1 前言（yán）

      隨著（zhe）各類動力係統上鈦合金材料用量（liàng）的不斷增加, 鈦合金（jīn）零部（bù）件在加工過程中的表麵防護, 顯得尤為重要（yào）。鈦合（hé）金有良好（hǎo）的（de）比強度、很高的耐熱性、優良的抗腐蝕性（xìng）和（hé）較低的密度, 已廣（guǎng）泛應用於航空、航天、艦船和化工等（děng）行業中。特別是在動力係統中, 大量采用鈦合（hé）金材料, 對減輕體係的重量, 提高推重比有深（shēn）遠（yuǎn）意義（yì）。

      但是鈦合金也有它的弱（ruò）點:

      ( 1) 鈦合金葉片在機加、拋光時可能造成型麵的燒（shāo）傷、碰撞、劃（huá）傷、壓痕等損傷, 由於鈦合金對表麵損傷（shāng）非常敏感, 表（biǎo）麵完（wán）整性（xìng）的破壞會明顯（xiǎn）降低零件的疲（pí）勞（láo）性能。我國某（mǒu）發動機在台架試車時曾因葉片（piàn）表麵的磨（mó）削（xuē）顆粒物燒傷而導致發動機的失效事故,也曾因轉（zhuǎn）子（zǐ）葉片的葉（yè）尖端麵刀痕過於粗糙而造成葉片折斷;

      ( 2) 因鈦合金抗（kàng）汙染能力差, 與鋁合金（jīn）、鎂合金零件（jiàn）、鍍鎘、鍍鋅的鋼鐵件接觸時（shí）, 易（yì）發（fā）生電化學腐蝕而粘結, 致使緊固件（jiàn）在拆卸時出現滯澀現象;

      ( 3) 鈦合（hé）金的硬度較低, 耐磨性差;

      ( 4) 幾乎所有的鈦合金都對熱鹽應力腐蝕敏感,所以（yǐ）對海洋環境服役的動力係統應該考（kǎo）慮熱鹽腐蝕（shí）, 我國（guó）曾因（yīn）熱鹽應力腐蝕（shí）造成某機壓氣機葉片斷裂事故;

      ( 5) 由銀的氯化物引起的鈦合金銀脆( 像鈦合金存在氫脆、鎘脆一（yī）樣) 也是造成盤、葉（yè）片（piàn）斷裂原因之一。在葉片的榫頭和榫槽處鍍（dù）銀, 以提高鈦合金表麵的耐磨性（xìng）的方法對於海洋環境下服役的動力係統, 是不可取的;

      ( 6) 鈦合金在一定溫度、壓力、氣流速度以及（jí）摩擦時有發（fā）生燃燒的傾向, 幾乎各國（guó）都有因（yīn）為“ 鈦火”,導致飛行事故, 發（fā）動機在運行時, 零件之間的（de）相互高速（sù）摩擦、發動機吸入的異物、脫落的螺栓、螺帽、銷子等之間的摩擦、轉子偏心運轉引起葉（yè）片與機匣之（zhī）間的磨擦（cā）都會引起鈦合金的零件（jiàn）的燃燒, 繼而引起燒毀整個（gè）發動（dòng）機。某動力係統的“鈦（tài）火”曾經是該機返修率頻繁的最主要原因。因此抗燃燒鈦合金就（jiù）在這種形勢下提出並得到研發和應用。

      上述鈦合金的種種弱點, 都引發了動力係統在運行過程（chéng）中的嚴（yán）重（chóng）事故。因此, 鈦合金（jīn）零（líng）部件在加工、裝（zhuāng）配、運輸等過程中的表麵防護十分重（chóng）要。

