前言

鈦合金絲材擠壓在軍工、航空和航天等領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，極易產生粘結、剝塊、壓坑、裂紋和劃傷，結果產品表面質量惡化、脫模困難、尺寸超差、合格率低，為了降低摩擦系數，減少表面缺陷，在鈦合金絲材表面涂敷防護潤滑涂料，對提高產品質量和模具使用壽命起著關鍵作用。

鈦合金緊固件生產用鈦絲熱鐓鍛成型，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鍛造方法要高，而且要求鐓鍛用鈦絲的表面有防護潤滑涂料，具有極好的極壓性和粘附性能。

防護潤滑涂料一般由玻璃、陶瓷、金屬氧化物、石墨、二硫化鉬、化工和礦物原料[1]、粘結劑、表面活性劑和溶劑等多種組分組成[2]，是一種環保復合型工藝過程材料，鈦合金絲材涂敷防護潤滑涂料后，經加熱、擠壓、冷卻后，即完成了自己的使命，該涂層經噴丸被清除掉。

BT-7鈦絲熱鐓鍛用防護潤滑涂料，不僅對鈦合金絲材鐓鍛達到理想的防護潤滑效果，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品質量，在鐓鍛完成，表面噴丸處理后產品表面光亮，各項性能指標達到要求。

1、實驗

1.1 常用原材料

(1)玻璃材料：各種牌號的玻璃粉[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、粘結劑和表面活性劑等。

1.2涂料制備

根據配方將原材料按比例混合、球磨、過篩、檢測顆粒度[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效果，一般保護涂層厚度應在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，保護涂層可噴丸和酸清理[8]。

1.4性能測試

(1)涂層的附著力測試

按GBl720《漆膜附著力測定法》進行，附著力1級

(2)涂層的耐沖擊測試

按GB／T 1732《漆膜耐沖擊測定法》進行，50cm沖擊無開裂、剝落

(3)涂層的柔韌性測試

按GB／T 1731《漆膜柔韌性測定法》進行，1mm彎折無裂紋

2、結果與討論

2.1試驗條件和方法

鈦合金緊固件生產用鈦絲熱鐓鍛成型，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潤滑涂料，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鈦絲熱鐓鍛用防護潤滑涂料，自然或80～120℃烘箱干燥后，粘接力強，搬運中涂層不剝落。

在鐓鍛機上熱鐓鍛，摩擦、擠壓力大大減少，無粘結、剝塊、壓坑、裂紋、劃傷，易脫模、尺寸合格、無缺陷，產品成型和機械性能指標達到要求。

2.2各種參數對防護潤滑能力的影響

(1)涂層厚度對防護潤滑能力的影響涂層過薄，防護效果不明顯；涂層太厚干燥時易開裂，涂層厚度控制在0．01～0．08mm之間。

(2)熱鐓鍛工藝對防護潤滑能力的影響加熱溫度越高、時間越長，燒損越嚴重。隨著溫度逐漸升高，涂層中逐漸形成了熔融玻璃態，從而使涂層更加致密，有效地隔絕了氧向基體的擴散。當溫度繼續升高、時間繼續延長，涂層中玻璃態粘度降低，與金屬互擴散的活性增強，涂層防護能力下降。

(3)涂層的清理

鈦合金絲材熱鐓鍛、成型后，產品表面的涂層應全部清理干凈。

2.3鈦合金絲材熱處理防護潤滑涂料的保護機理

(1)熔膜屏蔽型保護機理

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防護潤滑薄膜[9]，隔絕氣氛與基體的接觸，達到防護的目的。

(2)反應型保護機理

利用氧化物低共熔反應機理，形成半熔融狀態的、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，達到了熱墩鍛防護的目的。

2.4鈦合金熱鐓鍛防護潤滑涂料的要求

(1)涂層對鈦合金絲材的物理性能、力學性能和化學成分無影響。涂層中成分應對被保護的鈦合金呈化學惰性。

(2)涂層應有較寬的使用溫度范圍，在熱鐓鍛過程中，涂層應和鈦合金絲材表面有好的結合力。

(3)涂料易涂覆在鈦合金絲材表面上一一有較好的潤濕性，涂層干燥后粘接牢固。

熱鐓鍛成型后，涂層能用較簡單的辦法清理干凈一一有合理的膨脹系數配合。

(4)涂層所用原料無毒無味，對環境無污染。

3、結論

(1)我們研制的鈦合金絲材防護潤滑涂料，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潤滑效果明顯。

(2)鈦合金絲材擠壓成型后涂層經噴丸可清理掉。

(3)鐓鍛成型工藝，涂層潤滑性能好，延長了模具的使用壽命。

參考文獻

[1]段素杰．鈦合金精鍛工藝用T281環保型玻璃防護潤滑劑[J]．鍛壓技術，2010年01期

[2]C.C.索采夫[蘇]著，陸索譯．金屬加熱用保護涂層[M]．北京：機械工業出版，1979：111～122．

[3]西北輕工業學院．玻璃工藝學[M]．北京：輕工業出版社．2004．

[4]李美栓．金屬的高溫腐蝕[M]．北京：冶金工業出版社．2001．

[5]白力靜，梁戈，李虹燕，等．常用中碳鋼氧化特性研究[J]．西安工業學院學報，2005，25(5)：460—464．

[6]王崇慶，王恩澤，余大兵．鋼鐵熱處理保護涂料研究[J]．熱加工工藝，2004(2)：43～44．

[7]符長璞．金屬加熱保護涂料保護原理及應用[J]．熱處理，1998(3)：27～32．

[8]歐陽德剛，周明石，張奇光．高溫金屬抗氧化無機涂層的作用機理與設計原理[J]．鋼鐵研究，1 997(4)52～54．

[9]干福熹．硅酸鹽玻璃物理性質變化規律及其計算方法[M]．北京：科學出版社，1966

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