技术领域
[0001] 本
发明属钛及钛合金加工技术领域，具体涉及一种高精度钛及钛合金管制备工艺。
背景技术
[0002] 钛及钛合金管的
表面处理，目前有三项不同技术：一是
退火酸洗，在
冷轧后
热处理退火，再进行
氢氟酸与
硝酸酸洗，让其表面失去
银白色光泽；二是
真空退火，在冷轧后进行
真空退火处理，并进行校直后，使其表面具有金属光泽；三是花纹
挤压，退火酸洗的
基础上， 利用机械
挤压成形的方式，在管材表面形成各种凹凸有形的花纹。目前所谓的镜面加工，有
抛光、
电解抛光两种，抛光是用抛光轮上的
砂纸，在抛光机械上高速使管材表面形成镜面， 这种方法费时费
力，且表面粗糙度很高，大于8 μ m，镜面较模糊；电解抛光是在抛光基础上进行电解处理，在短时间可形成光亮表面，单对大面积部件，要实现均勻镜面加工很难形成，因为钛易
氧化，因此必须施加高压，另外电解液可在瞬间形成氧化膜，且较危险，所以一般很少在加工行业应用。
发明内容
[0003] 本发明解决的技术问题：提供一种高精度钛及钛合金管制备工艺，解决了钛及钛合金管表面精
密度及粗糙度无法实现镜面的难题，钛及钛合金管表面平均粗糙度可达到 0. 02 μ m-o. 05 μ m左右，而且表面形成的氧化膜能提高管材的耐蚀性，对钛及钛合金管材在医疗器械、文化体育用品及装饰材料广泛普及奠定了良好的基础。
[0004] 本发明采用的技术方案：高精度钛及钛合金管制备工艺，由下述步骤组成：
[0005] 1)选料：选用工业纯
海绵钛或钛合金做为原料；
[0006] 2)熔炼：将原料放入真空自耗炉内，确保炉内真空度小于0. 7Mpa时开始升温，
温度控制在1660°C 士30°C之间，进行三次熔炼后
铸锭成为钛锭；
[0007] 3)
锻造：将钛锭放入电炉内加热，温度确保在850°C -900°C之间，保温并多次墩拔后形成棒坯；
[0008] 4)棒坯加工：
[0009] a、棒坯处理：将棒坯表面车光且保证其表面不能有任何
缺陷，
超声波探伤合格后打中心孔，然后将棒坯表面及中心孔包裹后挤压穿孔；
[0010] b、挤压成形：将处理后的棒坯放入电炉内或
感应炉内加热，
温度控制在 800oC -1000°c之间，保温时间为1. 5小时-3小时，一次挤压成
管坯；
[0011] C、酸洗：将管坯进行酸洗；
[0012] 5)轧管：将管坯
轧制为成品管材，预留+0.05mm的厚度，进行真空退火处理，退火温度控制在500°C _550°C之间，保温时间为2-3小时；
[0013] 6)机械
研磨：利用研磨设备将管材表面研磨至表面粗糙度为8 μ m左右；
[0014] 7)电解复合抛光：[0015] a、配制电解液：在工业
乙醇中加入重量百分比为15% -25%并丙醇，重量百分比为2% -8%氯化
铝，重量百分比为2% -8%氧化锌制成电解液，将电解液加热至
沸腾状态， 然后将电解液降温至30°C -50°C时将其注入
电解槽内；
[0016] b、将电解液注入电解槽后，采用380V高
电压，并使用240A-300A的交流电进行电解；
[0017] C、复合抛光：使管材在电解液中以lm/min的速度在电解液中勻速通过，利用电解生成的氧化膜来抑制管材和氧化锌颗粒之间的化学结合，利用电解液中的氧化锌颗粒除去管材表面的氧化膜，使
电流集中在电解液中的管材表面进行短时间抛光；
[0018] d、复合抛光进行10分钟可使管材表面粗糙度达到0. 02 μ m-0. 05 μ m。
[0019] 其中，上述步骤二，一次铸锭出炉后，必须将一次铸锭两端及表面氧化皮去除，然后再将一次铸锭采用真空等离子工艺
对焊后进行熔炼铸成二次铸锭，二次铸锭出炉后进行探伤及去氧化皮处理，再进行三次熔炼铸锭成为钛锭。
[0020] 其中，上述步骤三，钛锭温度在850°C -900°C之间时，保温3. 5小时进行第一次墩拔，然后二次回炉再加热到850°C -900°C之间，保温1. 5小时再进行墩拔，如此反复直至墩拔形成棒坯。
[0021] 进一步地，上述步骤七，在工业乙醇中加入重量百分比为20%并丙醇，重量百分比为5%氯化铝，重量百分比为5%氧化锌制成电解液。
[0023] 1、既保证了材料金相及材料内部离子排列规则，又保证了材料的各种物理性能及化学性能；
[0024] 2、以管材规格来说，长度可达到3000mm-6000mm，直径可达Φ IOmm-Φ 108mm之间，厚度最薄可达Imm ；
[0025] 3、镜面效果的表面粗糙度可达到0. 02 μ m-0. 05 μ m，粗糙度为国内外最低；
[0026] 4、加工工艺较简单，且加工
费用较低、成品率较高；
[0027] 5、在医疗器械、首饰、文化体育用品及装饰材料领域都能达标；
[0028] 6、可将材料做蚀刻表面、镜面及花纹管；
