鍛壓技術：鈦合金鍛造的清理工藝

所有的鈦合金鍛造加熱處理中形成的氧化物銹皮及α殼層很脆，并在隨后的鍛造或在終鍛中誘發裂紋或在其后的機械加工過程中造成刀具磨損。因此，最好在連續鍛造之間清理掉銹皮及α殼層，并且在鍛件交付用戶前必須去除銹皮及α殼層。

鈦合金鍛件的清理技術有兩個方面：其一是氧化皮的清除；其二是α殼層的清除。銹皮可用機械方法，如噴砂清除；或用化學方法，如融溶鹽除銹法。除銹方法的選擇決定于零件大小、復雜程度及其成本。

噴砂是清除銹皮的有效方法，它可以清除0.13～0.76mm厚的銹皮，可用100～150目的鋯砂或鋼砂，氣壓可達275Pa。雖然噴砂對各種尺寸的鍛件都可，但多用于中、大型鈦合金鍛件。噴砂設備可以采用裝有磨料的滾筒、噴丸或噴砂裝置。噴砂后要酸洗以去除α殼層。

溶鹽除銹是另一種去除氧化皮的有效方法，且亦隨之酸洗去除α殼層。圖14為一通常采用溶鹽除銹并酸洗的流程圖，溶液成分及有關參數見表7。溶鹽除銹用的架子一般是木制的、鈦的或不銹鋼的，以防在工件和架子之間產生電勢，而產生對工件的電侵蝕或產生電弧。溶鹽除銹經常用于中、小型鍛件，在大批量鍛件的情況下，操作系統可完全自動化。

圖14鈦合金熔鹽除銹、中和、酸洗操作流程圖

表7溶液成分及有關參數

酸洗用來清除銹皮下的α殼層，其工藝如下：(1)用噴砂或堿鹽進行整體清理。(2)若采用堿清洗則應在清潔的流動水中充分清洗。(3)在砂酸-氫氟酸水溶液中酸洗5～15min。溶液含15%～40%HNO3，1%～5%HF，操作溫度為25～60℃。通常酸含量(尤其對于α+β和β合金)常取上述酸含量范圍的中間值(例如30%～35%HNO3，2%～3%HF，或HNO3與HF的比例為10：1到15：1)。然而HNO3，HF約為2：1的化學溶液可達到0.025mm/min的清除效果，而吸氫最少。

采用混合酸時，酸液中鈦含量不斷增加，從而使酸洗效果減退。通常認為鈦含量12g/L已最高限度，超過該值應將溶液廢棄。可以通過過濾或加入其他有機化學添加劑進行溶液處理，以延長酸洗液的壽命。(4)在清水中徹底清洗鍛件。(5)用熱水清洗以加速干燥，洗畢讓其干燥。

在酸洗中對金屬進行清除清洗所需的時間主要由α殼厚度、酸洗槽操作條件、工藝技術條件的需要和工件吸氫的趨勢幾個因素決定。酸洗給鈦合金過度吸氫提供條件，因此必須細心控制。酸洗中金屬清除速率一般是0.03mm/min或更多，這一速率強烈地受下列因素的影響，如合金種類、酸的濃度、溶液溫度及鈦的含量。每個表面金屬清除厚度達0.25～0.38mm通常足以清除α殼層。但有時可能需要更多或更少的清除量，這取決于合金種類及處理的鍛件存在的特定條件。

酸洗中每清除0.03mm的表面金屬則吸氫可達10×10-6，這取決于特定的酸洗液及濃度溫度條件，在酸洗中α合金比(α+β)合金吸氫趨勢小，而(α+β)合金又比β合金在酸洗中吸氫趨勢小。酸洗中吸氫趨勢隨金屬清除速率的減小(由于溶液中鈦含量增加)而增加；隨清洗溫度升高(高于60℃)而增加；以及隨工件表面積-體積相對比率的增大而增加。一般說來，在一定溶液濃度及溫度下金屬清除速率必須超過氫擴散速度。清洗后，如氫含量超過鍛件中允許最大的氫含量140～170cm3/100g，則需增加真空除氫退火。

零件不需要酸洗的部分，事先應涂上油漆以保護。但需注意，夾持零件的掛架只能與鍛件涂有漆層部分接觸。