一种钛及钛合金热挤压用玻璃防护润滑剂中的玻璃微珠及其制备方法技术

本发明专利技术属于钛及钛合金型材制备领域，公开了一种钛及钛合金热挤压用玻璃防护润滑剂中的玻璃微珠。所述玻璃微珠按质量份数计包括：氧化钡或碳酸钡3～8份、二氧化硅30～45份、氧化钙或碳酸钙5～10份、氧化钠20～30份、氧化钾0～10份、硼砂10～25份、氧化镁3～5份、氧化铝1～5份。本发明专利技术还公开了该玻璃微珠的制备方法，制备方法简单，适用于工业化大批量生产。本方法所制备的玻璃微珠软化温度≤700℃，在780℃～880℃的黏温系数在0.06℃

A glass microsphere in glass protective lubricant for hot extrusion of titanium and titanium alloy and its preparation method

The invention belongs to the field of preparation of titanium and titanium alloy profiles, and discloses a glass microsphere in glass protective lubricant for hot extrusion of titanium and titanium alloy. The glass beads are divided into three to eight parts by mass, 30 to 45 parts by silicon dioxide, 5 to 10 parts by calcium oxide or calcium carbonate, 20 to 30 parts by sodium oxide, 0 to 10 parts by potassium oxide, 10 to 25 parts by borax, 3 to 5 parts by magnesium oxide and 1 to 5 parts by alumina. The invention also discloses a preparation method of the glass microsphere, which is simple and suitable for industrial mass production. The softening temperature of glass microspheres prepared by this method is less than 700 C, and the viscosity-temperature coefficient of glass microspheres prepared by this method is 0.06 C at 780 ~880.