[0029] 7、在电解过程中形成的氧化膜可提高管材耐蚀性。
具体实施方式
[0031] 高精度钛及钛合金管制备工艺，由下述步骤组成：
[0032] 1)选料：选用工业纯海绵钛或钛合金做为原料。高精度钛及钛合金管生产初期在配料上首先要严格要求，因考虑到此材料要涉及到医疗器材及人体部件，优先采用（ELI) 工业纯海绵钛，以保证镜面材料的内在
质量及
金属离子间的间隙且对人体无毒无害的安全性。
[0033] 2)熔炼：原料在熔炼过程中为保证金相及理化性能，熔炼时必须采用三次或三次以上成锭，即熔炼时，做两次二次铸锭熔炼，
焊接采用真空
等离子焊接工艺，确保焊接表面无污染，无杂质。在熔炼时，必须保证海绵钛在卫生、干净的环境中及配料槽中进行，且环境中保证干燥，原料不得在大气中超过12小时，拌料时要将颗粒搅拌均勻后方可挤压成
块，挤时压力不得2500Mpa，必须用真空等离子进行组焊（且忌用其它方式组焊)，组焊完成后立即进行熔炼，
电极组不得在大气中置放超过6小时，熔炼时，必须使用真空自耗炉，炉内真空度在小于0. 7Mpa时，方可进行升温，熔炼必须控制在1660°C 士30°C之间，一次铸锭出炉后，必须将一次铸锭两端及表面氧化皮去除，然后再将一次铸锭采用真空等离子工艺对焊后进行熔炼铸成二次铸锭，二次铸锭出炉后进行探伤及去氧化皮处理，再进行三次熔炼铸锭成为钛锭。
[0034] 3)锻造：钛锭务必用
X射线探伤合格后，去掉帽口，采用电炉锻造，严禁
煤炉锻造， 锻造温度确保在850°C -900°C之间，保温时间为3. 5小时，严格执行此工艺，方可锻造成 250mmX250mmXL，经倍尺中锻后，二次回炉加热至850°C _900°C之间，保温1. 5小时，再次锻造成品Φ80〜IOOmmXL棒坯料。合金类材料，根据不同材料及标准要采取不同方式进行锻造，个别材料必须采用3-7次墩拔才能形成棒坯。
[0035] 钛及钛合金棒坯加热及保温时间
[0036]
[0037] 4)棒坯加工：
[0038] a、棒坯处理：棒坯表面
车床加工必须保证3mm以上，否则视为不合格，且车光后的棒坯表面无任何缺陷，经
超声波探伤合格，方可打中心孔，中心孔偏心不能超过3mm，然后用
铜箔将表面、中心孔包裹后再进行挤压穿孔，棒坯料必须包裹无漏坯，平整后焊接。
[0039] b、挤压成形：棒坯处理完成后，进行挤压成形，挤压必须采用电炉加热或感应炉加热两种方式。挤压温度控制在800°C -1000°C之间，保温时间为1. 5小时-3小时，严格控制温度和保温时间，挤压必须一次成形，否则视为次品，挤压成形的管坯必须进行校直。
[0040] C、酸洗：挤压成形的管坯须经
过酸洗，彻底洗掉内、外表面铜皮。酸洗液配比为 (重量百分比）：
水50%，硝酸45%，氢氟酸5%，酸洗后的管坯内、外冲冼干净，切掉帽头后转入下一道工序。
[0041] 5)轧管：管坯轧制前，管坯内孔必须用
镗床对其进行加工，使管坯内孔无缺陷，管坯外表面用车床加工或酸洗，使其外表面无缺陷、无异物，经检验合格后进行轧制。轧制至成品管材后，预留+0. 05mm的厚度，再进行退火。退火前对钛及钛合金管进行除油、酸洗，确保内外无油、无异物。退火温度控制在500°C _550°C之间，保温时间为2-3小时，且必须采用真空退火，退火温度偏高会使镜面效果模糊不佳。[0042] 6)机械研磨：在形成镜面前必须进行机械研磨。机械研磨采用日本进口大型研磨设备，管材用研磨设备先进行螺旋旋转逐步研磨。研磨轮采用620目圆形研磨轮，四组研磨轮全方位研磨。为保证管材研磨过程中的形状，研磨轮力度采用电脑自动调整研磨轮间距， 将表面研磨至半镜面状态，即表面粗糙度为8 μ m左右，后进入下一道程序。
[0043] 7)电解复合抛光：采用此技术可以在短时间内进行大面积的镜面加工，电解复合抛光必须采用380V高电压，并使用240A-300A交流电，在工业乙醇中加入重量百分比为 15% -25%并丙醇，优选重量百分比为20%并丙醇，重量百分比为2% -8%氯化铝，优选重量百分比为5%氯化招，重量百分比为2%-8%氧化锌，优选重量百分比为5%氧化锌，制成电解液。将电解液加热至沸腾状态，然后将电解液降温至30°C-5(TC时将其注入电解槽内； 利用电解生成氧化膜来抑制管材和氧化锌之间的化学结合，利用机械设备使管材在电解液中以lm/min的速度在电解液中勻速通过，利用电解液中的氧化锌除去氧化膜，使电流集中在电解液中的管材上进行短时间抛光，管材在电解复合过程中每一支仅用十分钟可形成表面粗糙度达到0. 02 μ m-o. 05 μ m。
[0044] 上述实施例，只是本发明的较佳实施例，并非用来限制本发明实施范围，故凡以本发明
权利要求所述内容所做的等效变化，均应包括在本发明权利要求范围之内。
