前言
鈦合金絲材擠壓在軍工、航空和航天等領(lǐng)域是一種重要的成形方法，由于在加工過程中摩擦、擠壓力大，極易產(chǎn)生粘結(jié)、剝塊、壓坑、裂紋和劃傷，結(jié)果產(chǎn)品表面質(zhì)量惡化、脫模困難、尺寸超差、合格率低，為了降低摩擦系數(shù)，減少表面缺陷，在鈦合金絲材表面涂敷防護(hù)潤(rùn)滑涂料，對(duì)提高產(chǎn)品質(zhì)量和模具使用壽命起著關(guān)鍵作用。
鈦合金緊固件生產(chǎn)用鈦絲熱鐓鍛成型，要求精密，要求凈表面形成，鐓鍛溫度高(550℃～700℃)，沖擊壓力大(40～50噸)，不僅在模具材料、模具制造和模具加熱裝置等方面的成本投入比常規(guī)鍛造方法要高，而且要求鐓鍛用鈦絲的表面有防護(hù)潤(rùn)滑涂料，具有極好的極壓性和粘附性能。
防護(hù)潤(rùn)滑涂料一般由玻璃、陶瓷、金屬氧化物、石墨、二硫化鉬、化工和礦物原料[1]、粘結(jié)劑、表面活性劑和溶劑等多種組分組成[2]，是一種環(huán)保復(fù)合型工藝過程材料，鈦合金絲材涂敷防護(hù)潤(rùn)滑涂料后，經(jīng)加熱、擠壓、冷卻后，即完成了自己的使命，該涂層經(jīng)噴丸被清除掉。
BT-7鈦絲熱鐓鍛用防護(hù)潤(rùn)滑涂料，不僅對(duì)鈦合金絲材鐓鍛達(dá)到理想的防護(hù)潤(rùn)滑效果，而且使用方便、靈活、不受工件尺寸和形狀的限制，可以減少表面缺陷從而提高產(chǎn)品質(zhì)量，在鐓鍛完成，表面噴丸處理后產(chǎn)品表面光亮，各項(xiàng)性能指標(biāo)達(dá)到要求。
1、實(shí)驗(yàn)
1.1 常用原材料
(1)玻璃材料：各種牌號(hào)的玻璃粉[3]；
(2)陶瓷、化工材料：三氧化二鋁、氧化鋯、二硫化鉬等；
(3)礦物原料：石英砂、石墨等；
(4)輔助材料：粘土、粘結(jié)劑和表面活性劑等。
1.2涂料制備
根據(jù)配方將原材料按比例混合、球磨、過篩、檢測(cè)顆粒度[4]。
1.3涂覆工藝
(1)工件表面除油除銹[5]。
(2)涂層涂敷道次和涂層厚度：用毛刷人工刷或噴槍噴涂均可，要求平整光滑，涂敷道次影響涂層的厚度和保護(hù)效果，一般保護(hù)涂層厚度應(yīng)在0.01～0.08mm之間[6]。
(3)涂層干燥：自然干燥或80～120℃烘箱干燥[7]。
(4)涂層清理：鈦合金絲材墩鍛完后，保護(hù)涂層可噴丸和酸清理[8]。
1.4性能測(cè)試
(1)涂層的附著力測(cè)試
按GBl720《漆膜附著力測(cè)定法》進(jìn)行，附著力1級(jí)
(2)涂層的耐沖擊測(cè)試
按GB／T 1732《漆膜耐沖擊測(cè)定法》進(jìn)行，50cm沖擊無(wú)開裂、剝落
(3)涂層的柔韌性測(cè)試
按GB／T 1731《漆膜柔韌性測(cè)定法》進(jìn)行，1mm彎折無(wú)裂紋
2、結(jié)果與討論
2.1試驗(yàn)條件和方法
鈦合金緊固件生產(chǎn)用鈦絲熱鐓鍛成型，鐓鍛溫度為550℃～700℃，沖擊壓力為40～50噸，要求鐓鍛用鈦絲的表面有防護(hù)潤(rùn)滑涂料，具有極好的極壓性和粘附性能。
在①4～①5的鈦絲表面噴涂BT-7鈦絲熱鐓鍛用防護(hù)潤(rùn)滑涂料，自然或80～120℃烘箱干燥后，粘接力強(qiáng)，搬運(yùn)中涂層不剝落。
在鐓鍛機(jī)上熱鐓鍛，摩擦、擠壓力大大減少，無(wú)粘結(jié)、剝塊、壓坑、裂紋、劃傷，易脫模、尺寸合格、無(wú)缺陷，產(chǎn)品成型和機(jī)械性能指標(biāo)達(dá)到要求。
2.2各種參數(shù)對(duì)防護(hù)潤(rùn)滑能力的影響
(1)涂層厚度對(duì)防護(hù)潤(rùn)滑能力的影響涂層過薄，防護(hù)效果不明顯；涂層太厚干燥時(shí)易開裂，涂層厚度控制在0．01～0．08mm之間。