      2 鈦合金（jīn）在（zài）機械加工過程中的（de）防護要求

      (1) 鈦合金零件在切（qiē）削（xuē）加工時應采用剛性好的機床、刀具, 振動（dòng）小、剛性強的專用工裝。鈦合金零件專用工裝不（bú）允許（xǔ）有鍍鋅、鍍鎘等活潑金（jīn）屬鍍層, 以防止鈦合金零件因電化學腐蝕而發（fā）生與工（gōng）裝的組織交換（huàn）, 同（tóng）時防止鈦合金的鎘脆。選取合適的工裝, 盡量降低鈦合金零部件的加工應力, 避免變形（xíng）。

      (2) 鈦合金加（jiā）工時（shí）, 采用較低切削速度（dù）, 銳利的刀具, 走大刀。但是加（jiā）工過程不準停（tíng）止走刀。同（tóng）時選擇規定的不含鹵化物冷卻液, 防止鈦合金表麵因加工過熱（rè）、發生粘刀（dāo）現象, 導（dǎo）致撕（sī）傷金屬惡化零件表麵的問題。

      發生粘刀主要是由於鈦合金與刀具（jù）材料的化學親和力所致, 采（cǎi）用不含氯化物的（de）冷卻液不但可防止過熱、還能（néng）起到一定的潤滑（huá）效果, 減少撕傷現象, 也可延長刀具的使用壽命。

      (3) 鈦合金（jīn）容易發（fā）生（shēng）冷作硬化, 因此, 切削深度應當超過（guò）前（qián）一（yī）次切削時產生的冷作（zuò）硬化層的厚（hòu）度。刀具應（yīng）兼有抗磨損能力和較高的熱（rè）硬度（dù）。車加工深度, 應由控製車（chē）床、刀具的剛度和零件的夾緊程度來保證。

      ( 4) 鈦合金零件在銑加工時, 推薦使用嵌有硬質合金的高速鋼多刃銑刀, 盤銑刀應采用順銑技術, 當逆向銑加工時, 銑（xǐ）刀穩定性下降一半（bàn）, 使被加工表麵的光潔度會嚴重惡化。

      ( 5) 鈦合金零（líng）件在鑽孔時, 鑽（zuàn）頭（tóu）應采用硬（yìng）質合金或高（gāo）速鋼材料, 采用專用套筒可提高（gāo）鑽頭（tóu）的剛度和耐振性（xìng）。

      ( 6) 鈦（tài）合金（jīn）零件磨加工時（shí）采用碳化（huà）矽型的砂輪（lún）,不允許用氧化鋁型砂輪。使用專用冷卻液) 10% 的亞硝酸鈉水溶液, 可在零件表麵形成一層薄膜, 阻礙被加工的鈦合金零（líng）件表麵與砂輪材料（liào）的相互作用。

      ( 7) 鈦合金零件（jiàn）拋光（guāng）時, 非拋光表麵要用可（kě）剝漆保護( 不準用氯丁橡膠可剝漆) , 以免燒傷。機械拋光時, 宜采用柔性砂帶, 分兩步, 先用較粗的砂帶進行粗化, 再用細（xì）的砂（shā）帶進行（háng）精拋。零件表麵粗糙度Ra [ 1125Lm, 如葉片進、排氣（qì）邊均應縱向拋光3mm- 5mm, 拋光時也（yě）要用上述冷卻液。通常情況下精拋光的餘量為0105mm- 0115mm ; 光飾拋光( 振動光（guāng）飾) 餘量為0101 mm- 0105mm。

      ( 8) 鈦合金零件機加工時要將尖邊倒圓, 推薦（jiàn）不倒角（jiǎo）。

      ( 9) 加工鈦合（hé）金葉片榫頭時, 用（yòng）於精密定位的低熔點合金, 在榫頭（tóu）加工後（hòu）, 低熔點合金( 錫) 鉍、錫)鉍（bì）) 鉛) 鎘) 不得殘（cán）留（liú）在葉片（piàn）上。以防止鈦合金零（líng）件因汙染發（fā）生脆性失效。

