[發明專利]鈦合金精鑄熔煉方法

有效

• 申請號: 200710157716.2
• 申請日: 2007-10-25
• 公開（公告）號: CN101143381A
• 公開（公告）日: 2008-03-19
• 發明（設計）人: 于長鯤;張令建
• 申請（專利權）人: 大連金煤閥門有限公司
• 主分類號: B22C9/04
• 分類號: B22C9/04;B22D21/00
• 代理公司: 大連科技專利代理有限責任公司
• 代理人: 于忠晶

所屬技術領域：

本發明涉及鈦合金加工方法。

背景技術：

隨著高附加值船的建造，鈦合金閥門大量應用于船舶上，另外航空等也需大量鈦合金，由于鈦合金的活性太強，它能與氧氮氫、硅、碳進行反應，能與各種酸和各種氧化物起反應，如：Si02、Mgo等，所以鈦和鈦合金逐漸的生產從制殼、熔煉及澆注都帶來極大的難度。目前鈦合金多采用倒坯、熔煉后采用塻具煅鑄，熔煉煅鑄過程復雜，工藝條件不理想，熔煉設備都采用真空自耗電極電弧凝殼爐，但它用的自耗電極的制造非常麻煩，第二鈦液的過熱度提高受限制，不能使用廢料、回爐料和鈦屑。因此我們選定使用水冷銅坩堝感應凝殼爐，這種熔煉方法成為ISM法；熔煉使用70％好料、30％回爐料，這種熔煉法不用制備自耗電極，安全操作可靠。鑄件毛坯制造難度很大，合金性能欠佳等。影響了鈦合金的應用。

發明內容：

本發明的目的是克服上述不足問題，提供一種鈦合金精鑄熔煉方法，工藝簡單，條件優化，產品性能佳。

本發明為實現上述目的所采用的技術方案是：鈦合金精鑄熔煉方法，主要為蠟模后進行制殼、再經脫蠟、制殼培燒、澆注及后處理步驟：

其中制殼培燒：采用耐火硅溶膠涂料層制殼，耐火填料為95％氧化釔和5％氧化鋯混合物粉末，在嚴禁強制通風干燥條件下采用電熔ZrO₂涂掛第一、二層，在涂掛二層時沾硅溶膠強化處理后再沾涂料和撒砂；然后在強制進行通風條件下進行三層以上涂掛，三層開始采用莫來石粉硅溶膠涂料，撒砂莫來石砂；四層開始撒砂粒度較大莫來石砂，三層開始使用的莫來石粉硅溶膠涂料的粘度均采用19-23秒，按6層半-8層半制殼；

熔煉和澆注：采用水冷銅坩堝感應凝殼爐熔煉，熔煉使用70％好料、30％回爐料，真空度達到6.65-0.665Pa時開始熔煉，當鈦液溫度達到澆注要求后，立即開動離心轉盤調轉速到所有值，整個澆注過程在3-5秒鐘內完成，澆注完鈦液后立即將坩堝恢復到原位，鑄件澆完在爐內冷卻至400℃以下，制得鈦合金精密鑄造件。

所述鈦合金精密鑄造件后處理：包括切割和清理，采用氧—乙炔火焰切割或砂輪切割均可，清除澆口殘余，精整鑄件外形，精整好，檢查合格后的鑄件在溫度500℃-700℃，恒溫時間0.5-3.0小時下進行退火處理。后處理還包括噴砂和酸洗，噴砂或拋丸后進行酸洗，其腐蝕率一般為0.005-0.007mm/min去除量一般為幾十分之一密耳(1密耳＝2.54×10mm)，酸洗后高壓水沖洗殘酸，在100℃-120℃的熱空氣中干燥。

所述后處理采用的酸液為硝酸(濃)∶氫氧化酸＝15∶1重量比配制的酸液。

所述酸液為33.2％硝酸，1.6％氫氟酸，65.2％水耳酸混合液，(硝酸規格65％HN03，氫氟酸40％HF)。

所述鈦合金為航空和航天鑄件，須進行熱等靜壓處理，處理溫度850±14℃，熱等靜壓100-120?Mpa，爐內處理時間2-5小時。

所述鈦合金為球閥用鈦合金。

所述層制殼表面涂料所加活性劑和消泡劑按10kg，硅溶膠加16m1烷基磺酸鈉，消泡劑正辛醇按涂料總量的萬分之五加即可。制殼溫度為26℃±1℃。

所述三層以上強制通風風速以8米/秒為宜。

所述硅溶膠：Si02＝30％PH＝10平均粒度8μm平均表面積275m²/，1.214g/cm³，粘度：小于10CP(1CP＝10^-3)Pa.S)Na20＝0.70％。

所述耐火填料為95％氧化釔和5％氧化鋯混合經過電熔加工，然后粉碎成325目的粉末。

所述耐火硅溶膠涂料中加入基離子源調PH值到PH≥11。

所述涂料的粘度36～42秒。

所述熔煉和澆注鑄件澆完在爐內充氬氣加速鑄件冷卻至400℃以下。本發明鈦合金加工方法簡單合理，工藝條件易控制，制殼耐火填料采95％氧化釔和5％氧化鋯加在一起經過電熔加工，然后粉碎成325目的粉，這種涂料不會發生氧化釔水化反應。氧化釔—硅溶膠涂料，當PH<11時，該涂料容易發生膠凝，因此需加一定量的基離子源將涂料的PH值調到PH≥11，這樣的涂料可以保證6天或更長時間不膠凝。