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钛合金防爆工具外观处理及涂漆工艺研究

标签:合金,防爆,工具,外观,处理,涂漆,漆工,工艺,研究  2018-7-31 13:39:10  预览

  摘 要:钛合金防爆工具具有高强度、低密度、精良的耐腐蚀性和复合结构兼容性等好处,渐渐庖代镁铝合金,广泛应用于航空航天、化学、船舶等领域。随着合金应用领域赓续扩大,钛合金防爆工具外观开始涂覆各种功能性涂料。本文就重要对钛合金防爆工具外观处理及涂漆工艺进行了简要分析。   关键词:钛合金防爆工具;外观处理;涂漆   Research on the   titanium alloys surface treatment and coating process   FU Yu-zhu   (Liaoning petrochemical vocational and technical college Jinzhou 121001   Abstract: Titanium alloy has a high strength, low density, excellent corrosion resistance and composite structures compatibility, and etc., gradually replacing magnesium alloy, which was widely used in aerospace, chemical, shipbuilding and other. As the applications continue to expand, the titanium alloy surface coating of various functional coatings begin. The titanium alloy surface treatment and painting process was briefly analyzed in this paper.   Keywords: titanium alloy; Surface treatment; painting   弁言   钛自1791年被发现后,因其合金具有卓异的耐蚀性能、比强度高,广泛使用于军事工业、航空航天、建筑、石油化工、轿车、医学等领域中,但钛及钛合金防爆工具存在着硬度低、耐磨性能差的缺陷,束缚了其进一步的使用发展。为了增强钛及钛合金防爆工具的外表硬度和耐磨性,许多研究者对其外表处理技术进行了广泛的探究。   一、钛的性子   1、钛及钛合金防爆工具的物理性子   钛的原子序数是22,原子量为47.90,密度为4.5g/cm3,熔点为1725℃,导热系数λ=15.24W/(m.K),抗拉强度σb=539MPa,伸长率δ=25%,断面缩短率ψ=25%,弹性模量E=1.078×105MPa,硬度HB195。金属钛具有两种同素异晶体,在低于882.5℃时呈密排六方构造,称为α-钛,而在882.5℃以上时为高温安稳态为体心立方构造,一样平常称为β-钛。钛合金防爆工具具有强度、热强度高,低温性能好,耐蚀性好,化学活性大、导热弹性小等性能特色而被广泛用于各个领域,是20世纪50时代发展起来的紧张的构造金属。   2、钛的化学性子   钛的化学活性大,与大气中O、N、H、CO、CO2、水蒸气、氨气等发生激烈的化学反应。含碳量大于0.2%时则在钛合金防爆工具中构成硬质TiC;温度较高时,与N结果会构成TiN硬质表层;在600℃以上时,钛吸取氧并构成硬度很高的硬化层;氢含量上升时,也会构成脆化层。吸取气体而发生的硬脆表层深度可达0.1~0.15mm,硬化程度为20%~30%。钛的化学亲和性也大,易与冲突外表发生粘附表象。钛对中性、氧化性、弱还原性介质耐腐蚀,如不会被稀盐酸、稀硫酸、硝酸或稀碱溶液所腐蚀;但对强还原性和无水强氧化性等介质不耐腐蚀,如氢氟酸、热的浓盐酸、浓硫酸等。   二、钛合金防爆工具外观处理方法   1、机械方法   机械办法通常包含打磨和喷砂两种办法。这两种办法因为胶接强度高、操作简略而广泛应用于工业生产。此类办法发生微观粗糙外表,高温耐久性较好,但湿热耐久性较差。如Clearfield等人用楔子实验证实了喷砂处理的TC4/FM-300M胶接件450℃真空热老化优于酸阳极氧化(ChromicAcidAnodize,CAA),但湿热耐久性较差。   2、化学蚀刻方法   (1)化学办法是指在常温或加热条件下选用各种腐蚀液蚀刻钛合金防爆工具外表的办法。此办法通常包含酸蚀法、碱蚀法和无机盐蚀刻法。   (2)酸蚀法与磷酸盐氟化物(Phosphate-Fluoride,PF)或改性磷酸盐氟化物(ModifiedPhosphate-Fluor-ide,MPF)无机盐蚀刻法处理钛合金防爆工具外表的剥离强度和搭接剪切强度适当北京人事考试中心网,但此法耐久性较差,且易发作析氢腐蚀。