      3 鈦合金在熱（rè）處理（lǐ）過程中的表麵防護

      鈦合金的熱處理一（yī）般指退（tuì）火、淬（cuì）火、時效和真空熱處（chù）理。鈦（tài）合金（jīn）零件的真空熱處（chù）理( 真空退火) , 目（mù）的在於除（chú）氫、消除殘餘應力, 利於板材的衝壓、焊接等。鈦合金零組件在進行熱處（chù）理時, 表麵絕對不許有油汙、指印、鹵化（huà）物和低熔點合金( 鋅、錫、鉍、鉛、鎘) 。入（rù）爐前要用2% - 3% 水基清洗劑清洗, 然後（hòu）用蒸餾水或去離子水清洗, 要求去離子水水質為鹵化（huà）物濃度小於50ppm ; 也可以用丙酮、航空（kōng）汽油（yóu）清（qīng）洗, 晾幹。

      熱處（chù）理夾具（jù）通常用不鏽鋼（gāng）或高溫合金製成。夾（jiá）具表麵沒有油汙、水、疏鬆的（de）氧化皮和其它熱（rè）處理時易揮發、易（yì）脫落的物質（zhì）, 與（yǔ）零件接觸部位的清潔度與零件相同。

      鈦合（hé）金熱處理爐的要求: 對於有足夠（gòu）餘（yú）量的毛坯或熱處理溫度低於600 e 時, 可以（yǐ）使用普通熱處理爐（lú）。用普通熱處（chù）理爐處理鈦合金板材後, 允許用堿崩及酸洗的方法去除表麵（miàn）不良覆蓋層( 氧化皮、汙染層等) 。精加工後的零件不允（yǔn）許用普通（tōng）熱處理爐（lú）進行熱處理。

      用處理鋼件的爐子處理鈦合金時, 裝爐前必須（xū）徹底淨化殘留氣氛（fēn）和殘留物。製定（dìng）嚴（yán）格的淨（jìng）化製度, 以防汙染。

      小餘量或無餘量的鈦合金精加工的零件, 熱處理時必須在真空爐（lú）或氬（yà）氣保護下進行。真空熱處理時, 其（qí）真空度不低於01133Pa 。熱處（chù）理後輕微的（de）氧化（huà）皮可以不去除。但不允許有淡紫色、淺藍色和灰色的氧化膜; 若有, 則說明熱處（chù）理時保護得不好, 要到表麵處理車間去除氧化（huà）膜。鈦合金零件不宜用真空釺焊爐進行熱處理。若必須使用（yòng）時, 釺焊爐（lú）必須經過加熱淨化處理。鈦合金熱處理前及熱（rè）處理過程中, 使用的保護性塗料, 不得擅自塗敷, 事先必須經論證並經批準。

      4 鈦合金在衝壓與（yǔ）熱成型中的表麵防護

      鈦合金對缺口和其它表麵缺陷具有極高的敏感（gǎn）性。衝壓前要仔細清理板（bǎn）材毛坯的（de）加工邊緣（yuán）和（hé）表麵缺陷, 降低敏感。經過消除成型應力後（hòu）的毛坯, 單（dān）麵可酸（suān）洗掉0105 mm- 0108 mm, 以清理板材表麵（miàn）。

      鈦（tài）合金板材（cái）在不加熱時, 對變（biàn）形速度敏感, 變形速度比一般碳素鋼慢50% - 60% 。鈦合金冷變型（xíng）時, 發生急（jí）劇強化, 因此需要增加中間退火處理。鈦合金零件熱成型的加熱溫度超過熱處理溫度時, 應重新對鈦合金進行熱處理( 調質（zhì）、調硬（yìng）度) 。鈦（tài）合金零件熱成型時, 要考慮熱處理後A汙染層的去除量。

