专利名称：*0.03mm特种钛微细丝加工工艺的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种金属的超细加工，尤其涉及到一种00. 03mm特种钛微细丝加工 工艺。
背景技术：
钛是一种稀有金属，具有密度小、耐高温、耐低温、耐腐蚀、稳定性好等优良的特 性，钛合金强度高，强度大，密度是钢铁的一半而强度和钢铁差不多，在-253°C 50(TC这 样宽的温度范围内都能保持高强度；这些优点正是太空金属所必备的，钛的合金是制作火 箭发动机的壳体及人造卫星、宇宙飞船的好材料，钛有“太空金属”之称；钛也是一种纯性金 属，物质和它接触的时候，不会产生化学反应，因为钛的耐腐蚀性、稳定性高，使它在和人长 期接触以后也不影响其本质，所以不会造成人的过敏，它是唯一对人类植物神经和味觉没 有任何影响的金属，它被人们称为“亲生物金属”;钛在医学上也有着独特的用途，在骨头损 伤处，用钛片和钛螺丝钉固定好，几个月后，骨头就会长在钛片上和螺丝钉的螺纹里，新的 肌肉就包在钛片上，这种“钛骨”就如真的骨头一样，甚至可以用钛制人造骨头来代替人骨 治疗骨折；钛的化合物在各领域也有着广泛的用途，二氧比钛是一种宝贵的白色颜料，叫钛 白，兼有铅白的掩盖性能和锌白的持久性能，具有高熔点的性质，常被用来制造耐火玻璃、 釉料、珐琅、陶土、耐高温的实验器皿等，四氯化钛在湿空气中会冒出大量白烟，由于它具有 这种特性，在军事上常用它作为人造烟雾剂，钛酸钡晶体被广泛应用于超声波仪器和水底 探测器中，在用金色装饰工艺品和日用品中，由于它们的硬度低、容易刺破和磨损，不能耐 久，当在这些物质的表面镀一层氮化钛时，外观几乎和黄金的镀层一模一样，却比黄金以及 硬质合金更耐磨；可见钛在很多行业都有着举足轻重的地位，然而钛广泛使用的最大障碍 是钛冶炼难度大，因为钛的熔点高达1668°C，冶炼钛就要在更高的温度下进行，而在高温下 钛的化学性质又变得很活泼，因此冶炼要在惰性气体保护下进行，还要不使用含氧材料，这 就对冶炼设备、工艺提出了很高的要求，目前冶炼的钛70%左右用在军工、医用、体育用品、 眼镜、耳环、头饰、电镀挂具、焊丝等方面，尤其是超细钛丝在制造飞机、导弹、航天飞机、人 造卫星，军事工业等领域有着非常重要的作用，如用于长江水处理设备中的直径0. 12mm的 细钛丝，南京航空航天大学智能与结构研究所用于机器人传感器上的00. IOiran的钛镍合 金丝，神舟七号国产宇航服上用到的钛丝就是00. 06mm超细钛丝，然而随着我国航天事业 的不断发展，对00. 06mra以下超细钛丝的要求也越来越急切，然而在现有技术中，超细钛 加工存在的主要问题是(1)钛是一种吸气材料，在加工过程中有少量气体成分进入到 晶格中后，会大大降 低材料的加工性能，导致可塑性差、容易粘模具；(2)直径在0. 05mm以下的微细钛丝加工存在以下两个难题一是如何解决清除丝 材表面的氧化皮而又不能断线，二是如何满足用户要求的延伸率。
发明内容
本发明解决了现有的技术中存在的钛超细加工困难、工艺复杂的问题，提供了一种加工工艺简单，直径可达0.03mm的00.03mm特种钛微细丝加
工工艺。本发明技术方案所采用的工艺流程如下首先将00.15mmM钛线进行第一次拉丝，初步制得00. 07mm钛丝，再将00· 07mm钛丝第一次热处理，热处理后第二次拉丝，获得0α ο%πιιη钛丝，
然后进行第二次热处理，随后对获得的钛丝进行清除氧化皮，获得00. 03mm钛丝，最后把 00. 03mm钛丝进行绕盘整理成品。具体的操作步骤如下(一)拉丝为了减小工作区拉丝时产生的阻力，本工艺设计了以下的拉丝方案在常规润滑剂中添加了二硫化钼、菜油等万分，提高了润滑剂的润滑性能和粘附 力，使润滑剂经过工作压力后牢固的黏着在钛丝的表面，使钛丝顺利通过拉丝模，以期降低 钛丝表面和拉丝模定径带部位的摩擦力，把常规拉丝模R角弧度增加1 5°，定径带的长 度缩短0.5 1.5mm，出口角度增加1 2°，以减少工作区阻力，模架和拉丝轴两端固定， 适当缩短模架和拉丝轴之间的距离以减少工作区长度，减小共振现象的产生，防止共振强 度大时断线的发生；在钛丝表面浸泡润滑剂，把钛丝饶在拉丝轴上，置于模架上，然后对钛 丝施加工作拉力和压力进行拉丝。