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抛丸对钛带酸洗的影响

文章出处:未知 编辑:抛丸机发表时间:2017-6-28 11:46:57 浏览人数:935,1,0
摘 要: 通过抛丸和未抛丸钛带表面形貌的分析及两种钛带的酸洗对比试验,研究了抛丸对钛带酸洗效果的影响。结果表明:随着氢氟酸与硝酸体积比的降低,抛丸和未抛丸钛带的失重率均逐渐降低,所需酸洗时间均逐渐增加;达到最佳酸洗效果时,抛丸钛带所需的氢氟酸与硝酸体积比稍大于未抛丸钛带,但其酸洗时间稍长,因此抛丸机抛丸对钛带酸洗工艺的强化效果不明显。

  在热轧和退火过程中,钛带表面极易与空气中的氧结合形成一层又脆又硬的氧化层,紧附在钛带表面。为保证产品质量,在冷轧加工前需彻底清除钛带表面的氧化层,此过程一般通过酸洗工序来完成。为强化酸洗效果,酸洗前可对钛带进行预处理,即预先疏松氧化层,使其产生裂缝,以便于酸洗液侵入,加速酸洗过程。抛丸是预处理方法之一,利用钢丸喷射钛带表面,以达到疏松及除去其表面氧化层的目的。研究人员通过对热轧退火TA1钛带的抛丸和未抛丸试样进行酸洗对比试验,研究了抛丸对钛带酸洗效果的影响,旨在为钛带的酸洗工艺提供可靠的依据。

1 钛带酸洗机理

钛带经热轧和退火后,表面产生了由钛的多种氧化物(以tio2为主)形成的钛氧化层,以及由氧溶入钛所生成固溶体形成的氧扩散层或吸气层,因此酸洗时,除了去除氧化层外,还需去除氧扩散层。氢氟酸是钛的最强溶剂。浓硝酸与钛反应速度缓慢,但稀硝酸可提高反应速度。此外,氢氟酸与稀硝酸的混合酸也能与钛反应。钛带酸洗过程中发生的主要反应如下



酸洗时间、酸洗液配比、抛丸预处理等均会影响钛带的酸洗效果。酸洗条件试验的目的即在保证酸洗质量、酸洗速度的前提下,尽可能减少钛损失,降低酸耗并防止酸洗及控制吸氢量。
2 试验
2.1 材料及试剂

    试验材料采用热轧退火后未抛丸及抛丸TA1工业纯钛带,试样规格为25mm×25mm×3mm。酸洗所用试剂主要为65%硝酸(分析纯)、40%氢氟酸(分析纯)。

2.2 仪器及设备
水银温度计、101A-2型烘箱、自制酸洗容器、FA2104N型电子天平、HH-s2s型恒温水浴锅。XL30 ESEM-tmp 型扫描电镜、JXD-2型显微镜、PHOENIX能谱仪等。
2.3 试验方法

钛带试样先用丙酮和酒精洗净表面油污,经烘干、称重后,于50℃蒸馏水中预冲洗5min,然后放入40℃酸洗液[φ(HF)=3%]中进行酸洗并计时。酸洗结束后用50℃蒸馏水漂洗,最后干燥、称重。酸洗效果的测定采用两种方法。一是用扫描电镜及普通电镜观察酸洗前后钛带试样的表面形貌,及酸洗后氧化层的去除情况。二是失重法,即测定一定时间内钛带试样酸洗前后的质量变化,计为失重率,计算公式为:η=(m-m0)/m×100%(η为失重率,m和m0分别为钛带试样酸洗前后的质量)。
3 结果与讨论
3.1 未抛丸与抛丸钛带的表面形貌
 未抛丸和抛丸钛带试样表面形貌的SEM照片如图一所示,从图1a中可以看出,未抛丸钛带试样表面的氧化层整体比较致密,仅有少量孔隙。从图1B中可以看出,抛丸钛带试样表面凹凸不平,氧化层结构疏松,有许多明显的裂缝。
未抛丸a与抛丸b钛带试样的表面形貌
图1 未抛丸a与抛丸b钛带试样的表面形貌
3.2 酸洗效果
3.21 未抛丸钛带
以钛带试样表面洁净且具有金属光泽作为酸洗结束的标志。氢氟酸与硝酸体积比、酸洗时间对未抛丸钛带试样酸洗效果的影响见表一及图2
不同酸洗条件下抛丸钛带试样的酸洗结果
表1 不同酸洗条件下抛丸钛带试样的酸洗结果
不同酸洗条件下未抛丸钛带试样的失重率
图2 不同酸洗条件下未抛丸钛带试样的失重率

结合表1和图2 可知,当氢氟酸与硝酸体积比[φ(HF)/φ(HNO3)]分别为1:8、1:9、1:10时,未抛丸钛带试样的失重率依次为1.26%,1.12%、1.17%,酸洗结束时间依次为240、240、600s。由此可见,随着氢氟酸与硝酸体积比的降低(即硝酸浓度的增加),未抛丸钛带试样的失重率逐渐降低,出现过酸洗的时间逐渐延长,即其酸洗结束结束时间逐渐增加,这是因为酸洗过程中,除了酸洗液对氧化层的溶解作用外,还存在氢气对氧化层的机械剥离作用,即酸洗液在氧化层的裂缝及孔隙内与钛基体作用,产生了大量的氢气加速而加速了氧化层的剥离;随着硝酸浓度的增加。其对钛基体表面的钝化作用逐渐加强,降低了氢氟酸与钛基体反应产生氢气的几率,从而减弱了氢气对氧化层的机械剥离作用,因此氧化层的去除速度变慢,试样所需的酸洗时间增加。
4 结果
(1)随着氢氟酸与硝酸体积比的降低即硝酸浓度的增加,抛丸和未抛丸钛带的失重率均逐渐降低,所需的酸洗时间均逐渐增加。
(2)当酸洗温度为40℃,氢氟酸体积分数为3%时,为达到理想的酸洗效果,抛丸钛带所需的氢氟酸与硝酸体积比为1∶8,比未抛丸试样的1∶9稍高,前者所需的酸洗时间为300~420s,比后者的240~300s也要长。因此如果对酸洗后钛带表面没有特殊要求,可不必对其进行抛丸预处理。
本文来源青岛华盛泰抛丸机:/jishu/935.html
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