      5 鈦合金（jīn）在焊接過程中的表（biǎo）麵防護（hù）

      鈦合金零件在焊接前, 焊接表麵要用酸、清洗劑、有機（jī）溶劑和堿性溶液清洗, 去（qù）除鈦合金零件表麵的氧化膜、指印、甲醇殘留（liú）、鹵化物離子殘留。鈦（tài）合金表麵（miàn）脫脂（zhī）除油所（suǒ）用的有機溶劑允許用丙（bǐng）酮或航空洗滌汽（qì）油( 180# 汽（qì）油) , 不能用普通汽油。通常（cháng）以清洗與焊接間隔時間最短為原則, 防止再度汙染。但是組合件不能用酸、堿清洗。

      鈦（tài）合金零部件焊接部位的正反麵均需用氬氣或氦氣保護。焊接要在真空充氬倉（cāng）或局部氬氣（qì）保護下進行（háng）。焊接時現場不能通風, 防止保護性（xìng）的氬氣被吹走。

      鈦合金零部件焊接廠房內環境應清潔, 不能有氣割、電弧焊、砂輪打磨（mó）、壓縮空氣及灰塵和煙塵; 無油汙、無其他物質掉落在焊件上, 防止（zhǐ）焊縫形成針孔。焊接工人要穿潔淨的工作服, 戴棉質手（shǒu）套, 不準赤手觸摸（mō）零件。清理被（bèi）焊件邊緣或拋光時應與焊接工位隔離。

      焊接件焊後要清理焊縫, 清除焊藥。對形狀複雜、截（jié）麵積大的零件, 焊後要進行（háng）退火消除應力（lì）處理, 目的是提高零件的抗應力腐蝕能力（lì）和疲勞（láo）壽（shòu）命及避免開裂。由於鈦合金零部件釺焊溫度達到960 e , 該溫度下, 鈦（tài）合金（jīn）易變（biàn）形, 焊接後必須要進行真空校型熱處理。

      6 鈦合金（jīn）在化學、電化學加工過程中的表麵防護

      ( 1) 關於鈦合金化學加工中的增氫

      氫脆是鐵基（jī）合金、鈦合金零件經（jīng）表麵處理後易於出現的一種缺陷, 主要表現為零件在使用過程中發生斷裂或延遲斷裂。由於零件出（chū）現氫脆後會導致塑性的嚴重降低, 且往往滯後（hòu）發生, 所以氫（qīng）脆帶來（lái）的影響一般不易事先檢出（chū）, 其後果是十分嚴重甚至是災難性的。因此, 在鈦合金零件的表麵處理過程中防止過量吸氫以及處理後（hòu）及時除氫是非常重要的。目前隻能從控製零件生產過（guò）程, 減少吸氫和（hé）電鍍後除氫兩方麵來考慮減（jiǎn）少零件氫脆失效。

      ( 2) 關於鈦合金件氫含（hán）量的控製

      鈦合金零（líng）件在表麵處理前, 如化學銑削（xuē）、電鍍、清除汙染、酸洗、腐蝕檢查時, 氫含量要求小（xiǎo）於（yú）80ppm; 原材料氫含量超過120ppm 要先進行真空除氫後再投料加工; 因此有必要了解表麵處理時鈦合金的增氫情（qíng）況。加工過程必須提供代（dài）表的零件狀態、相同加工過程的定氫試樣和前（qián）工序的氫含量報告。無（wú）定氫試樣和前工序氫含量報告（gào）的零件, 以及氫含量超過120ppm 零件, 不允許進（jìn）入下（xià）工序（xù）。

      ( 3) 加工到精度要求的鈦合金零件要真空除氫（qīng）完（wán）成化學加工（gōng）工序後的鈦合金零件, 必須測定氫含量, 氫（qīng）含量超過規定值（zhí）的應進行真空除氫處理（lǐ）。

      ( 4) 鈦合金電鍍前需要吹（chuī）砂處理

      鈦合金電（diàn）鍍前處理（lǐ）至關重要, 為了提高鈦合金（jīn）零件鍍層的結合力（lì）, 要在允許的範圍內粗化表麵)濕吹（chuī）砂, 但（dàn）是陽極氧化、腐蝕檢查冶金缺陷、化銑等不（bú）用吹砂粗化表（biǎo）麵。

