1 前言（yán）

      隨著各類動力係（xì）統上（shàng）鈦（tài）合（hé）金材料用量的不斷增加, 鈦合金零部件在（zài）加工過程中的表麵防護, 顯得尤為重要。鈦合金有良好的比強度（dù）、很高的耐熱性、優良的抗腐蝕性和較低的密度（dù）, 已廣泛應用（yòng）於（yú）航空、航天、艦船和化工等行業中。特別是在動力係統（tǒng）中, 大量采用鈦合金材料, 對減輕體係的重量, 提高推重比（bǐ）有深遠意義。

      但是鈦合金也有它的（de）弱點:

      ( 1) 鈦合金葉片在機加（jiā）、拋（pāo）光時可能造成型麵的燒傷、碰撞、劃傷、壓痕等損傷, 由於鈦合金對表麵損傷非常敏（mǐn）感, 表麵完整性的破（pò）壞（huài）會明顯降低零件的疲（pí）勞性能。我國某發動（dòng）機在台架試車時曾因（yīn）葉片（piàn）表麵的磨削顆粒物燒傷而導致發動機的失效事故,也（yě）曾因轉子葉（yè）片的葉尖端麵刀痕過於粗糙而造成葉（yè）片折斷;

      ( 2) 因鈦（tài）合金（jīn）抗（kàng）汙染能力差, 與鋁合金、鎂合金零件、鍍鎘、鍍（dù）鋅的鋼鐵件接觸時, 易發生電化（huà）學腐蝕而粘結, 致使緊固件在（zài）拆卸時出現滯澀（sè）現象;

      ( 3) 鈦合金的（de）硬度較低, 耐磨性差;

      ( 4) 幾乎所（suǒ）有的鈦合金都對熱鹽（yán）應力（lì）腐蝕敏感,所以對（duì）海（hǎi）洋環境服役的動力（lì）係（xì）統應該考慮熱鹽腐蝕（shí）, 我國曾因熱（rè）鹽應力腐蝕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（hé）金存在氫脆、鎘脆一樣) 也是造成盤、葉片斷裂原（yuán）因之一。在葉片的榫頭和榫槽處鍍銀, 以提高鈦合金表麵的耐（nài）磨性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（yī）定溫度、壓力、氣流速度以及摩擦時有發生燃燒的傾向, 幾乎各國都有（yǒu）因為“ 鈦火”,導致飛行事故, 發動機（jī）在運行（háng）時, 零件之間的相互高速摩擦、發動機吸（xī）入的異物、脫落的螺栓、螺帽、銷子（zǐ）等之（zhī）間的摩擦、轉子（zǐ）偏心運（yùn）轉引起葉（yè）片與機匣之間的磨擦都會引（yǐn）起鈦合金的零件（jiàn）的燃燒, 繼而引起燒毀整個發（fā）動機。某動力係統的“鈦火”曾（céng）經是該機返修率頻繁的最主要原因。因此抗燃燒鈦合金就在這種（zhǒng）形勢下提（tí）出並得到（dào）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中的嚴重事故。因（yīn）此, 鈦合金零部件在加工、裝配、運輸等過程中（zhōng）的表麵防護十分重要。

      2 鈦合金在機械加工過程中（zhōng）的（de）防護要求（qiú）

      (1) 鈦合金零件在切削加工（gōng）時應采用剛性好的機床、刀具, 振動小、剛性強（qiáng）的專用工裝。鈦（tài）合金零件專用工裝不允許（xǔ）有鍍鋅（xīn）、鍍鎘等活（huó）潑金（jīn）屬鍍層, 以防止鈦合金零件因電化學腐蝕而（ér）發生與工裝的組（zǔ）織交換（huàn）, 同時防止鈦（tài）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。

      (2) 鈦合金加工時, 采用較低切削（xuē）速度, 銳利（lì）的刀具, 走大（dà）刀。但是加工過程不準（zhǔn）停止（zhǐ）走刀。同時選擇規定的不含鹵（lǔ）化物冷卻（què）液, 防止鈦合金表麵因加工過熱、發生粘刀現象, 導致撕傷金屬惡化零件表麵的（de）問題。

      發生粘刀（dāo）主要是由於鈦合（hé）金與刀具（jù）材（cái）料（liào）的化學（xué）親和力所致, 采用（yòng）不含氯（lǜ）化物的冷卻液（yè）不（bú）但可防止過（guò）熱、還能（néng）起到一定的潤（rùn）滑效果, 減少撕傷現（xiàn）象, 也（yě）可延長刀具的使用壽命。