第二次拉线过程和第一次拉线过程中的步骤和方法完全一致。(二)热处理钛丝材在拉伸加工中，当晶粒细化和分子链拉长到一定程度时(一般情况下压缩 变形量可达到75%左右)，就要进行热处理，00. 03mm钛细丝，要得到较好的延伸率，是很 难实现的，一般热处理工艺方法是将细丝绕到金属线轴上后，用真空炉热处理，但这种方法 很难达到所需延伸率等要求，本工艺采用单线热处理方法，单线热处理的优点是温度和线 速度可调节，能取得最佳的延伸率。因为炉管内加热状态下的微细丝的抗拉强度是极弱的，所以钛丝在进入炉管前要 求几乎达到零涨力，否则即便不断线，也不会取得理想的延伸率，为此，本工艺对热处理所 需设备进行了适当的调整，适当缩短炉身的长度，采用稍带弧型的炉管，设置了钛丝进口处 的定位装置，制作了能和收线速度相匹配的，带有动力装置的放丝架。第一次热处理把00. 07mm钛丝放在放丝架上，管式炉内保持退火温度 500-700°C，炉内充氩气保护，收线车保持线速度5. 5-6. 5米/分钟，经适当时间的恒温处 理，使钛丝保持原先的塑造性能后继续加工，中间热处理只要达到完全软态即可。第二次热处理0O. 35mm钛丝放在放丝架上，管式炉内保持退火温度500-650°C， 炉内充氩气保护，线速度4. 5-5. 5米/分钟，经适当时间的恒温处理。(三)氧化皮处理钛丝表面在热处理过程中产生的氧化物(TiO2)是很顽固的，具有不易清除的特 点，尤其钛细丝是绕在线轴上的，不能按常规的方法放在酸缸内处理。本工艺采用单线多头连续清洗的方法，使用等线速的传动装置，保持线速度在0. 5-15米/分钟，使钛丝依次经过清洗、漂洗、烘干、收线等环节，得到去氧化皮后的M态白 丝，因每一个环节传动装置均保持勻速拉丝速率，保证了丝材的延伸率。
由于采用了以上的技术方案，本发明具有以下的有益效果1.自行配制了适合拉微丝的润滑剂，提高了润滑剂的润滑性能和粘附力，降低了 钛丝表面和拉丝模定径带部位的摩擦力。2.整个工艺设备的体积仅为0. 7M3，可放置200只左右拉丝模同时工作，可放置拉 丝模具比常规设备多。3.热处理可以根据用户对抗拉强度和延伸率的不同需求来确定工艺，采用改变热 处理温度或调整退火点来解决钛丝的抗拉强度和延伸率。4.采用单线热处理方法，可以很好的保持钛丝延伸率。
图1为本发明的工艺流程图。
具体实施例方式下面结合附图及实施例对本发明作进一步详细说明参照附图1，0O. 03fflffi特种钛微细丝加工工艺，其加工步骤为首先取00, 15mm M钛线进行第一次拉丝，初步制得00. 07mm钛丝，再将00. 07mm
钛丝第一次热处理，热处理后第二次拉丝，获得00. 035mm 钛丝，然后进行第二次热处 理，随后对获得的钛丝进行清除氧化皮，获得0G，03mm钛丝，最后把00. 03mm钛丝进行绕 盘整理成品。在钛丝的拉制过程中，涉及到的关键步骤如下(1)拉丝在常规润滑剂中添加了二硫化钼、菜油等万分，提高了润滑剂的润滑性能和粘附 力，使润滑剂经过工作压力后牢固的黏着在钛丝的表面，使钛丝顺利通过拉丝模，以期降低 钛丝表面和拉丝模定径带部位的摩擦力，把常规拉丝模R角弧度增加1 5°，定径带的长 度缩短0.5 1.5mm，出口角度增加1 2°，以减少工作区阻力，模架和拉丝轴两端固定， 适当缩短模架和拉丝轴之间的距离以减少工作区长度，减小共振现象的产生，防止共振强 度大时断线的发生；在钛丝表面浸泡润滑剂，把钛丝饶在拉丝轴上，置于模架上，然后对钛 丝施加工作拉力和压力进行拉丝。(2)热处理采用单线热处理方法，对热处理所需设备进行了适当的调整，适当缩短炉身的长 度，采用稍带弧型的炉管，设置了钛丝进口处的定位装置，制作了能和收线速度相匹配的， 带有动力装置的放丝架；第一次热处理把00. 07mm钛丝放在放丝架上，管式炉内保持退 火温度500-700°C，炉内充氩气保护，收线车保持线速度5. 5-6. 5米/分钟，经适当时间的恒 温处理，使钛丝保持原先的塑造性能后继续加工，中间热处理只要达到完全软态即可，第二 次热处理.00. 35mm钛丝放在放丝架上，管式炉内保持退火温度500-650°C，炉内充氩气保 护，线速度4. 5-5. 5米/分钟，经适当时间的恒温处理。
