[发明专利]钛及钛合金冷拉拔用复合预处理剂

说明书

技术领域

本发明涉及一种钛及钛合金加工领域，尤其是一种成本低廉、工艺简单，可提高产品质量及生产效率的钛及钛合金冷拉拔用复合预处理剂。

背景技术

钛及钛合金的棒线材基本上以轧制加工为主，但是对于直径较小的线材则要进行拉拔加工，特别是对质量和性能的均一性要求较高时，常需要采用冷态拉拔加工成形。由于钛及钛合变形抗力大、塑性低、难于加工，而冷态拉拔加工硬化效应严重及润滑困难，因此目前对于钛及钛合冷态拉拔的预处理大多分两步进行，即先在钛或钛合金表面形成改性覆盖膜，然后在改性覆盖膜上再涂一层固体润滑剂。如专利号为ZL97103654.3的中国发明专利就公开“一种钛及钛合金型材冷拉伸的表面处理方法”，其第一步是将钛或钛合金坯料浸在由磷酸钠、氟化钠及冰醋酸混合而成的改性处理剂中，旨在钛或钛合金坯料表面形成改性覆盖膜，然后再将由石墨乳、二硫化钼及水组成的固体润滑剂均匀涂在经改性处理后的坯料表面，经200~300℃温度烘干后待冷拉拔用。操作工艺复杂，难以应用于规模化大量生产中。而文章“钛及钛合金表面处理技术的应用及发展”（《表面技术》2009年12月，Vol.38，No.6，P77）公开了在钛及钛合金表面形成铬酸盐转化膜、磷酸盐磷化膜、稀土Ce盐转化膜和硅烷稀土复合转化膜等表面处理方法等等。虽然工艺相对简单，但处理成本较高，而且对钛及钛合金冷拉拔加工的效果并不理想。

发明内容

本发明是为了解决现有技术所存在的上述技术问题，提供一种成本低廉、工艺简单，可提高产品质量及生产效率的钛及钛合金冷拉拔用复合预处理剂。

本发明的技术解决方案是：一种钛及钛合金冷拉拔用复合预处理剂，其特征在于是由氟化钾、草酸钠、草酸及水混合而成的pH值为2~4的水溶液，所述水溶液中含有5~25g/l的氟化钾、10~35g/l的草酸钠、5~30g/l的草酸及余量的水。

本发明是采用氟化钾、草酸钠、草酸及水混合制成pH值为2~4水溶液，作为钛或钛金属冷拉拔用预处理剂，成本低廉；各组分相互作用，可一次性在钛或钛合金表面形成2~30μm的转化膜层，润滑效果好，在冷态拉拔过程中产生的氧化少，保证了钛及钛合金棒线材的成形效率及质量；处理工艺简单，提高了产品的生产效率、降低了产品生产成本。另外，本发明使用的复合盐挥发温度高，在钛及钛合金拉拔成形过程中，不产生挥发烟气，无污染、节能耗。本发明适合α型、β型和α+β型钛合金的冷态和温态的拉拔及轧制变形加工等。

具体实施方式

实施例1：

将氟化钾5g/l、草酸钠10g/l及草酸30g/l混合配制成pH值为2的水溶液。

选用原始直径为Φ5.50mm的TC4（Ti-6Al-4V）线材，经760℃，2h退火，并去氧化皮，采用本发明实施例1的水溶液浸涂，浸涂温度为40℃，处理时间为20min。在拉拔机上采用恒定速度拉拔，拉拔速度为100mm/s，顺利实现6个道次的拉拔，总的压缩率可达到62%，冷变形制得Ф3.45mm的丝材。在冷拉拔过程中，拉拔变形顺畅、不产生挥发烟气、无粘模和拉断现象，成形的丝材冶金质量和性能良好。

实施例2：

将氟化钾25g/l、草酸钠15g/l及草酸7g/l混合配制成pH值为3的水溶液。

选用原始直径为Φ6.50mm的TC4（Ti-6Al-4V ELI）线材，经780℃，2h退火，并去氧化皮，采用本发明实施例2的水溶液浸涂，浸涂温度为60℃，处理时间为15min。在拉拔机上采用恒定速度拉拔，拉拔速度为80mm/s，顺利实现6个道次的拉拔，冷变形制得Ф4.15mm的丝材。在冷拉拔过程中，拉拔变形顺畅、成形的丝材冶金质量和性能良好。

实施例3：

将氟化钾20g/l、草酸钠5g/l及草酸20g/l混合配制成pH值为3的水溶液。

选用经800℃、2h退火，去氧化皮后的Ф7.0mmTC4棒材，采用本发明实施例3的水溶液浸泡，浸泡温度55℃，处理时间15min。采用恒定拉拔速度60mm/s，将Ф7.0mm的棒材经过5道次的冷拉拔，制成Ф5.5mm线材。冷拉拔过程不产生挥发烟气、无粘模和拉断现象，获得高品质线材。

实施例4：

将氟化钾15g/l、草酸钠35g/l及草酸5g/l混合配制成pH值为4的水溶液。

选用经815℃、1.5h退火，去氧化皮后的Ф8.0mmTC4棒材，采用本发明实施例4的水溶液浸泡，浸泡温度70℃，处理时间15min。采用恒定拉拔速度60mm/s，将Ф8.0mm的棒材经过9道次的冷拉拔，制成Ф4.65mm线材。冷拉拔过程不产生挥发烟气、无粘模和拉断现象，获得高品质线材。