      (3) 鈦合金容易（yì）發（fā）生冷作硬（yìng）化, 因此, 切（qiē）削深度應當超過前一次切（qiē）削時產生的冷（lěng）作硬化層的厚（hòu）度。刀具應兼有抗磨損能力和（hé）較高的（de）熱硬度。車加工深度, 應由控製車床、刀具的剛度和零件的夾緊程（chéng）度（dù）來保證。

      ( 4) 鈦合金零件在銑加工時, 推薦（jiàn）使用嵌有（yǒu）硬質合（hé）金的高速鋼多刃銑刀（dāo）, 盤銑刀應采用（yòng）順銑技術, 當逆向銑加工時, 銑刀穩定性下降（jiàng）一（yī）半, 使被加工（gōng）表麵的光潔度會嚴重惡化。

      ( 5) 鈦合金零件（jiàn）在（zài）鑽孔（kǒng）時, 鑽頭應采（cǎi）用硬質合金或高速鋼材料（liào）, 采（cǎi）用專用套筒可提高（gāo）鑽頭的剛度和耐振性。

      ( 6) 鈦合金零件磨加工時采用碳化矽型的（de）砂輪,不允許用氧（yǎng）化鋁型砂輪。使（shǐ）用專用冷卻液（yè）) 10% 的亞硝酸鈉水溶液, 可在零件表麵形（xíng）成（chéng）一層薄膜, 阻礙被加工的（de）鈦合（hé）金零件表麵與砂（shā）輪材（cái）料（liào）的相（xiàng）互作用。

      ( 7) 鈦合（hé）金零件拋光時, 非拋光（guāng）表麵要用可剝漆保（bǎo）護（hù）( 不準用氯丁橡膠（jiāo）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（huà）, 再用細的砂（shā）帶進行精拋。零件表麵粗糙度Ra [ 1125Lm, 如葉片進、排氣邊均應縱向拋光（guāng）3mm- 5mm, 拋光時也要用上述冷卻液。通常情況下精（jīng）拋光的餘量為0105mm- 0115mm ; 光飾拋（pāo）光( 振（zhèn）動（dòng）光飾) 餘量為0101 mm- 0105mm。

      ( 8) 鈦合金零（líng）件（jiàn）機加工時要將尖邊倒圓（yuán）, 推（tuī）薦不倒角。

      ( 9) 加工鈦合金葉片榫頭（tóu）時, 用於精密定位的（de）低（dī）熔點合金, 在榫頭加工後, 低熔點合金( 錫) 鉍、錫（xī）)鉍) 鉛) 鎘) 不得殘留在葉片上。以（yǐ）防止鈦合金零（líng）件因汙染（rǎn）發生脆性失效。

      3 鈦合金在熱處理過程中的表（biǎo）麵防護

      鈦（tài）合金的熱處理一般（bān）指退火、淬（cuì）火（huǒ）、時效和真空熱處理。鈦合金零件的真空熱處理( 真空退火) , 目的在於除氫（qīng）、消除殘餘應力（lì）, 利於板材的衝壓、焊接等。鈦合金零組件在進行熱處理時, 表麵絕對不許有油汙（wū）、指（zhǐ）印、鹵化物（wù）和低熔點合金( 鋅、錫、鉍、鉛、鎘) 。入爐前要用2% - 3% 水基清洗劑清洗, 然後用蒸餾水或去離子水清洗, 要求去離子水水質為鹵化物濃度小於50ppm ; 也可以用丙酮、航空汽（qì）油清洗, 晾幹。

      熱處理夾具通常（cháng）用不鏽鋼或高溫合金製（zhì）成。夾（jiá）具表麵沒（méi）有油汙、水、疏（shū）鬆的氧化皮和其它熱處理時易揮發（fā）、易脫落的物質, 與零件接觸部位的清（qīng）潔度與零件（jiàn）相同。

      鈦合金熱處理（lǐ）爐的要求: 對於有足夠餘量（liàng）的毛坯或熱處理溫度低於600 e 時（shí）, 可以使用普（pǔ）通熱處（chù）理爐。用普通熱處理爐處理鈦合金板（bǎn）材後, 允許用堿（jiǎn）崩及酸洗（xǐ）的方法去除表麵不良覆蓋（gài）層( 氧化皮、汙染層等) 。精加工後的零件不允許用普（pǔ）通熱處理爐進行熱處（chù）理。