      ( 5) 鈦合金（jīn）零件鍍前的除油和活化處理（lǐ）

      有機溶劑除油: 隻允許用丙酮或航空汽（qì）油( 保（bǎo）證不含氯離（lí）子) , 決不（bú）允許用鹵代烴) ) ) 三氯乙烯, 三氯乙烷等。另外, 也不能用氯丁橡膠可剝漆絕（jué）緣。化學除油: 鈦（tài）合金零件在表麵（miàn）處理前隻允許（xǔ）進行化學除油, 且溫度不能超過75 e 。溫度高（gāo）, 零件會出（chū）現氧化色, 影響鍍（dù）層結合（hé）力。鈦合金不允許用電化學方法電解（jiě）除（chú）油, 避免陰極除油時零件增氫, 陽極除油時表麵氧化及滲氧。活化: 鈦合金零件電鍍前（qián）, 必須去除表麵自然氧化（huà）膜, 製備新鮮表麵, 並立即施（shī）鍍。活化采（cǎi）用不同的組合（hé）酸。
 

      ( 6) 鈦合金零件溶液處（chù）理後的幹燥處理鈦合金成品（pǐn）件經過溶（róng）液處理（lǐ）後幹燥時, 推薦采用電吹風( 冷風) 吹幹, 或110 e 烘箱（xiāng）鼓風烘幹。原則上不允許用壓縮空氣（qì）吹幹, 因壓縮空氣可能清潔程度不夠。

      ( 7) 鈦合金表麵低熔點合（hé）金清理的要求（qiú）

      采用低熔點合金（jīn）定位加工完形狀不規則零件時, 在用物理方法清（qīng）除了低熔點合金塊（kuài）後, 允許采用水蒸（zhēng）氣吹、熱水煮等物理的方法, 清除零部件上目視可見的低熔點合金微粒（lì）, 同時還要（yào）求必須將零件表麵殘留的痕跡量低熔點合金徹底清理。

      這主要是（shì）因為低熔點合金熔化後會向鈦合金基體裏擴散, 特別（bié）是受熱時, 特別是原子半徑較小的外來原子向（xiàng）基體位錯處的晶間擴（kuò）散、聚集的速度（dù）更快,因而會在基體上產生疲勞（láo）源, 引起鈦合金零件的脆性疲勞（láo）斷裂, 避免低熔點合金對鈦合（hé）金零件的汙（wū）染造成的失效後果。低（dī）熔點合金澆鑄的生產現場要（yào）加強管（guǎn）理, 提高對低熔點合金危害性的（de）認識。帶（dài）有低熔點合金的零件要放在（zài）指定的周轉箱（xiāng）內, 箱上要有“汙染”標識。去（qù）除汙染（rǎn）後的零件要存放（fàng）在幹淨( 絕對無低熔點合金汙染) 的, 有“無汙染”標識的周轉箱內。確保除完汙染的零件不會（huì）再一次接觸到低熔點合金。低熔點合金的存放應有明確的標識（shí）; 澆注（zhù）低熔點合金的（de）容器、夾具、工（gōng）具、刀具等被（bèi）汙染（rǎn）用具, 要（yào）有標識。

      ( 8) 鈦合金表麵標記與標印過程

      鈦合金零件在分解、裝配零（líng）組件時, 推薦拴標簽或無鉛彩（cǎi）筆標記。事後要用航（háng）空汽油（yóu）或丙酮擦掉。禁止（zhǐ）使用普通的紅藍鉛筆或其他未被批準的彩筆（bǐ）標記; 鈦合金（jīn）成品（pǐn）件允許采用電化（huà）學（xué）標印, 但不允許采用電筆( 振動) 標印。

