本发明专利技术公开了一种大口径防氢脆钛合金弹簧的制备方法，该方法包括骤：一、选取TB9钛合金依次进行锻造和轧制得到热轧钛合金坯；二、经固溶和扒皮抛光得到钛合金丝材；三、卷制成型后进行时效和抛丸强化得到钛合金弹簧丝材；四、浸润烘干得到具有涂覆层的钛合金弹簧丝材；五、绕制得到钛合金弹簧；六、回火定型；七、喷砂并清洗；八、微弧氧化形成涂层；九、喷砂处理后得到防氢脆钛合金弹簧。本发明专利技术先通过浸润在钛合金弹簧丝材表面形成润滑的涂覆层，避免了绕制过程中钛合金弹簧丝材产生裂纹，保证了大口径产物的成型，同时结合微弧氧化制备陶瓷氧化膜涂层，防止了外氢扩散进入钛合金基体内部，避免了钛合金弹簧在服役过程中发生氢脆问题。题。
【技术实现步骤摘要】
一种大口径防氢脆钛合金弹簧的制备方法
[0001]本专利技术属于钛合金弹簧的制备
，具体涉及一种大口径防氢脆钛合金弹簧的制备方法。
技术介绍
[0002]钛合金弹簧具有体积小、重量轻、耐腐蚀性优良和抗疲劳的特点，因其使用寿命是钢制弹簧的5～10倍，在航空航天、汽车和化工设备上得到了一定应用。另外，在石油化工、冶金工业、采矿业和食品加工业、船舶、航海工业中钛合金弹簧的应用将具有广阔的发展空间。钛合金弹簧质量的好坏决定了弹簧的使用寿命，弹簧生产过程中，材料中的杂质含量、弹簧表面质量和热处理工艺是影响钛合金弹簧综合性能的重要因素。钛合金弹簧在加工或特殊使用工况下会存在吸氢现象，吸氢会导致使用过程中产生氢致延时断裂的危险后果，预防钛合金弹簧的氢脆，可以通过研究表面处理方法阻止氢进入钛基体内。
[0003]目前，为预防钛的氢脆问题，常用的表面处理方法有物理气相沉积、电镀等，但经这些技术表面处理后的钛合金的耐蚀性不令人满意。
技术实现思路
[0004]本专利技术所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供一种大口径防氢脆钛合金弹簧的制备方法。该方法先通过浸润在钛合金弹簧丝材表面形成涂覆层，提高了钛合金弹簧丝材的润滑性能，从而避免了绕制过程中钛合金弹簧丝材产生裂纹，保证了大口径产物的成型，然后结合微弧氧化在钛合金弹簧的表面制备陶瓷氧化膜涂层，有效防止了外氢扩散进入钛合金基体内部，避免了钛合金弹簧在服役过程中发生氢脆问题。
[0005]为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案为：一种大口径防氢脆钛合金弹簧的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
[0006]步骤一、选取TB9钛合金依次进行锻造和轧制，得到热轧钛合金坯；所述TB9钛合金由以下质量含量的成分组成：Al 3.0％～4.0％，V 7.5％～8.5％，Cr 5.5％～6.5％，Zr 3.5％～4.5％，Mo 3.5％～4.5％，Pd≤0.1％、杂质包括Fe、C、N、H、O的总质量含量不超过1.05％，余量为Ti；
[0007]步骤二、将步骤一中得到的热轧钛合金坯进行固溶处理，再经扒皮抛光处理，得到钛合金丝材；
[0008]步骤三、将步骤二中得到的钛合金丝材进行卷制成型，然后进行时效处理，再进行抛丸强化处理，得到钛合金弹簧丝材；
[0009]步骤四、将步骤三中得到的钛合金弹簧丝材放入到涂覆液中进行浸润，取出后烘干，在钛合金弹簧丝材的表面形成涂覆层，得到具有涂覆层的钛合金弹簧丝材；