      用（yòng）處理鋼件的爐子處理鈦合金時, 裝爐前必須徹底淨化殘留氣氛和殘留物。製定嚴格的淨化製度, 以防汙染。

      小（xiǎo）餘量或無餘量的鈦合（hé）金精加工的零件, 熱處理時必須在真空爐或氬（yà）氣保護下進行。真空熱（rè）處理時, 其真空度不低（dī）於01133Pa 。熱（rè）處理後輕微的氧化皮可以不去除。但不允許有（yǒu）淡紫色、淺藍色和灰色的氧化膜; 若有, 則（zé）說（shuō）明熱處理時保護得不好, 要到表麵處理（lǐ）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（ruò）必須使（shǐ）用（yòng）時, 釺焊爐必須經過加熱淨化處理。鈦合金熱（rè）處理前及熱處理過程中, 使用的保護性塗料, 不得擅自塗敷, 事先必須經（jīng）論證並（bìng）經批準（zhǔn）。

      4 鈦合金在衝壓與熱成型中的表麵防護

      鈦合金對（duì）缺口和其它表麵缺陷具有極高的敏感性。衝壓前要仔細清理板材毛坯的加工邊緣和表麵（miàn）缺陷, 降低（dī）敏感（gǎn）。經過消除成型應力後的毛坯, 單麵可酸洗掉（diào）0105 mm- 0108 mm, 以清理板材表麵。

      鈦合（hé）金板材（cái）在不加熱時, 對（duì）變形速度敏感, 變形速度比一般碳素鋼慢50% - 60% 。鈦合金冷變型時（shí）, 發生急劇強化, 因此（cǐ）需要增（zēng）加（jiā）中間退（tuì）火處理。鈦合金零件熱成型的加熱溫度超（chāo）過熱處理溫度時, 應重新對鈦（tài）合金進行熱處理( 調質（zhì）、調硬（yìng）度（dù）) 。鈦合金（jīn）零件熱成型時, 要考慮熱處理後A汙染層的（de）去除量。

      5 鈦合金在焊接過程中的表麵防護

      鈦合金零（líng）件在焊接前, 焊（hàn）接表麵要用（yòng）酸、清洗劑、有機溶劑和堿性溶液清洗, 去除鈦合金零件表麵的氧化膜、指印、甲醇（chún）殘留、鹵化物離（lí）子（zǐ）殘留。鈦（tài）合金表麵脫脂除油所用（yòng）的有機溶劑允許用丙酮或航空洗滌汽油( 180# 汽油（yóu）) , 不能用普（pǔ）通汽油。通常（cháng）以清洗與焊接（jiē）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（xǐ）。

      鈦合金（jīn）零部件（jiàn）焊接部位（wèi）的正反麵均需用氬氣（qì）或氦氣保護（hù）。焊接（jiē）要在真空充氬倉或局部氬氣保護下進行。焊（hàn）接時現場不能通風, 防止保護（hù）性的氬氣被吹（chuī）走。

      鈦（tài）合金零部件焊接（jiē）廠房內環境應清潔（jié）, 不能有氣割（gē）、電弧焊、砂輪打磨、壓縮空（kōng）氣及灰塵和煙塵; 無油汙、無（wú）其他物質掉落（luò）在焊（hàn）件上, 防止焊縫形成針孔（kǒng）。焊接工人要穿潔淨的工作服, 戴棉質手（shǒu）套, 不準（zhǔn）赤手觸摸零（líng）件。清理被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（féng）, 清除焊藥。對形狀複雜、截麵（miàn）積大的零件, 焊後要進行退火消除應力處理, 目的是提高零件的抗應力腐蝕（shí）能（néng）力和疲勞壽命及避免（miǎn）開裂。由於鈦合金零部件釺焊溫度達到960 e , 該溫度下, 鈦合金易（yì）變形, 焊接後必須要進行真空校型熱（rè）處理。