(3)氧化皮处理采用单线多头连续清洗的方法，使用等线速的传动装置，保持线速度在0. 5-15米 /分钟，使钛丝依次经过清洗、漂洗、烘干、收线等环节，得到去氧化皮后的M态白丝，因每一 个环节传动装置均保持勻速拉丝速率，保证了丝材的延伸率。实施例1 :0O. 15mm钛丝加工至00. 03mm钛丝把表面浸有润滑剂的0. 15mm钛丝饶在拉丝轴上，置于模架上，然后对钛丝施加工 作拉力和压力进行拉丝，当钛丝被拉长到一定程度时(一般情况下压缩变形量可达到75% 左右)，把00. 07mm钛丝放在放丝架上，管式炉内保持退火温度500-700°C，炉内充氩气保 护，收线车保持线速度5. 5-6. 5米/分钟，经适当时间的恒温处理，使中间热处理状态呈完 全软态，然后再经过拉丝完全相同的步骤，得到直径0. 035mm钛丝，第二次热处理与第一次 热处理步骤相同，管式炉内保持退火温度500-650°C，炉内充氩气保护，线速度4. 5-5. 5米 /分钟，经适当时间的恒温处理，最后使用等线速的传动装置，保持线速度在0. 5-15米/分 钟，使钛丝依次经过清洗、漂洗、烘干、收线等环节，得到去氧化皮后的M态00. 03mm钛丝， 并绕盘整理成品。本发明所描述的技术方案可以实现0G·03mm钛丝的加工制造，并能够保障加工后钛丝的抗拉强度及很好的延伸率。最后说明的是以上实施例仅用以说明本发明而并非限制本发明所描述的技术方 案；因此，尽管本说明书参照上述的各个实施例对本发明已进行了详细的说明，但是，本领 域的普通技术人员应当理解，仍然可以对本发明进行修改或等同替换；而一切不脱离本发 明的精神和范围的技术方案及其改进，其均应涵盖在本发明的权利要求范围中。
权利要求
特种钛微细丝加工工艺，其主要步骤包括拉丝、热处理、拉丝、成品热处理、氧化皮处理、绕盘整理成品，其所采用的设备及加工工艺如下(一)拉丝在常规润滑剂中添加了二硫化钼、菜油等成分，使润滑剂经过工作压力后牢固的黏着在钛丝的表面，使钛丝顺利通过拉丝模，把常规拉丝模R角弧度增加1～5°，定径带的长度缩短0.5～1.5mm，出口角度增加1～2°，以减少工作区阻力，模架和拉丝轴两端固定，适当缩短模架和拉丝轴之间的距离以减少工作区长度，减小共振现象的产生，防止共振强度大时断线的发生；在钛丝表面浸泡润滑剂，把钛丝饶在拉丝轴上，置于模架上，然后对钛丝施加工作拉力和压力进行拉丝；第二次拉丝过程和第一次拉丝过程中的步骤和方法完全一致；(二)热处理采用单线热处理方法，并对热处理所需设备进行了适当的调整，适当缩短炉身的长度，采用稍带弧型的炉管，设置了钛丝进口处的定位装置，制作了能和收线速度相匹配的，带有动力装置的放丝架；第一次热处理把钛丝放在放丝架上，管式炉内保持退火温度500-700℃，炉内充氩气保护，收线车保持线速度5.5-6.5米/分钟，经适当时间的恒温处理，使钛丝保持原先的塑造性能后继续加工，中间热处理只要达到完全软态即可；第二次热处理钛丝放在放丝架上，管式炉内保持退火温度500-650℃，炉内充氩气保护，线速度4.5-5.5米/分钟，经适当时间的恒温处理；(三)氧化皮处理采用单线多头连续清洗的方法，使用等线速的传动装置，保持线速度在0.5-15米/分钟，使钛丝依次经过清洗、漂洗、烘干、收线等环节，得到去氧化皮后的M态白丝。F2009100484085C0000011.tif,F2009100484085C0000012.tif,F2009100484085C0000013.tif
全文摘要
本发明公开了一种0.03mm特种钛微细丝加工工艺，属于金属细加工领域，其主要流程由拉丝、热处理、氧化皮处理三部分组成，两次拉丝均采用模架和拉丝轴两头固定的方法，采用特制的润滑剂，降低了钛丝表面和拉丝模定径带部位的摩擦力，两次热处理过程采用不同的热处理温度或退火点，并保持匀速线速度，解决钛丝的抗拉强度低和延伸率不好的问题，氧化皮处理过程采用单线多头连续清洗的方法，减少钛丝在途经放丝架、清洗槽、漂洗池、烘干、收线等各环节中的阻力，本发明工艺简单，加工效率高，加工的钛丝抗拉强度高、延伸率好，可以实现0.03mm钛丝的加工。
文档编号B21C3/02GK101844158SQ200910048408
公开日2010年9月29日 申请日期2009年3月27日 优先权日2009年3月27日
发明者徐进龙 申请人:上海足利金属材料有限公司