专利名称：一种钛合金的碱酸洗方法
技术领域：
本发明属于表面与反应液反应的金属材料表面化学处理方法，涉及一种钛合金的
碱酸洗方法。主要适用于钛及钛合金坯、材生产。
背景技术：
钛及钛合金是新兴的结构和功能材料，具有比重强度比高、热膨胀系数小、耐腐蚀 性好、高温性能、低温韧性及低温超导性能优良等诸多优点，在航空航天、军事工业和化工、 石油、海洋、体育等民用领域得到广泛应用，被称为继钢铁、铝之后的"第三金属"，又被称为 "太空金属"、"海洋金属"。 现有技术中，钛合金坯、材表面的化学处理方法一般是采用碱洗加H2S04、 HC1 、 HN03 三酸混合溶液酸洗，酸洗后钛及钛合金坯或材表面易出现"皱纹"的过酸现象。
采用现有技术进行钛合金碱酸洗时，碱酸洗后表面局部易残留未洗尽的氧化皮、 出现表面过酸现象。采用大气辊底炉退火，在退火过程中钛合金表面易被氧化，钛及钛合金 在25(TC开始吸氢、40(TC开始吸氧、60(rC开始吸氮，一般退火温度均高于60(TC吸气，且钛 及钛合金退火时间较长，因此在退火过程表面氧化较严重。碱酸洗时，碱会与表面的氧化物 发生反应，氧化物越厚、反应越剧烈，反应越剧烈、钛及钛合金坯或材表面温度越高，加之碱 熔融本身温度较高，碱熔融会剧烈沸腾、甚至发生爆炸，因此，在碱洗过程中发现碱熔融液 有"冒泡"现象时，必须及时将钛合金坯或材从碱熔融液提出来，这时料温非常高，加之钛易 燃烧，因此，从碱熔融液取后会"燃烧"。为降低钛合金"燃烧"的几率，在碱洗过程发现碱熔 融液有"冒泡"迹象，须立即将钛合金坯或材从碱熔融液中取出，这样局部就有未掉的氧化 皮。在酸洗时钛合金表面易出现过酸现象。
发明内容
本发明的目的旨在克服上述现有技术中的不足，提供一种钛合金的碱酸洗方法。
本发明的内容是一种钛合金的碱酸洗方法，其特征是包括下列步骤 a、碱洗将钛合金坯或材浸渍于温度在400 50(TC之间的碱熔融液中、浸渍时间
为2 25min，所述碱熔融液由重量百分比为70 80%氢氧化钠(NaOH)和20 30%硝酸
钠(NaN03)混合组成；浸渍碱洗的具体时间视钛合金坯或材的表面情况而定； b、水洗将碱洗后的钛合金坯或材浸渍于温度在40 IO(TC之间的水槽内，用水
洗去钛合金坯或材表面的碱熔融液； c、酸洗将水洗后的钛合金坯或材浸渍于温度在60 10(TC之间、浓度在25 45g/l的硫酸(H2S04)水溶液中酸洗，控制酸洗溶液中Fe"浓度〈250g/l，酸洗浸渍时间为 1. 5 12min，本步骤主要是将钛合金坯或材表面的氧化皮等缺陷洗掉；
d、钝化及白化将酸洗后的钛合金坯或材浸渍于温度在60 10(TC之间、浓度在 50 170g/l的硝酸钠(NaN03)水溶液中，控制溶液中Fe"农度〈150g/l，浸渍时间为1. 5 12min之间，本步骤主要是将钛合金坯或材表面钝化、白化。
本发明的内容中经所述步骤b水洗后的钛合金坯或材再按步骤a和步骤b所述 进行第2次碱洗和水洗；以适用于钛合金坯或材表面有较多氧化皮的情况。
按所述步骤a和步骤b进行第2次碱洗和水洗后的钛合金坯或材还可以再按步骤 a和步骤b所述进行第3次碱洗和水洗；以适用于钛合金坯或材表面仍有氧化皮的情况。
与现有技术相比，本发明具有下列特点和有益效果 (1)采用本发明，碱酸洗后的钛合金表面氧化皮彻底洗尽，未出现过酸现象，表面 呈灰白色，表面质量良好； (2)本发明方法简单，操作容易，实用性强。
图1是本发明实施例1碱酸洗后TC4钛合金表面。
具体实施例方式
下面通过实施例对本发明进行具体描述，值得指出的是以下实施例只适用于对本 发明作进一步的说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，且本技术领域的专业人员根 据上述的本发明内容所做出的非本质的改进的调整，应属本发明的保护范围。
实施例1 : —种钛合金板材的碱酸洗方法，包括下列步骤