      6 鈦合金（jīn）在化學、電化（huà）學加工過程中（zhōng）的表麵防護

      ( 1) 關於鈦合金化學（xué）加工中的增氫

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

      ( 2) 關於鈦（tài）合金件氫含量的控製（zhì）

      鈦合金零件在表麵處理前, 如化學銑削、電鍍、清除汙染、酸洗、腐蝕檢查時, 氫含量要求小於80ppm; 原材料氫含量超過（guò）120ppm 要先進（jìn）行真空除（chú）氫後再（zài）投料加工; 因此有必（bì）要了解表麵處理時鈦合金的增氫情況。加工過程必須提供代表的零件狀態、相同加工過程的定氫試樣和前工序的（de）氫含量報告。無（wú）定氫試（shì）樣和前工序氫含量報告的零件, 以及氫含量（liàng）超過120ppm 零（líng）件, 不（bú）允許（xǔ）進入下工序。

      ( 3) 加工到精度（dù）要求的鈦合金零件要真空除氫完成（chéng）化學加工工（gōng）序後的鈦合金（jīn）零件, 必須測定（dìng）氫含量, 氫含量（liàng）超過規定值的應進行真空除氫處理。

      ( 4) 鈦合金電鍍前需要吹砂處理

      鈦合（hé）金電鍍前處理至（zhì）關重要（yào）, 為了提高（gāo）鈦合金零件鍍層的結合力, 要在允許的（de）範圍內粗化表麵)濕吹砂, 但是陽極氧化、腐蝕檢（jiǎn）查冶金缺陷、化銑等不用吹砂粗化表（biǎo）麵（miàn）。

      ( 5) 鈦合金零件鍍前的除油和活化處理

      有（yǒu）機溶劑除油: 隻允許用丙酮或航（háng）空汽油( 保證不含氯離子（zǐ）) , 決不允許用鹵代烴) ) ) 三氯乙烯, 三氯乙烷（wán）等。另外, 也不能用氯丁橡膠可剝漆絕緣。化學除油: 鈦合（hé）金零件在表麵（miàn）處理（lǐ）前（qián）隻允許進行化學除油（yóu）, 且（qiě）溫度不能超過75 e 。溫度高, 零件會出現氧化色, 影響鍍層結合（hé）力（lì）。鈦合金不允許用電化學（xué）方法電解除油（yóu）, 避免陰極除（chú）油時零件增氫, 陽極除油時表麵氧化及滲氧。活化: 鈦合金（jīn）零件電鍍前, 必（bì）須去除表麵自然氧化（huà）膜, 製備新鮮表麵, 並立即施鍍。活化采用不同的組合酸。
 

      ( 6) 鈦合金零件（jiàn）溶（róng）液處理後的幹燥（zào）處理鈦（tài）合金成品件經過溶液處（chù）理後幹燥時, 推（tuī）薦采用電吹（chuī）風( 冷（lěng）風) 吹幹, 或110 e 烘箱鼓風烘幹。原則上不允許用壓（yā）縮空氣吹幹（gàn）, 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

      采用（yòng）低熔點合金定位（wèi）加工（gōng）完形狀不規則零件時（shí）, 在用物理方法清除了（le）低熔點合金塊後, 允（yǔn）許采用水蒸氣吹、熱水煮等物理的方法, 清除零部件上目視可見的低熔（róng）點合金（jīn）微粒, 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（chè）底清（qīng）理（lǐ）。

      這主要是因為低熔點合金熔化後會向鈦合金基體（tǐ）裏擴散, 特別是受熱時, 特（tè）別是原子半徑較小的外來原子向（xiàng）基體位錯處（chù）的晶間擴散、聚集的速度（dù）更快,因而會在基體上產生疲勞源, 引起鈦合金零件的脆性疲勞斷裂, 避免低熔點（diǎn）合金對（duì）鈦合金零件的汙染造成的失效後果。低熔點合金澆鑄的生產現場要加強管理, 提高對低熔點合金危害性的認識。帶有低熔點合金（jīn）的零件要放在指定的（de）周轉箱內, 箱上要有“汙染”標（biāo）識。去除汙染後的（de）零件要存放在幹淨( 絕對無低熔點合金汙染（rǎn）) 的, 有“無汙染”標識的周轉箱（xiāng）內。確保除完汙染的零（líng）件不會再一次（cì）接觸到低熔點合金。低熔點合金的存（cún）放應有（yǒu）明確的標識; 澆注低熔點合金的容器、夾具、工具、刀具等被汙染用具, 要（yào）有標識。

