层，在板坯全部表面上能够获得与 钛板基体有很好附着力的锌的涂层。金相学研宄表明，锌涂层厚度为5~7 μπι ;在锌涂层 和钛基体之间过渡层Zn/Ti厚度为20~30 μ m，这就成为涂层和基体之间高强度结合的条 件。
[0006] 本发明可以免于拉深过程中间退火、清理等污染环境的繁琐工艺，在压力加工条 件下，完全消除变形材料粘附到模具上的几率，实现深拉深零件的多工步连续绿色制造。
[0007] 本发明是通过以下技术方案实现的：
[0008] 本发明包括两个阶段：
[0009] 1)盐浴处理钛板，具体为：将毛坯置于含有质量百分比依次为85~93% ZnCl2、 7~15% KCl和8% NaCl的熔融盐中浸浴；
[0010] 所述的熔融盐的质量百分比优选为85~93% ZnCl2、7% KCl和8% NaCl。
[0011] 所述的毛坯，在盐浴处理钛板前优选经过脱脂除油、热水清洗、冷水清洗和干燥处 理。
[0012] 所述的盐浴，处理时间为5~lOmin。
[0013] 所述的盐浴处理过程中，熔融盐的温度为400~430°C。
[0014] 2)涂锌处理：在含有质量百分比依次为50~70% ZnCl2、20~30% KCl和10~ 30% NaCl的熔融盐中对钛板进行直接涂锌。
[0015] 所述的熔融盐的温度400~430 °C。
[0016] 所述的涂锌，处理时间为5~7min。
【附图说明】
[0017] 图1为用多道拉深方法制造油箱零件示意图；
[0018] 图中：1、2、3为实施例1~3工步；Hi、H2、H3为对应拉深深度。
[0019] 图2为毛坯-模具间的力偶，摩擦矩和路径关系示意图；
[0020] 图中：1为无润滑，p = 600MPa ;2为氯乙烯漆润滑，p = 700MPa ;3为压缩汽缸油 润滑，P = 800MPa。
[0021] 图3为由钛合金TA7制成试样磨损寿命图；
[0022] 图中：1为有锌涂层，2为无锌涂层，3为只清除氧化皮。
[0023] 图4为实施例中油箱零件深拉深制造工艺略图。
【具体实施方式】
[0024] 下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行 实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施 例。 实施例1
[0025] 对图1所示，以油箱零件为例。本实施例油箱分别用TAUTCl和TA15板材作了极 限拉深试验。
[0026] 如图4所示，本实施例包括以下步骤：
[0027] 1)对毛坯进行预处理：脱脂除油、热水清洗、冷水清洗、干燥；
[0028] 2)对毛坯进行盐浴处理并在盐熔融物中涂锌，具体为：
[0029] 2. 1)盐浴处理钛板，具体为：在含有85~93% ZnCl2、7~15% KCl和8% NaCl的 恪融盐中酸洗5~lOmin，完成后取出毛还。
[0030] 所述的熔融盐的温度400~430 °C。
[0031] 2. 2)在含有50~70% ZnCl2, 20~30% KCl和10~30NaCl的熔融盐中直接涂 锌，连续作业5~7min。
[0032] 所述的熔融盐的温度400~430 °C。
[0033] 2. 3)将涂锌后的钛板依次在热、冷水中清洗，再经干燥和喷涂润滑剂氯