[0010]步骤五、在450℃～600℃的温度下，将步骤四中得到的具有涂覆层的钛合金弹簧丝材放入到自动绕簧机中进行绕制，得到钛合金弹簧；
[0011]步骤六、将步骤五中得到的钛合金弹簧回火定型，经清洗干净后保温，然后空冷；
[0012]步骤七、将步骤六中经空冷后的钛合金弹簧进行喷砂处理以去除涂覆层，然后进行清洗；所述喷砂处理采用的材料为260～280目的ZrO2，采用的喷砂空气压力为0.1MPa～0.7MPa；
[0013]步骤八、将步骤三中经清洗后的钛合金弹簧进行微弧氧化，在经清洗后的钛合金弹簧的表面形成涂层，经清洗吹干后得到具有涂层的钛合金弹簧；
[0014]步骤九、对步骤八中得到的具有涂层的钛合金弹簧进行喷砂处理，得到防氢脆钛合金弹簧；所述防氢脆钛合金弹簧的口径为50mm～120mm，线径为5mm～25mm。
[0015]本专利技术将TB9钛合金依次进行锻造和轧制、固溶处理、扒皮抛光处理、卷制成型、时效处理和抛丸强化处理后得到钛合金弹簧丝材，然后通过浸润在钛合金弹簧丝材表面形成涂覆层，不仅避免了后续高温处理过程中钛合金弹簧丝材的氧化，还提高了钛合金弹簧丝材的润滑性能，从而避免了后续绕制过程中钛合金弹簧丝材产生裂纹，改善了钛合金弹簧的质量，保证了大口径产物的顺利成型；再将钛合金弹簧依次经回火定型、喷砂处理、清洗和微弧氧化，通过微弧氧化在钛合金弹簧的表面制备陶瓷氧化膜涂层，有效防止了外氢扩散进入钛合金基体内部，避免了钛合金弹簧在服役过程中发生氢脆问题。
[0016]上述的一种大口径防氢脆钛合金弹簧的制备方法，其特征在于，步骤一中所述锻造采用自由锻造工艺，且锻造采用的温度为1100℃～1150℃，保温时间为1.5h～3h；所述轧制的温度为800℃～930℃，时间为90min～120min。该优选的锻造和轧制工艺及参数有利于得到具有均匀组织的热轧钛合金坯。
[0017]上述的一种大口径防氢脆钛合金弹簧的制备方法，其特征在于，步骤二中所述固溶处理的温度为890℃～970℃，时间为30min。该优选的固溶处理工艺参数保证了钛合金丝材具有良好的综合力学性能，尤其是具有良好的弹性性能。
[0018]上述的一种大口径防氢脆钛合金弹簧的制备方法，其特征在于，步骤三中所述时效处理的温度为480℃～560℃，时间为4h～12h。该优选的时效处理工艺参数保证了钛合金弹簧丝材的力学性能达到最佳水平，有利于后续绕制的顺利进行。
[0019]上述的一种大口径防氢脆钛合金弹簧的制备方法，其特征在于，步骤四中所述涂覆液由硫化钼、水玻璃、牛油和去离子水按照30～50：20～40：10～20：5～10的质量比配制而成。该优选组成的涂覆液在钛合金弹簧丝材的表面形成较为均匀且致密的涂覆层，有效避免了后续制备过程中的氧化现象，同时大大提高了钛合金弹簧丝材的润滑性能，进一步避免了绕制过程中钛合金弹簧丝材产生裂纹，从而保证了大口径防氢脆钛合金弹簧的成型。
[0020]上述的一种大口径防氢脆钛合金弹簧的制备方法，其特征在于，步骤四中所述浸润的时间为15min～30min；所述烘干的温度为100℃～200℃；所述涂覆层的厚度为2μm～4μm。该优选的浸润时间保证了涂覆液重复附着在钛合金弹簧丝材的表面形成完整的涂覆层；该优选的温度有利于去除涂覆液中的溶剂，改善了涂覆层的质量；该优选的涂覆层的厚度实现了对钛合金弹簧丝材的表面保护，且对绕制过程无不良阻碍作用。
