一种薄壁纯钛制品表面针状结晶花纹的加工方法技术

本发明专利技术提供了一种薄壁钛制品表面针状结晶花的加工方法，包括步骤：(1)除油污：提供成品薄壁钛制品，并去除其表面油污；(2)去应力：将薄壁钛制品置于真空炉中，抽真空至1.0×10

A Processing Method of Needle Crystalline Patterns on the Surface of Thin-walled Pure Titanium Products

The invention provides a method for processing needle-shaped crystal flowers on the surface of thin-walled titanium products, which comprises the following steps: (1) removing oil pollution: providing finished thin-walled titanium products and removing oil pollution on their surfaces; (2) removing stress: placing thin-walled titanium products in a vacuum furnace and vacuum to 1.0 *10.

【技术实现步骤摘要】
一种薄壁纯钛制品表面针状结晶花纹的加工方法
本专利技术涉及到钛制品的表面处理
，特别涉及到一种薄壁纯钛制品表面针状结晶花纹的加工方法。
技术介绍
随着生活水平的提高，日用五金产品的卫生、健康日益受到关注。钛制品以其优异的耐蚀性和安全性，满足了这种人们这种健康需求。目前薄壁钛制品的主要表面处理方式有烤漆、喷砂、拉丝、常规阳极氧化等方式。其中，烤漆不符合钛制品健康、环保的理念，也不能有效发挥其耐蚀的特点。喷砂、拉丝、常规阳极氧化等工艺获得的表面效果单一，且抗污性差，难于清洗，导致钛制品使用体验差，也没有发挥其抑菌、卫生的优势。已公开专利CN107215139A披露了一种钛制品晶体花纹的加工方法，该专利直接升温至1000℃以上，导致晶体生长速度过快，晶粒的粒度分布和形状均匀性均不能得到有效控制；特别是经过冷加工成型的薄壁产品，其局部冷加工应力的释放和破碎的晶粒的再结晶均会消耗更多的能量，造成与其它部位花纹尺寸和形状存在明显差异。高温条件下(1000℃以上)氧元素的扩散速度要大于氧化膜的生成速度，材料表面能够保持金属光泽不会氧化。但在冷却过程中，特别是但温度低于800℃，氧元素几乎不发生扩散，较低的真空度(10-2～0.1Pa)及在该真空度下回填氩气均会导致灰色氧化膜的形成。同时，在10-2Pa级、1000℃以上，炉膛的发热体、保温材料中的钼、铬等元素会发生挥发污染钛材表面，不能获得光亮的金属光泽。因此，热处理后需要增加抛光、酸洗刻蚀等高污染的工序，以获得金属光泽。对于0.8mm厚以下的薄壁件，特别是形状复杂工件，抛光工序几乎无法完成，酸洗刻蚀也存不均匀现象。另一方面，从高温(1000℃以上)直接通入氩气，介质的冷却能力十分有限，相变区间降温时间过久，仅能得到粗大组织，不能获得快速淬火相变过程中形成的精细针状组织结构；而且高温条件下，薄壁制品强度过低，氩气风冷过程中极易造成工件变形等现象。以及已公开专利CN108220849A披露了一种用于体制品钛分子裂变的表面处理方法，其同样存在晶粒度分布不均、结晶花纹形状差异大的问题。该专利的实质是提高产品的强度，将高温(1000℃以上)、低压或低活度(负8～10Pa)渗氧和热氧化(100～500℃)相结合，提高钛制品的强度。然而氧作为一种钛材的有害元素，对钛制品韧性有极大影响，特别是对于薄壁钛制品，长时间高温渗氧会导致材料变脆、抗冲击能力变差，极易发生脆裂。同样，该专利直接采用气体高温风冷，能却能力有限，仅能获得粗大组织，不能获得精细的针状相变结构。同时，该专利采用氮气冷却不但会污染材料表面(氮会与高温钛材发生反应)，而且更易使薄壁件发生变形(氮气冷却能力强，热应力大)。另一方面，在高温低活度渗氧的冷却过程及低温空气热氧化处理，会形成更厚的氧化膜，无法获得金属质感及光泽的结晶花纹。
技术实现思路
本专利技术为解决现有技术中晶粒度分布不均、结晶花纹形状差异大，不适于薄壁钛制品使用，以及不能直接获得具有金属花纹的表面不足的问题，提出一种薄壁(壁厚0.15～0.8mm)钛制品表面针状结晶花纹的加工方法。为实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：本专利技术的第一个方面是提供一种薄壁钛制品表面针状结晶花纹的加工方法，包括步骤：(1)除油污：提供成品薄壁钛制品，并去除其表面油污；(2)去应力：将薄壁钛制品置于真空炉中，抽真空至1.0×10-2Pa以下，升温至480～550℃，保温0.25～2h；(3)净化、均质化处理：二次升温至680～750℃，保温0.5～4h；(4)晶体生长：升温至Tβ～1000℃，保温3～10h；(5)淬火：随炉冷却至Tβ～(Tβ+40)℃，通入氩气快速风冷至Tβ℃以下，获得针状花纹；(6)冷却、出炉，持续风冷/炉冷至80℃以下出炉，获得表面具有针状结晶花纹的薄壁钛制品。进一步地，步骤(1)中所述薄壁钛制品壁厚为0.15～0.80mm，材质为工业纯钛，牌号TA1。进一步地，步骤(1)中采用超声或热碱溶液去除其表面油污。进一步地，步骤(3)中所述均质化是指低温重结晶获得大小均匀的晶粒度，同时表面残留污物挥发干净，氧化皮分解并被基体吸收。即在高真空、高温条件下，钛金属表面的污垢经过分解、汽化而除去；多孔氧化膜会与钛金属反应，向基体内部扩散溶解而消失。获得组织、粒度均匀、表面干净的效果。进一步地，步骤(4)中所述Tβ为α→β相转变温度，根据不同熔炼批次的差异，α→β相转变温度为882～889℃，钛金属晶体二次生长过程中发生晶粒之间的相互吞噬且表面微观原子重排，在晶粒生长至足够大尺寸时，微观毛刺、压痕等缺陷随之被吞噬。进一步地，步骤(3)和/或步骤(4)中的所述升温过程中，维持真空1.0×10-2Pa以下；优选地，真空度保持在6～9×10-3Pa。进一步地，步骤(4)中所述二次升温工艺为：第一阶段升温至900～930℃，通入高纯氩气，并维持炉膛内氩气压力10～80Pa，保温10～30min；再升温至980～1260℃，保温时间1～5h。进一步地，步骤(5)中所述通入氩气的气压为0.08～0.15MPa，快速气冷，通过相变区间，使金属发生马氏体相变，形成针状浮雕纹，并得以保存；其中过低的氩气压冷却能力有限不能获得针状结晶纹，过高的氩气压会造成钛制品严重变形。进一步地，将步骤(2)-(5)所述热处理步骤依次间歇分炉处理，可以获得相同的效果。本专利技术的第二个方面是提供一种如上述方法加工的表面具有针状结晶花纹的薄壁钛制品。进一步地，所述薄壁钛制品表面的针状结晶花纹具有金属光泽，其针状晶须长1～5mm；优选为2-3mm。本专利技术采用上述技术方案，与现有技术相比，具有如下技术效果：(1)采用本方法加工而的薄壁钛制品，具有表面针状结晶花纹，不需要打磨、抛光、酸洗等高污染步骤，更环保；(2)通过去应力和均质化处理，能够保证晶粒度的均匀性和结晶花纹的一致性；(3)在Tβ～(Tβ+40)℃淬火，能够最大限度的发挥氩气的冷却效果，并保持冷却过程的均匀性，获得精细的针状花纹，更典雅、美观；(4)高真空/氩气条件下，重结晶及冷却过程中形成的的表面无污染，光洁度高，抗污性好。具体实施方式下面通过具体实施例对本专利技术进行详细和具体的介绍，以使更好的理解本专利技术，但是下述实施例并不限制本专利技术范围。实施例1(1)钛制品加工：采用0.6mmTA1带材(相变温度Tβ，889℃)，经下料、拉伸、切边、卷边、焊接手柄制成，直径60mm，深80mm的杯体；成品薄壁钛制品采用超声清洗去污。(2)去应力：将杯体放入真空炉，抽真空至8×10-3Pa，升温至550℃，保温0.5h，其中升温过程中保持真空度在6～9×10-3Pa之间；(3)净化、均质化处理：二次升温至680℃，保温4h，真空度保持在6～9×10-3Pa；(4)晶体生长：再次升温至990℃，保温3h；(5)淬火：随炉冷却至910℃，通入0.15MPa氩气快速风冷；(6)持续风冷/炉冷至80℃以下出炉，获得金属光泽的针状花纹，其中针状晶须长3～5mm。实施例2(1)钛制品加工：采用Φ48×0.5mmTA1管材(相变开始温度，相变结束温度)，经水涨、旋薄至Φ60×0.15mm，将口部缩口至Φ38mm，经焊接直径Φ60mm圆底，再经、滚螺纹、卷边制成薄壁户外水壶。采用本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种薄壁钛制品表面针状结晶花纹的加工方法，其特征在于，包括步骤：(1)除油污：提供成品薄壁钛制品，并去除其表面油污；(2)去应力：将薄壁钛制品置于真空炉中，抽真空至1.0×10‑2Pa以下，升温至480～550℃，保温0.25～2h；(3)净化、均质化处理：二次升温至680～750℃，保温0.5～4h；(4)晶体生长：升温至Tβ～1000℃，保温3～10h；(5)淬火：随炉冷却至Tβ～(Tβ+40)℃，通入氩气快速风冷至Tβ℃以下，获得针状花纹；(6)冷却、出炉，持续风冷/炉冷至80℃以下出炉，获得表面具有针状结晶花纹的薄壁钛制品。