(1)将TC4钛合金板材装挂在专用耐碱酸料框上； (2)碱洗用天车(行车)将装有TC4合金的料框吊放在温度400 50(TC之间、 重量百分比在70 80% (Wt)NaOH+20 30% (Wt)NaN03之间的碱熔融液中，碱洗时间控 制2 25min之间，具体时间视表面情况而定； (3)水洗碱洗后的TC4钛合金板材用天车(行车)将料框吊进温度在40 IO(TC 之间的水槽中水洗，将其碱熔融液洗尽； (4)若水洗后发现表面仍有较多氧化皮等缺陷，重复步骤(2) 、 (3);
(5)酸洗用天车(行车)将水洗后的TC4钛合金板材料框吊进温度在60 IO(TC 之间、浓度在25 45g/l的!12504水溶液槽内酸洗，同时须将Fe2+浓度控制〈250g/l，酸洗 时间控制1. 5 12min之间，将表面的氧化皮等缺陷洗掉； (6)钝化及白化完成步骤(5)后，用天车(行车)将TC4钛合金板材料框吊进温 度在60 10(TC之间、浓度在50 170g/l的NaN03水溶液槽内浸渍，同时须将Fe"浓度控 制< 150g/l，浸渍时间控制1. 5 12min之间，本步骤主要是将TC4钛合金表面钝化、白化。
采用本实施例1方法生产了 3批次TC4钛合金板材，其实物表面质量如下
(1) TC4钛合金表面氧化皮彻底洗尽； (2)TC4钛合金表面未出现过酸现象，表面呈灰白色，表面质量良好。
实施例2 : —种钛合金的碱酸洗方法，包括下列步骤 a、碱洗将钛合金坯或材浸渍于温度在400 50(TC之间的碱熔融液中、浸渍时间 为25min，所述碱熔融液由重量百分比为80X氢氧化钠(NaOH)和20%硝酸钠(NaN03)混合 组成；
b、水洗将碱洗后的钛合金坯或材浸渍于温度在40 IO(TC之间的水槽内，用水 洗去钛合金坯或材表面的碱熔融液； c、酸洗将水洗后的钛合金坯或材浸渍于温度在60 10(TC之间、浓度在45g/l 的硫酸(H2S04)水溶液中酸洗，控制酸洗溶液中Fe2+浓度〈250g/l，酸洗浸渍时间为12min， 本步骤主要是将钛合金坯或材表面的氧化皮等缺陷洗掉； d、钝化及白化将酸洗后的钛合金坯或材浸渍于温度在60 10(TC之间、浓度在 170g/l的硝酸钠(NaN03)水溶液中，控制溶液中Fe"浓度〈150g/l，浸渍时间为12min之 间，本步骤主要是将钛合金坯或材表面钝化、白化。
实施例3 : —种钛合金的碱酸洗方法，包括下列步骤 a、碱洗将钛合金坯或材浸渍于温度在400 50(TC之间的碱熔融液中、浸渍时间 为20min，所述碱熔融液由重量百分比为75X氢氧化钠(NaOH)和25%硝酸钠(NaN03)混合 组成； b、水洗将碱洗后的钛合金坯或材浸渍于温度在40 IO(TC之间的水槽内，用水 洗去钛合金坯或材表面的碱熔融液； c、酸洗将水洗后的钛合金坯或材浸渍于温度在60 10(TC之间、浓度在35g/l 的硫酸(H2S04)水溶液中酸洗，控制酸洗溶液中F^+浓度〈250g/l，酸洗浸渍时间为8min， 本步骤主要是将钛合金坯或材表面的氧化皮等缺陷洗掉； d、钝化及白化将酸洗后的钛合金坯或材浸渍于温度在60 10(TC之间、浓度在 100g/l的硝酸钠(NaN03)水溶液中，控制溶液中Fe"农度〈150g/l，浸渍时间为8min之间， 本步骤主要是将钛合金坯或材表面钝化、白化。
实施例4: —种钛合金的碱酸洗方法，包括下列步骤 a、碱洗将钛合金坯或材浸渍于温度在400 50(TC之间的碱熔融液中、浸渍时间 为10min，所述碱熔融液由重量百分比为73%氢氧化钠(NaOH)和27%硝酸钠(NaN03)混合 组成； b、水洗将碱洗后的钛合金坯或材浸渍于温度在40 IO(TC之间的水槽内，用水 洗去钛合金坯或材表面的碱熔融液； c、酸洗将水洗后的钛合金坯或材浸渍于温度在60 10(TC之间、浓度在15g/l 的硫酸(H2S04)水溶液中酸洗，控制酸洗溶液中F^+浓度〈250g/l，酸洗浸渍时间为5min， 本步骤主要是将钛合金坯或材表面的氧化皮等缺陷洗掉； d、钝化及白化将酸洗后的钛合金坯或材浸渍于温度在60 10(TC之间、浓度在 70g/l的硝酸钠(NaN03)水溶液中，控制溶液中Fe"浓度〈150g/l，浸渍时间为5min之间， 本步骤主要是将钛合金坯或材表面钝化、白化。