      ( 9) 鈦合金件化學處理後的防護

      鈦合金件化學處理後, 對表麵沒有進（jìn）行任何塗敷層防護的零件, 化學處理後應認真清洗, 最（zuì）後（hòu）必須（xū）經（jīng）過蒸餾水清洗吹幹, 表麵不允許有殘留的指印、甲醇、鹵化物等汙物（wù）。

      7 鈦合金在（zài）裝配試車中的（de）表麵防護

      ( 1) 分解裝配使（shǐ）用的工具要求

      鈦合金零件在分解裝配時, 不允許使（shǐ）用鍍鋅、鍍鎘工具（jù）, 以免鋅、鎘粘在零（líng）件上。分（fèn）解、裝配、較正（zhèng）或（huò）敲擊時不準用銅質錘、芯棒敲擊, 以（yǐ）免粘（zhān）銅。裝配人員, 必須配戴幹淨的棉質細沙手套。

      ( 2) 分解、裝配需要加（jiā）溫時的要求

      分解、裝配需要加（jiā）溫時, 有鈦合金材料的, 加溫前應將零組件清（qīng）洗幹（gàn）淨, 清洗液及漂洗水中的鹵化物含量≤ 50ppm。其（qí）加熱溫度不允許超過260 e 。

      ( 3) 鈦合金零件裝配前要徹底清洗

      裝配前, 鈦（tài）合（hé）金（jīn）零件要徹（chè）底清洗, 清（qīng）洗用的有機溶劑為丙（bǐng）酮、丁酮或航（háng）空汽油。不（bú）允許用甲醇、含甲醇的乙醇、甲基鹵化物、三氯乙烯、高氯乙烯、三氯甲烷、四氯（lǜ）化碳、氟裏昂等。清洗用水質要求電阻率小於5000081cm2, 洗後立即在80 e - 110 e 控（kòng）溫鼓風箱烘幹, 或用電吹風( 冷風) 吹幹。

      8 鈦合金零件檢驗時的表麵防護

      檢驗員應戴棉質細紗手（shǒu）套。鈦合金（jīn）零件交檢時, 不允許有手（shǒu）印（yìn）、水印、鉛筆印、蠟筆印、粉筆印、汙物及外（wài）來物, 否則檢驗員（yuán）可以拒收。熒光檢查前用丙酮或含2% - 3% 水基清洗劑進行清（qīng）洗, 最後用去離子水清洗。

      9 運輸和儲存的防護要（yào）求

      機加工的零件、板材（cái）、坯料及成品鈦合金（jīn）件在（zài）運輸和儲存中避免缺（quē）口、碰傷、劃痕, 避免手印。在搬（bān）運、裝卸過程一（yī）定要有包裝保護。

      在製造、運輸和（hé）貯存過（guò）程嚴禁酸、堿等腐蝕性物質、灰（huī）塵和油汙落到鈦合金零組件上。鈦合金零件在製（zhì）造、搬運與儲存過程中禁止與鎘、鉛、錫、鋅、鎂、鈀等（děng）直接（jiē）接（jiē）觸, 防止低熔點合金汙染和發生（shēng）電化學接觸腐蝕。

      鈦合金零組件嚴禁（jìn）與高濃度的氫氣、氧氣、氮氣、二（èr）氧（yǎng）化碳氣氛接觸。嚴（yán）禁與甲（jiǎ）醇、鹵化物類物質接觸。

      10 鈦合金零件的封存包裝

      清洗吹幹後的鈦合金零件封存包裝時, 要用（yòng）幹淨（jìng）紗布手套接觸（chù）包裝零件。

      鈦合金成品件, 允許用中性羊皮（pí）紙、牛皮紙、聚乙烯塑料包裝。

      鈦合金成品件, 不允許油封, 不允（yǔn）許用蠟紙、聚氯乙（yǐ）烯塑料包裝, 以防接觸腐蝕。

      鈦合（hé）金成品件禁止與含硫、含（hán）氯包裝紙或蠟（là）紙接觸。