[发明专利]一种钛丝的加工方法及系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种钛丝的加工方法及系统。属于材料加工技术领域。

背景技术

钛是一种银白色的过渡金属，具有重量轻、强度高、抗腐蚀能力良好等特征，其化学性质相对稳定，具有良好的耐高温、耐低温、抗强酸、抗强碱等优良性质。

钛丝可用于钛设备焊接、钛零部件加工的原材料，一般应用于两个方面，一是作为结构件进一步加工制作标准件、精密仪器结构件、挂件、丝网等；二是大量用于钛设备、航空航天器、军工产品、文体用品制造过程的焊接；三是超细丝直接用于控制设备的零部件用于精密仪器结构件。上述的三种用途都对钛丝的精度、表面质量等有较高要求。

发明内容

本发明的目的是为克服上述现有技术的不足，提供一种钛丝的加工方法。

本发明还提供了上述的钛丝的加工方法所对应的加工系统。

为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：

一种钛丝的加工方法，包括步骤：

(1)取规格为Φ10～11mm的钛坯料，使用去离子水进行预清洗，浸泡于50～70℃的酸液进行酸洗，然后漂洗、烘干；其中，酸液是将38w.t.％的盐酸溶液、30w.t.％的氢溴酸溶液和92w.t.％的硫酸溶液按照体积比1：1：2混合配制得到；

(2)第一次拉丝：放入第一真空炉中，抽真空，在3～4小时加热到900～1000℃，再保温1～2小时后自然冷却到室温，取出，接着通过第一辊模拉丝机，拉丝得到规格为Φ5～6mm的钛丝；

(3)第二次拉丝：放入第二真空炉中，抽真空，在20～30分钟加热到600～700℃，再保温8～12小时后自然冷却到室温，取出，通过第二辊模拉丝机，拉丝得到规格为Φ1～3mm的钛丝；

(4)除氢热处理：在真空条件下，将钛丝以5～10℃/分钟升温至400～450℃后保温3～4小时，然后以12～15℃/分钟升温至500～550℃后保温30～50分钟，最后以2～4℃/分钟升温至600～650℃后保温50～80分钟；

(5)退火：在真空度10～4Pa的退火炉中，加热至600～650℃，保温5～6小时，排除空气并用氩气置换，冷却至120～150℃，即得。

优选的，所述钛丝为纯钛丝。

优选的，步骤(1)中预清洗所使用的去离子水温度为45～65℃，采用流动清洗的方法，流量为30～40m³/h。

优选的，步骤(1)中漂洗是使用50～60℃的去离子水进行喷淋漂洗。

优选的，步骤(1)中烘干的具体方法是，喷吹80～110℃的热风，从而把表面残留的液体烘干。

优选的，步骤(2)中第一次拉丝前，先进行扒皮处理，以去除钛坯料表面的氧化层，扒皮厚度为0.8～1.2mm。

优选的，步骤(5)中加热速度为20～25℃/h，冷却速度为3～4℃/h。

一种钛丝的加工系统，包括依次连接的酸洗装置、第一次拉丝装置、第二次拉丝装置、除氢热处理装置和退火装置，酸洗装置包括依次连接的预清洗槽、酸洗槽、漂洗槽和烘干设备，第一次拉丝装置包括依次连接的第一真空炉和第一辊模拉丝机，第二次拉丝装置包括依次连接的第二真空炉和第二辊模拉丝机，除氢热处理装置为第三真空炉，退火装置为退火炉。

优选的，所述预清洗槽包括入口和出口，以及在入口与出口之间连续流动的去离子水。

优选的，所述酸洗槽中盛有酸液，是将38w.t.％的盐酸溶液、30w.t.％的氢溴酸溶液和92w.t.％的硫酸溶液按照体积比1：1：2混合配制得到。

优选的，所述漂洗槽的顶部和底部分别设有喷淋去离子水的喷淋设备。

优选的，所述烘干设备为连续喷吹80～110℃热风的装置。

本发明的有益效果：

本发明的加工工艺包括酸洗、第一次拉丝、第二次拉丝、除氢热处理和退火处理五个步骤，酸洗步骤能将坯料表面的氧化皮彻底洗尽，并且未出现过酸现象；控制进行两次拉丝，先在较高温度下进行第一次拉丝，后在稍低温度下进行第二次拉丝，保证拉丝均匀性和较好的表面质量；除氢热处理步骤先使得氢元素从间隙固溶态转化为游离态，开始氢的可逆合金化转变，最后将残留的游离态氢原子排除彻底，达到较好的除氢效果，第二次升温快速升温，第三次升温缓慢升温，通过升温节奏的控制，可以保证彻底除氢，并且在除氢过程中不会损失钛丝力学性能；结合退火的特定工艺条件处理，使用氩气作为保护气体，有效防止在退火过程中发生氧化。

最后所得钛丝的抗拉强度在600MPa以上，表面光滑性好，清洗性良好。