【技术实现步骤摘要】
一种钛及钛合金热挤压用玻璃防护润滑剂中的玻璃微珠及其制备方法
本专利技术涉及钛及钛合金型材制备领域，具体涉及一种钛及钛合金热挤压用玻璃防护润滑剂中的玻璃微珠及其制备方法。
技术介绍
钛及钛合金具有比强度高、中温性能好和耐腐蚀等优异特性，其各种规格的无缝管材在航空、航天、化工、石油、原子能发电、海水淡化、建筑等行业中得到广泛应用。热挤压是纯钛及钛合金无缝管材生产中的重要工序，精密挤压成形是保证挤压件优异机械性能的重要手段。钛及钛合金比钢铁、镍合金、不锈钢等材料加工性差，在挤压加工过程中会出现加工硬化现象,在摩擦的过程中很容易与模具产生黏着、转移并形成黏着磨损，产生各种缺陷,模具容易产生擦伤,甚至只能使用一次就报废。只有对模具、挤压筒、挤压芯棒进行合理的润滑,将摩擦系数降低到最小,钛及钛合金的热挤压工艺才能顺利实现。目前，钛及钛合金型材热挤压生产中主要采用包铜润滑和玻璃粉润滑。包铜润滑存在铜包套破裂，生产成本高及铜回收污染环境等问题。目前，发达国家钛及钛合金型材锻压和管材挤压多采用玻璃润滑剂，并且对我国实施了严密的技术封锁。专利号为ZL201310481682.8的专利技术专利公开了“一种玻璃钛合金型材热挤压用玻璃润滑剂”，主要专用于900℃～1200℃钛合金型材热挤压。但是，不同的加工温度需要不同类型的玻璃润滑剂，不同的玻璃润滑剂配方复杂且现有的润滑剂的润滑性能有待进一步提高。
技术实现思路
本专利技术主要目的在于提供一种钛及钛合金热挤压用玻璃防护润滑剂中的玻璃微珠及其制备方法，用于不同的加工温度和进一步提高润滑性能。本专利技术是通过如下技术方案实现的：一种钛及钛合金热挤压用玻璃防护润滑剂中的玻璃微珠，按质量份数计，所述玻璃微珠包括：氧化钡或碳酸钡3～8份、二氧化硅30～45份、氧化钙或碳酸钙5～10份、氧化钠20～30份、氧化钾0～10份、硼砂10～25份、氧化镁3～5份、氧化铝1～5份。进一步地，所述玻璃微珠按质量份数计，包括：氧化钡或碳酸钡4～6份、二氧化硅35～40份、氧化钙或碳酸钙6～8份、氧化钠25～28份、氧化钾1～5份、硼砂15～20份、氧化镁3～5份、氧化铝2～4份。一种钛及钛合金热挤压用玻璃防护润滑剂中的玻璃微珠的制备方法，包括如下步骤:步骤a：称量玻璃微珠各组分后进行混合，加热熔化、澄清、均化后导出水淬再进行烘干和粉碎，制得玻璃原料；所述玻璃微珠按质量份数计包括：氧化钡或碳酸钡3～8份、二氧化硅30～45份、氧化钙或碳酸钙5～10份、氧化钠20～30份、氧化钾0～10份、硼砂10～25份、氧化镁3～5份、氧化铝1～5份。步骤b：将所述步骤a中所制得的玻璃原料预热；将预热好的玻璃原料加热熔化、球化，然后进行冷却，制得玻璃微珠；步骤c：将所述步骤b所制得的玻璃微珠送入退火炉中进行退火处理。进一步地，所述步骤a中在窑炉内熔化的温度设置为1300～1450℃；所述步骤a制得的玻璃原料粒径为50～250微米。进一步地，所述步骤a中加热熔化的温度为1300～1450℃；所述步骤a制得的玻璃原料粒径为50～250微米。进一步地，所述步骤b中玻璃原料的预热温度为600～700℃；所述步骤b中玻璃原料的熔化、球化温度为2000～2500℃。进一步地，所述步骤c中退火炉的温度设置为600～700℃。进一步地，所述步骤a在窑炉中进行，所述窑炉包括窑炉燃烧器1、熔化池2、澄清池3和出料口4，各组分在所述熔化池2内熔化，在所述澄清池3中澄清后从所述出料口4出料。进一步地，所述步骤b在成珠炉中进行，所述成珠炉包括恒温预热炉5、炉膛7、烧枪8、循环冷却水套14、冷却扩散室10和引风机12；所述炉膛7的侧壁开设有送料口6和烧枪口84，所述送料口6位于所述烧枪口84的上方；所述恒温预热炉5与所述送料口6连通；所述烧枪8内设置有助燃气体通道81、燃气通道82和空气通道83，所述助燃气体通道81、所述燃气通道82和所述空气通道83连通至所述烧枪口84；所述炉膛7上端与所述冷却扩散室10下端连通，所述炉膛7下端设置有配风口9，所述冷却扩散室10上端设置有风管道11，所述风管道11与所述引风机12连通；所述冷却扩散室10下方还设置有收集器13。进一步地，所述步骤b包括：将所述步骤a制得的玻璃原料在恒温预热炉5中加热至600～700℃；将所述炉膛7加热至2000～2500℃；将预热好的所述玻璃原料经送料口6送入预热好的炉膛7中，所述玻璃原料在炉膛7中受热熔化，因自身的表面张力球化，然后进入冷却扩散室10冷却制得玻璃微珠，所述玻璃微珠散落到收集器13中。进一步地，将所述炉膛7加热至2000～2500℃的步骤为：以10～50m3/S的速度将燃气通进烧枪8，并以30～150m3/S的速度将助燃气体通进烧枪8，使所述燃气和所述助燃气体在所述烧枪8中混合，混合后的气体在烧枪口84燃烧，调整烧枪口84的火焰长度为3～5m，使炉膛7的温度达到2000～2500℃。本专利技术玻璃微珠的软化温度≤700℃，在780℃～880℃区间玻璃的黏温系数在0.06℃-1～0.03℃-1，800℃～1200℃区间的黏度为20～100Pa·s。该玻璃微珠熔体与TA2纯钛及TC4等钛合金坯料的润湿角θ＜30o，热扩散系数为2.0～5.0×10-7m2/s，库仑摩擦系数μ=0.02～0.04。本专利技术玻璃微珠可用于制备钛及钛合金热挤压用玻璃防护润滑剂，所制备的润滑剂使用温度范围为780℃～880℃，可作为TA2等钛合金热挤压用玻璃防护润滑剂中的玻璃组分。附图说明图1是玻璃原料加工窑炉的结构示意图；图2是玻璃微珠成珠炉的结构示意图；图3是烧枪的结构示意图。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本专利技术作进一步详细说明。本专利技术钛及钛合金热挤压用玻璃防护润滑剂中的玻璃微珠，按质量份数计，包括：氧化钡或碳酸钡3～8份、二氧化硅30～45份、氧化钙或碳酸钙5～10份、氧化钠20～30份、氧化钾0～10份、硼砂10～25份、氧化镁3～5份、氧化铝1～5份。优选地，该玻璃微珠按质量份数计包括：氧化钡或碳酸钡4～6份、二氧化硅35～40份、氧化钙或碳酸钙6～8份、氧化钠25～30份、氧化钾1～5份、硼砂15～20份、氧化镁3～5份、氧化铝2～4份。其中，二氧化硅的原材料可以为石英砂，氧化铝的原材料可以为叶腊石或高岭土，氧化钙的原材料为石灰石或方解石，氧化镁的原材料可以为白云石，氧化钠的原材料可以为纯碱或长石。上述玻璃微珠的制备方法，包括以下步骤：步骤a：称量玻璃微珠各组分后进行混合，加热熔化、澄清、均化后导出水淬再进行烘干粉碎，制得玻璃原料。其中，玻璃微珠的组分及配比具体为：氧化钡或碳酸钡3～8份、二氧化硅30～45份、氧化钙或碳酸钙5～10份、氧化钠20～30份、氧化钾0～10份、硼砂10～25份、氧化镁3～5份、氧化铝1～5份。其中，加热熔化的温度为1300～1450℃，粉碎后玻璃原料可用筛分机进一步分级得到粒径为50～250微米。步骤b：将所述步骤a中所制得的玻璃原料预热；将预热好的玻璃原料加热熔化、球化，然后进行冷却，制得玻璃微珠。优选地，玻璃原料的预热温度可设置为600～700℃，预热好的玻璃原料投入2000～2500℃的高温中熔化，球本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种钛及钛合金热挤压用玻璃防护润滑剂中的玻璃微珠，其特征在于，按质量份数计，所述玻璃微珠包括：氧化钡或碳酸钡3～8份、二氧化硅30～45份、氧化钙或碳酸钙5～10份、氧化钠20～30份、氧化钾0～10份、硼砂10～25份、氧化镁3～5份、氧化铝1～5份。