实施例5 : —种钛合金的碱酸洗方法，包括下列步骤 a、碱洗将钛合金坯或材浸渍于温度在400 50(TC之间的碱熔融液中、浸渍时间 为2min，所述碱熔融液由重量百分比为70X氢氧化钠(NaOH)和30%硝酸钠(NaN03)混合 组成；浸渍碱洗的具体时间视钛合金坯或材的表面情况而定；
b、水洗将碱洗后的钛合金坯或材浸渍于温度在40 IO(TC之间的水槽内，用水 洗去钛合金坯或材表面的碱熔融液； 再按步骤a和步骤b所述进行第2次碱洗和水洗(即重复步骤a和b);
c、酸洗将水洗后的钛合金坯或材浸渍于温度在60 10(TC之间、浓度在25g/ 1的硫酸(H2S04)水溶液中酸洗，控制酸洗溶液中F^+浓度〈250g/l，酸洗浸渍时间为 1. 5min，本步骤主要是将钛合金坯或材表面的氧化皮等缺陷洗掉； d、钝化及白化将酸洗后的钛合金坯或材浸渍于温度在60 10(TC之间、浓度在 50g/l的硝酸钠(NaN03)水溶液中，控制溶液中Fe"浓度〈150g/l，浸渍时间为1. 5min之 间，本步骤主要是将钛合金坯或材表面钝化、白化。
上述实施例具有本发明内容所述特点和有益效果。 本发明不限于上述实施例，本发明内容所述均可实施并具有所述良好效果。
权利要求
一种钛合金的碱酸洗方法，其特征是包括下列步骤a、碱洗将钛合金坯或材浸渍于温度在400～500℃之间的碱熔融液中、浸渍时间为2～25min，所述碱熔融液由重量百分比为70～80％氢氧化钠和20～30％硝酸钠混合组成；b、水洗将碱洗后的钛合金坯或材浸渍于温度在40～100℃之间的水槽内水中，用水洗去钛合金坯或材表面的碱熔融液；c、酸洗将水洗后的钛合金坯或材浸渍于温度在60～100℃之间、浓度在25～45g/l的硫酸水溶液中酸洗，控制酸洗溶液中Fe2+浓度＜250g/l，酸洗浸渍时间为1.5～12min；d、钝化及白化将酸洗后的钛合金坯或材浸渍于温度在60～100℃之间、浓度在50～170g/l的硝酸钠水溶液中，控制溶液中Fe3+浓度＜150g/l，浸渍时间为1.5～12min之间。
2. 按权利要求1所述的钛合金的碱酸洗方法，其特征是还包括经所述步骤b水洗后 的钛合金坯或材再按步骤a和步骤b所述进行第2次碱洗和水洗。
3. 按权利要求2所述的钛合金的碱酸洗方法，其特征是还包括按所述步骤a和步骤 b进行第2次碱洗和水洗后的钛合金坯或材再按步骤a和步骤b所述进行第3次碱洗和水 洗。
全文摘要
一种钛合金的碱酸洗方法，其特征是包括碱洗，即将钛合金坯或材浸渍于温度400～500℃的碱熔融液中2～25min，碱熔融液由重量百分比为70～80％氢氧化钠和20～30％硝酸混合组成；水洗，即将碱洗后的钛合金坯或材浸渍于温度40～100℃的水槽内水洗；酸洗，即将水洗后的钛合金浸渍于温度60～100℃、浓度在25～45g/l的硫酸中酸洗，酸洗时间为1.5～12min；钝化及白化，即将酸洗后的钛合金浸渍于温度在60～100℃之间、浓度在50～170g/l的硝酸钠水溶液中，浸渍时间为1.5～12min。采用本发明，碱酸洗后的钛合金表面氧化皮彻底洗尽，未出现过酸现象，表面呈灰白色，表面质量良好。
文档编号C23G1/00GK101709474SQ20091021638
公开日2010年5月19日 申请日期2009年11月26日 优先权日2009年11月26日
发明者何云华, 刘刚, 周茂华, 李守军, 杜礼章, 杨再春, 田小辉, 罗通伟, 邝素军, 魏育军 申请人:攀钢集团江油长城特殊钢有限公司