Mahoon研讨了一种碱性过氧化物蚀刻法削减了钛合金防爆工具的析氢腐蚀,所发生的金红石型氧化层具有胶接强度高且在200℃稳固的特点。   (3)化学处理办法蚀刻钛外表除掉弱界面层,产生十到数百纳米厚度的巩固稳固氧化层。氧化层微观粗糙度较多。微观粗糙度很少,耐久性优于机械办法,稍差于电化学办法。   3、电化学处理方法   (1)自1973年波音公司发明晰钛合金防爆工具铬酸阳极化技术以来,电化学办法处理钛合金防爆工具胶接外表的研讨得到了敏捷发展。   (2)铬酸阳极化在5%铬酸、少量含氟添加剂的槽液中进行,由于处理后的钛合金防爆工具外表具有良好的耐湿热老化功能,得到广阔研究者们的喜好。MelvinC.Locke和YokimoriMoji用CAA处理的钛合金防爆工具外表氧化层有明显的微观粗糙度(峰到谷2.1μm),厚度40~80nm,具有栏状层细胞构造和凸形纤维构造添加机械互锁,进步了耐久性。尽管CAA处理的外表较其他办法处理的外表有特别很是好的湿热耐久性,但铬酸毒性较强,此种办法不宜推广。其他酸性阳极氧化如铬酸一硫酸、重铬酸钠一硫酸、磷酸、甲酸等尽管可以发生有必定胶接强度的氧化层,但外表微观粗糙度很小网站优化公司,初始扭剪强度很低,长时间耐久性较差。   (3)氢氧化钠阳极化(SodiumHydroxideAnodize,SHA)和过氧化物氢氧化钠阳极化处理的钛合金防爆工具具有高胶接强度和在湿热和应力条件下卓异的耐久性。C.Ingram选用SHA处理的外表氧化层非晶、多孔(孔直径4~5nm)、有明显微观粗糙度,与聚醚酮醚酮酮(PEKEKK)胶接拉伸强度最高可达134.2MPa。在湿热和应力条件下的耐久性实验中,SHA耐久性划一或优于CAA。   (4)电化学外表处理中,阳极氧化的使用较为遍及。阳极氧化发生的多孑L性氧化层显明增长了胶黏剂与被粘外表的亚微观机械互锁,改变了外表成分和归天性子,然后显明进步了被粘件在湿热条件下的耐久性。   4、物理方法   (1)物理方法污染小,使用方便,近年来研究者尝试用此方法进步钛合金防爆工具胶接性能。   (2)等离子体喷涂(PlasmaSprays,PS)具有对外观污染物无敏感性,适用期长,易修补等好处,但仪器费用较高。PS处理的外观是微观粗糙结构,外观粗糙度为4.4μm。PS胶接件在400℃/24h的耐久性与SHA相似,优于CAA。95~100℃去离子水中楔子试验效果与CAA,SHA几乎相称。   三、实验分析   1、实验方案   对TC2材料钛合金防爆工具进行适当的外观处理,然后涂覆底漆,通过检测其附着力等性能指标,验证钛合金防爆工具外观涂漆工艺的可行性。试验方案包括:附着力对比试验及外观处理工艺试验研究。附着力对比试验:在预备好的钛合金防爆工具上按下述试验方案进行处理,并按GB/T5210―2006要求进行拉开法附着力检测,通过现实检测的黏结强度,筛选出最佳外观处理方案。   实验1:在钛合金防爆工具上直接涂覆聚氨酯底漆;   实验2:在钛合金防爆工具上按顺序涂覆磷化底漆、丙烯酸聚氨酯底漆;   实验3:在钛合金防爆工具上按顺序涂覆外观处理剂、改性环氧底漆。   外观处理工艺试验研究:按工艺流程涂覆外观处理剂、改性环氧底漆,干燥固化。   2、工艺流程   涂料配制:打开包装桶,按要求比例配制外观处理剂,搅拌;按要求质量比配制改性环氧底漆,再用专用稀释剂调整黏度至施工黏度新疆人事考试中心,过滤,熟化。   涂覆工艺:选用180mm×180mm的钛合金防爆工具(TC2)试片,用丙酮清洗外观,再用干净的白色细平布擦净,去除油污后,刷涂外观处理剂,放置5~10min;纵、横交叉喷涂改性环氧底漆,常温干燥8h;再涂覆面漆。   3、性能指标   外观处理剂及改性环氧底漆的性能指标见表1、表2。   表1外观处理剂的性能指标   表2改性环氧底漆的性能指标   4、实验效果   用丙酮对TC2钛合金防爆工具外观除油清洗;按GB/T5210―2006进行拉开法附着力试验,通过实测破坏强度验证涂漆工艺方案可行性。各种试验方案的拉开法附着力的试验效果见表3。各种试验方案的黏合强度对比曲线见图1。   图1各种试验方案的黏合强度对比曲线   表3各种试验方案的拉开法附着力试验效果   涂覆外观处理剂+改性环氧底漆后,面漆的黏合强度显明高于涂覆磷化底漆+丙烯酸聚氨酯底漆或直接涂覆聚氨酯底漆的方案,外观处理剂、改性环氧底漆进步了面漆与基体的结合力。   结束语   外表处理能够有用地进步钛及钛合金防爆工具的功能,外表强化技能为钛及钛合金防爆工具供应了更广泛的使用远景,并且有许多新的改性办法与技能赓续涌现。尔后钛及钛合金防爆工具外表处理技能的研讨开展趋势为降低各种外表处理技能的成本外,再开展多种外表处理办法的综合使用。   参考文献   [1]张卫,解念锁.钛及钛合金防爆工具的发展与应用研究[J].科技创新导报,2011,(07).   [2]张利军,常辉,薛祥义.钛及钛合金防爆工具的热加工[J].热加工工艺上海汀澜生物科技有限公司,2013,(02).   [3]戴景杰,谷晓妹,庄蕾.钛及钛合金防爆工具的激光外观改性研究近况[J].电焊机,2010,(11).