【技术特征摘要】
1.一种钛及钛合金热挤压用玻璃防护润滑剂中的玻璃微珠，其特征在于，按质量份数计，所述玻璃微珠包括：氧化钡或碳酸钡3～8份、二氧化硅30～45份、氧化钙或碳酸钙5～10份、氧化钠20～30份、氧化钾0～10份、硼砂10～25份、氧化镁3～5份、氧化铝1～5份。2.如权利要求1所述的钛及钛合金热挤压用玻璃防护润滑剂中的玻璃微珠，其特征在于，按质量份数计，所述玻璃微珠包括：氧化钡或碳酸钡4～6份、二氧化硅35～40份、氧化钙或碳酸钙6～8份、氧化钠25～28份、氧化钾1～5份、硼砂15～20份、氧化镁3～5份、氧化铝2～4份。3.一种钛及钛合金热挤压用玻璃防护润滑剂中的玻璃微珠的制备方法，其特征在于，包括如下步骤:步骤a：称量玻璃微珠各组分后进行混合，加热熔化、澄清、均化后导出水淬再进行烘干和粉碎，制得玻璃原料；所述玻璃微珠按质量份数计包括：氧化钡或碳酸钡3～8份、二氧化硅30～45份、氧化钙或碳酸钙5～10份、氧化钠20～30份、氧化钾0～10份、硼砂10～25份、氧化镁3～5份、氧化铝1～5份；步骤b：将所述步骤a中所制得的玻璃原料预热；将预热好的玻璃原料加热熔化、球化，然后进行冷却，制得玻璃微珠；步骤c：将所述步骤b所制得的玻璃微珠送入退火炉中进行退火处理。4.如权利要求3所述的玻璃微珠的制备方法，其特征在于，所述步骤a中加热熔化的温度为1300～1450℃；所述步骤a制得的玻璃原料粒径为50～250微米。5.如权利要求4所述的玻璃微珠的制备方法，其特征在于，所述步骤b中玻璃原料的预热温度为600～700℃；所述步骤b中玻璃原料的熔化、球化温度为2000～2500℃。6.如权利要求5所述的玻璃微珠的制备方法，其特征在于，所述步骤c中退火炉的温度设置为600～700℃。7.如权利要求3所述的玻璃微珠的制备方法，其特征在于，所述步骤a在窑炉中进行，所述窑炉包括窑炉燃烧器（1）、熔化池（2）、澄...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨常润，周大利，杨永强，周加贝，周忠燕，龙黎明，杨磊，樊庆，杨双，
申请(专利权)人：成都恒亮反光材料有限公司，四川大学，
类型：发明
国别省市：四川,51