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文章：介绍了钛及钛合金抛丸机抛丸-喷淋酸洗去除钛板表面氧化皮工艺的特点、喷淋式酸洗的优点和宝容导  钛集团宽厚板材料公司钛及钛合金单张板卧式抛丸机抛丸-喷淋酸洗生产线的工艺流程。根据抛丸机抛丸-喷淋酸洗读 的主要工艺参数制定工艺试验方案，通过试验采集酸洗液配比、酸洗温度、作业速度、抛丸机抛丸钢丸粒度等主要工艺参数对酸洗后钛板表面粗糙度、氧化皮残留度及表面H、Fe元素含量、机械和工艺性能影响的数据。对所得数据进行统计分析，根据数据分析结果确定酸洗线酸洗钛及钛合金板材的最佳工艺参数。

  钛及钛合金钛板材的炉内加热、轧制、热处理等工序使板材不可避免地暴露于空气之中，因而板材表面会形成氧化层，在后序的冷加工及交付用户使用之前要去除钛及钛合金钛板材表面形成的氧化物。抛丸机抛丸就是利用离心式抛丸机抛丸器将弹丸高速抛射到板材表面上，对板材进行冲击、刮削，以清除或破碎板材表面的氧化物和污物。酸洗主要有涂擦法、浸泡式和喷淋式。涂擦法用浓度较小的酸液清除局部或较薄氧化层，比如焊接形成的局部氧化。浸泡式是将板材直接放入酸池中浸泡一段时间，主要用于较厚氧化层的去除。喷淋式是利用喷嘴将酸液直接均匀喷淋到板材表面，是一种新型的酸洗工艺技术。喷淋式相对于浸泡式，由于板材没有浸泡在酸液中能很好地控制酸洗效果以及酸洗损失。而且喷淋式酸洗容易将酸洗作业封闭化和连续化，酸洗作业环境较好，效率较高。

工艺流程及试验方案：

 宝钛集团钛及钛合金板单张板卧式抛丸机抛丸-喷淋酸洗生产工艺流程：热处理后板材→抛丸机抛丸→高压空气清理→酸洗→清洗→烘干→下料→预检→成品剪切→成检→局修→二次酸洗→入库。

钛及钛合金板抛丸机抛丸- 喷淋酸洗工艺生产试验方案：

(1) 根据抛丸机抛丸-喷淋酸洗生产线设计参数，确定在同种情况下试验三种板材轨道运行速度2.5、3.0和3.5 m/min，比较三种作业速度下生产的板材表面质量，表面质量优劣以经过处理后的每张板材表面无氧化皮区域面积所占板材总面积的百分比判定。

(2) 根据设备设计参数，分别试验抛丸机抛丸直径0.8、1.0和1.2 mm三种钢丸对板材表面质量的影响。

(3) 同等情况下，分别试验1∶20、1∶15、1∶10、1∶5(氢氟酸：硝酸)四种酸液配比进行酸洗，比较板材表面质量。

(4) 试验过程中采集同等情况下的酸液温度与酸洗减薄量数据，并做统计分析，确定适宜的酸洗温度。

分析项目的确定：

  钛板酸洗液使用混酸，酸液中含有氢离子，需确定钛板是否在酸洗过程中吸氢，使板材产生氢脆。抛丸机抛丸使用的是钢丸，铁元素对钛材性能也会产生影响。因此，必须检测酸洗前后的板材氢含量、表面污染层及相关机械、工艺性能。

数据统计分析：

 不同作业速度对板材表面质量的影响见图1。由图1看出作业速度为2.5 m/min时生产的板材表面质量较其他速度生产的板材表面质量高且稳定。因此， 2.5 m/min的抛丸机抛丸作业速度最佳。

图1 作业速度对板材表面质量的影响

  不同钢丸直径对板材表面质量的影响见表1。根据实际生产经验，钛板表面处理后表面粗糙度达到10 μm即可，因此使用直径为1.0 mm、1.2 mm钢丸均可满足要求。使用直径1.2 mm钢丸时，钢丸消耗量大，不适合大批量使用，正常生产时采用直径1.0 mm钢丸为宜。

表1 、钢丸直径对板材表面粗糙度的影响

钢丸直径/mm			表面粗糙度/μm
		抛丸机抛丸前	抛丸机抛丸后	酸洗后
	1.2	2~4	12~14	9~11
	1.0	2~4	10~12	7~9
	0.8	2~4	6~8	3~5

  含量的检测点只能是在板材的近似相同部位，因此检不同酸液配比对板材表面质量的影响见图2。从图2中可以看出，酸液配比为1∶10、1∶5时，酸洗后表面质量较好。酸洗液温度对酸洗钛板减薄量的影响见图3。

图2 不同酸液配比对板材表面质量的影响

图3 酸液温度对酸洗钛板减薄量的影响

  根据图3酸液温度对酸洗钛板减薄量的影响可知，随着酸液温度的升高，钛板的减薄量不断增加，因此酸液温度越高，酸洗效率越高。而当酸液温度超过60 ℃时，由于酸液挥发过快，酸液浓度变化较快，从而影响酸洗质量的稳定性。而温度低于 30 ℃时酸洗速度又较低。适合酸洗的温度应该控制在30~60 ℃范围内。

   酸洗前后钛板氢含量的变化见图4。从图4可以看出：酸洗后钛板的氢含量未见增加，其中有个别点酸洗后氢含量降低。这主要是因为酸洗前后氢测前后的监测点位置存在一定差异。

图4 酸洗前后板材含氢量对比

  对数十批板材进行了表面污染层检测，均未检测到表面存在有污染层，也就是说使用钢丸抛丸机抛丸处理钛板表面铁元素没有污染最终的成品板材。逐批检测的力学性能及工艺性能数据也均符合标准要求。

   根据工艺试验的结果，抛丸机抛丸-喷淋酸洗工艺对钛板进行表面处理完全可以达到交付要求，而且一次酸洗后的表面较喷砂表面更容易暴露板材表面残留的缺陷，更有助于后序处理，对提高板材的表面质量有重要作用。

结束语：

 从2013年至今，宝钛集团宽厚板材料公司一直在致力于成品钛板酸洗工艺实验摸索，目前已经掌握了TA1、TA2、TA3、TA4、TA5、TA7、TA9、TA10 、TA15、 TA17、Gr1、Gr2、Gr3、Gr4、Gr5、Gr7、Gr11、Gr12、Gr16、Gr17等牌号的抛丸机抛丸-喷淋酸洗工艺，酸洗处理交付的产品完全满足客户的要求