【技术特征摘要】
1.一种薄壁钛制品表面针状结晶花纹的加工方法，其特征在于，包括步骤：(1)除油污：提供成品薄壁钛制品，并去除其表面油污；(2)去应力：将薄壁钛制品置于真空炉中，抽真空至1.0×10-2Pa以下，升温至480～550℃，保温0.25～2h；(3)净化、均质化处理：二次升温至680～750℃，保温0.5～4h；(4)晶体生长：升温至Tβ～1000℃，保温3～10h；(5)淬火：随炉冷却至Tβ～(Tβ+40)℃，通入氩气快速风冷至Tβ℃以下，获得针状花纹；(6)冷却、出炉，持续风冷/炉冷至80℃以下出炉，获得表面具有针状结晶花纹的薄壁钛制品。2.根据权利要求1+所述的薄壁钛制品表面针状结晶花纹的加工方法，其特征在于，步骤(1)中所述薄壁钛制品壁厚为0.15～0.80mm，材质为工业纯钛，牌号TA1。3.根据权利要求1所述的薄壁钛制品表面针状结晶花纹的加工方法，其特征在于，步骤(1)中采用超声或热碱溶液去除其表面油污。4.根据权利要求1所述的薄壁钛制品表面针状结晶花纹的加工方法，其特征在于，步骤(3)中所述均质化是指低温重结晶获得大小均匀的晶粒...

【专利技术属性】
技术研发人员：张碧峰，
申请(专利权)人：江苏希诺实业有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32