[0021]上述的一种大口径防氢脆钛合金弹簧的制备方法，其特征在于，步骤六中所述保温的温度为260℃～280℃，时间为35min～40min。采用该优选的保温温度和时间进行回火定型，使得钛合金弹簧的弹性极限和屈服极限得到了较大提高。
[0022]上述的一种大口径防氢脆钛合金弹簧的制备方法，其特征在于，步骤八中所述微
弧氧化的具体过程为：采用含有磷酸盐、硅酸盐和铝酸盐中的一种或两种以上的溶液作为电解液，将经清洗后的钛合金弹簧与电源正极连接作为阳极，将带有氧气喷嘴的不锈钢电解槽与电源负极连接作为阴极，然后开启微弧氧化设备并在恒压控制下进行微弧氧化，微弧氧化采用的电源频率为100Hz～1000Hz，占空比为10％～50％，氧化电压为400V～600V，氧化时间为10min～60min，氧气喷嘴的喷氧速度为0.01L/s～0.05L/s，微弧氧化过程中采用循环冷却系统控制工作温度小于30℃；所述涂层的厚度为3μm～20μm。该优选的微弧氧化的过程保证了该厚度涂本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种大口径防氢脆钛合金弹簧的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：步骤一、选取TB9钛合金依次进行锻造和轧制，得到热轧钛合金坯；所述TB9钛合金由以下质量含量的成分组成：Al 3.0％～4.0％，V 7.5％～8.5％，Cr 5.5％～6.5％，Zr 3.5％～4.5％，Mo 3.5％～4.5％，Pd≤0.1％、杂质包括Fe、C、N、H、O的总质量含量不超过1.05％，余量为Ti；步骤二、将步骤一中得到的热轧钛合金坯进行固溶处理，再经扒皮抛光处理，得到钛合金丝材；步骤三、将步骤二中得到的钛合金丝材进行卷制成型，然后进行时效处理，再进行抛丸强化处理，得到钛合金弹簧丝材；步骤四、将步骤三中得到的钛合金弹簧丝材放入到涂覆液中进行浸润，取出后烘干，在钛合金弹簧丝材的表面形成涂覆层，得到具有涂覆层的钛合金弹簧丝材；步骤五、在450℃～600℃的温度下，将步骤四中得到的具有涂覆层的钛合金弹簧丝材放入到自动绕簧机中进行绕制，得到钛合金弹簧；步骤六、将步骤五中得到的钛合金弹簧回火定型，经清洗干净后保温，然后空冷；步骤七、将步骤六中经空冷后的钛合金弹簧进行喷砂处理以去除涂覆层，然后进行清洗；所述喷砂处理采用的材料为260～280目的ZrO2，采用的喷砂空气压力为0.1MPa～0.7MPa；步骤八、将步骤三中经清洗后的钛合金弹簧进行微弧氧化，在经清洗后的钛合金弹簧的表面形成涂层，经清洗吹干后得到具有涂层的钛合金弹簧；步骤九、对步骤八中得到的具有涂层的钛合金弹簧进行喷砂处理，得到防氢脆钛合金弹簧；所述防氢脆钛合金弹簧的口径为50mm～120mm，线径为5mm～25mm。2.根据权利要求1所述的一种大口径防氢脆钛合金弹簧的制备方法，其特征在于，步骤一中所述锻造采用自由锻造工艺，且锻造采用的温度为1100℃～1150℃，保温时间为1.5h～3h；所述轧制的温度为800℃～930℃，时间为90min～1...
【专利技术属性】
技术研发人员：陶路路，呼丹，高广睿，屈静，王宝云，
申请(专利权)人：西安赛福斯材料防护有限责任公司，
类型：发明
国别省市：
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