(2)熱鐓鍛工藝對(duì)防護(hù)潤(rùn)滑能力的影響加熱溫度越高、時(shí)間越長(zhǎng)，燒損越嚴(yán)重。隨著溫度逐漸升高，涂層中逐漸形成了熔融玻璃態(tài)，從而使涂層更加致密，有效地隔絕了氧向基體的擴(kuò)散。當(dāng)溫度繼續(xù)升高、時(shí)間繼續(xù)延長(zhǎng)，涂層中玻璃態(tài)粘度降低，與金屬互擴(kuò)散的活性增強(qiáng)，涂層防護(hù)能力下降。
(3)涂層的清理
鈦合金絲材熱鐓鍛、成型后，產(chǎn)品表面的涂層應(yīng)全部清理干凈。
2.3鈦合金絲材熱處理防護(hù)潤(rùn)滑涂料的保護(hù)機(jī)理
(1)熔膜屏蔽型保護(hù)機(jī)理
涂層在鈦合金絲材熱墩鍛過程中形成致密而牢固的玻璃態(tài)防護(hù)潤(rùn)滑薄膜[9]，隔絕氣氛與基體的接觸，達(dá)到防護(hù)的目的。
(2)反應(yīng)型保護(hù)機(jī)理
利用氧化物低共熔反應(yīng)機(jī)理，形成半熔融狀態(tài)的、粘稠的陶瓷熔膜，均勻而牢固地覆蓋在鈦合金絲材的表面上，隔絕了氣氛與基體的接觸，達(dá)到了熱墩鍛防護(hù)的目的。
2.4鈦合金熱鐓鍛防護(hù)潤(rùn)滑涂料的要求
(1)涂層對(duì)鈦合金絲材的物理性能、力學(xué)性能和化學(xué)成分無(wú)影響。涂層中成分應(yīng)對(duì)被保護(hù)的鈦合金呈化學(xué)惰性。
(2)涂層應(yīng)有較寬的使用溫度范圍，在熱鐓鍛過程中，涂層應(yīng)和鈦合金絲材表面有好的結(jié)合力。
(3)涂料易涂覆在鈦合金絲材表面上一一有較好的潤(rùn)濕性，涂層干燥后粘接牢固。
熱鐓鍛成型后，涂層能用較簡(jiǎn)單的辦法清理干凈一一有合理的膨脹系數(shù)配合。
(4)涂層所用原料無(wú)毒無(wú)味，對(duì)環(huán)境無(wú)污染。
3、結(jié)論
(1)我們研制的鈦合金絲材防護(hù)潤(rùn)滑涂料，可在不同的溫度(20～120℃)下涂覆，并且在不同的熱鐓鍛工藝條件下防護(hù)潤(rùn)滑效果明顯。
(2)鈦合金絲材擠壓成型后涂層經(jīng)噴丸可清理掉。
(3)鐓鍛成型工藝，涂層潤(rùn)滑性能好，延長(zhǎng)了模具的使用壽命。
參考文獻(xiàn)
[1]段素杰．鈦合金精鍛工藝用T281環(huán)保型玻璃防護(hù)潤(rùn)滑劑[J]．鍛壓技術(shù)，2010年01期
[2]C.C.索采夫[蘇]著，陸索譯．金屬加熱用保護(hù)涂層[M]．北京：機(jī)械工業(yè)出版，1979：111～122．
[3]西北輕工業(yè)學(xué)院．玻璃工藝學(xué)[M]．北京：輕工業(yè)出版社．2004．
[4]李美栓．金屬的高溫腐蝕[M]．北京：冶金工業(yè)出版社．2001．
[5]白力靜，梁戈，李虹燕，等．常用中碳鋼氧化特性研究[J]．西安工業(yè)學(xué)院學(xué)報(bào)，2005，25(5)：460—464．
[6]王崇慶，王恩澤，余大兵．鋼鐵熱處理保護(hù)涂料研究[J]．熱加工工藝，2004(2)：43～44．
[7]符長(zhǎng)璞．金屬加熱保護(hù)涂料保護(hù)原理及應(yīng)用[J]．熱處理，1998(3)：27～32．
[8]歐陽(yáng)德剛，周明石，張奇光．高溫金屬抗氧化無(wú)機(jī)涂層的作用機(jī)理與設(shè)計(jì)原理[J]．鋼鐵研究，1 997(4)52～54．
[9]干福熹．硅酸鹽玻璃物理性質(zhì)變化規(guī)律及其計(jì)算方法[M]．北京：科學(xué)出版社，1966
相關(guān)鏈接