      ( 8) 鈦合金表麵標記與標（biāo）印過程

      鈦合金零件在分解、裝配零組件時, 推薦（jiàn）拴標簽（qiān）或無鉛彩（cǎi）筆（bǐ）標記。事後（hòu）要用航空汽油或丙酮擦（cā）掉。禁止（zhǐ）使用普通的紅藍鉛筆或其他未被批準的彩筆標記; 鈦合金成品件允許采用電化學標印, 但不（bú）允許采用電筆( 振動) 標印。

      ( 9) 鈦合金（jīn）件化學處理後的防護

      鈦合金件化學處理後, 對表麵（miàn）沒（méi）有進行（háng）任何塗敷層防護的零件, 化學（xué）處理後應認真清洗, 最後必須經過蒸（zhēng）餾水清洗吹幹, 表麵不允許有殘留的指印、甲醇、鹵（lǔ）化物等汙物。

      7 鈦合金在裝配試車中的表麵防護（hù）

      ( 1) 分解裝配使用的工具要求

      鈦合金零件在分解裝配時, 不允許使用鍍鋅、鍍鎘工具, 以免鋅、鎘粘在零件上。分解、裝配（pèi）、較正或敲（qiāo）擊時不準（zhǔn）用銅（tóng）質錘、芯棒敲擊, 以免粘銅。裝配人員, 必須配戴幹淨的棉質細沙（shā）手套。

      ( 2) 分解、裝配需要加溫時的要（yào）求

      分解、裝配需要加溫時, 有鈦合金材料的, 加溫前應將（jiāng）零組件清洗幹淨, 清洗（xǐ）液及漂（piāo）洗水（shuǐ）中的鹵化物（wù）含量≤ 50ppm。其加熱溫度不允許超過260 e 。

      ( 3) 鈦合金（jīn）零件裝（zhuāng）配前（qián）要徹（chè）底清洗（xǐ）

      裝配前, 鈦合金零件要徹底清洗, 清（qīng）洗用的有機溶劑（jì）為丙酮、丁酮或航空汽油。不允許（xǔ）用甲醇、含甲醇的（de）乙醇、甲基鹵化物、三氯乙烯、高氯乙烯、三氯甲烷、四氯化碳、氟裏昂等。清洗用水質（zhì）要求電阻率小於5000081cm2, 洗（xǐ）後立即（jí）在80 e - 110 e 控溫鼓風箱（xiāng）烘幹, 或用電吹風( 冷風) 吹（chuī）幹。

      8 鈦合金零件檢驗時（shí）的表麵防護

      檢驗員應戴棉質細紗手（shǒu）套。鈦合金零件交（jiāo）檢時, 不允許有（yǒu）手印、水（shuǐ）印（yìn）、鉛筆印、蠟筆印、粉筆（bǐ）印、汙物及（jí）外來物（wù）, 否則檢驗員可以拒收。熒光檢查前用丙酮或含2% - 3% 水基清洗劑進行清洗, 最後用（yòng）去離（lí）子水清（qīng）洗（xǐ）。

      9 運輸和儲存的防護要求

      機加工的零件、板材、坯料（liào）及成品鈦合金件在運輸和儲存中避免缺口、碰（pèng）傷、劃痕, 避免手印（yìn）。在搬運、裝卸過（guò）程一定要有包裝保（bǎo）護。

      在製造、運輸和貯存過程嚴禁酸、堿等腐蝕性物質、灰塵和油汙落（luò）到鈦合金零（líng）組件（jiàn）上。鈦（tài）合金零件在製造、搬（bān）運與儲存過程中禁止與鎘、鉛（qiān）、錫、鋅、鎂、鈀等直接接（jiē）觸, 防止低熔點合金汙染和發生電（diàn）化學接（jiē）觸腐蝕。

      鈦合金零組件嚴禁與（yǔ）高濃（nóng）度的（de）氫氣、氧氣、氮氣、二氧（yǎng）化碳氣（qì）氛接觸。嚴（yán）禁與甲醇、鹵化物類（lèi）物質接觸。

      10 鈦合金零件（jiàn）的封存包（bāo）裝

      清洗吹幹後的鈦合金（jīn）零件封存包裝時, 要用幹淨紗布手套接觸包裝零件。

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

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

      鈦合金（jīn）成品件禁止（zhǐ）與含硫、含氯包裝紙或（huò）蠟紙接觸。