一種鈦帶的連續酸洗方法
【專利摘要】本發明公開了一種鈦帶的連續酸洗方法，該方法包括如下步驟：（1）預清洗：將退火噴丸后的鈦帶的上下表面進行清洗；（2）一次酸洗：用硝酸和氫氟酸的混酸酸液對預清洗后的鈦帶連續進行酸洗；（3）中間清洗：將一次酸洗后的鈦帶的上下表面進行清洗；（4）二次酸洗：用硝酸和氫氟酸的混酸酸液對中間清洗后的鈦帶連續進行酸洗；（5）最終清洗：將二次酸洗后的鈦帶的上下表面進行清洗；（6）烘干：將最終清洗后的鈦帶的上下表面進行烘干。本發明方法能夠改善和控制鈦帶酸洗表面質量，實時控制酸洗溶損率，實現鈦帶酸洗表面質量和鈦帶成材率的雙贏。
【專利說明】一種鈦帶的連續酸洗方法
【技術領域】
[0001] 本發明屬于有色金屬材料表面化學處理方法，特別涉及一種鈦帶的連續酸洗方 法。
【背景技術】
[0002] 酸洗作為有色金屬材料表面化學處理的一種手段，其原理是通過酸溶液去除金屬 表面上的氧化皮和銹蝕物，是清潔金屬表面的一種方法。
[0003] 鈦作為一種有色金屬，其熱加工后表面會產生一層氧化皮，鈦帶的酸洗就是采用 混酸酸液對表面氧化皮進行溶解，同時進行鈍化處理，以防止溶解加速并保持酸洗表面的 金屬銀白色狀態。由于鈦熱加工過程中極易形成以Ti0 2為主的氧化皮，因此其酸洗方法與 鋼的酸洗方法不同，但與不銹鋼的酸洗方法相似。
[0004] 前幾年，大部分鈦及鈦合金板材都是以單張板的形式生產，成材率低，不能實現連 續生產，因而生產效率低下，成本偏高。最近幾年，國內企業先后成功軋制出大卷重純鈦帶 卷，鈦帶的冷軋薄板被廣泛應用于加工焊管、換熱片、醫療器械和工藝品等，而鈦帶的冷軋 工藝流程較復雜，其中對熱軋鈦帶卷表面的氧化皮進行處理是關鍵步驟，由于熱加工后鈦 帶表面氧化皮主要是Ti0 2為主的化合物，通過噴丸后鈦帶表面仍會殘留少量Fe、C、0等元 素的雜質，因此冷軋加工前必須將氧化皮清除干凈。
[0005] 目前，鈦帶酸洗工藝中，常采用堿浴+酸洗和硝酸+氫氟酸混酸酸洗兩種方法， 其中堿浴+酸洗方法的反應程度難以控制，金屬損耗較大，同時由于生產過程中無法實現 全密封，造成鈦帶表面很容易吸氫；而采用硝酸+氫氟酸混酸溶液酸洗時，氫氟酸可以有 效去除鈦帶表面的氧化皮，硝酸對鈦帶表面有鈍化作用，是比較好的酸洗方法。專利申請 CN102409352A中采用的酸洗方法雖實現了鈦帶的連續酸洗，但其在酸洗步驟時連續通過三 個酸洗槽進行酸洗，酸洗工藝較繁瑣，同時酸洗質量的可控能力較弱，鈦帶酸洗表面質量和 欽帶成材率有待進一步提
[0006] 因此，研發一種既可以改善和控制鈦帶酸洗表面質量，又可以實時控制酸洗溶損 率，同時能夠實現鈦帶酸洗表面質量和鈦帶成材率雙贏的鈦帶的連續酸洗方法，顯得尤為 重要。
【發明內容】
[0007] 本發明的目的是為了克服現有技術中的上述缺陷，提供一種既能夠改善和控制鈦 帶酸洗表面質量，又可以實時控制酸洗溶損率，同時能夠實現鈦帶酸洗表面質量和鈦帶成 材率雙贏的鈦帶的連續酸洗方法。
[0008] 本發明的發明人在研究中發現，通過依次采用預清洗-一次酸洗-中間清洗-二 次酸洗-最終清洗-烘干的連續酸洗方法，能夠明顯提高鈦帶的酸洗質量，既防止了鈦帶的 過洗又避免了鈦帶的欠酸洗，同時又能夠實時控制酸洗溶損率、保證很高的鈦帶成材率，實 現了酸洗表面質量和成材率的雙贏。另外，本發明在酸洗過程中，根據鈦帶的酸洗情況，可 以通過實時調整鈦帶的運行速度和控制酸液濃度，實現實時控制鈦帶酸洗質量的目的。
[0009] 因此，為了實現上述目的，本發明提供了一種鈦帶的連續酸洗方法，該方法包括如 下步驟：
[0010] (1)預清洗：將退火噴丸后的鈦帶的上下表面進行清洗；
[0011] (2) -次酸洗：用硝酸和氫氟酸的混酸酸液對預清洗后的鈦帶連續進行酸洗；
[0012] (3)中間清洗：將一次酸洗后的鈦帶的上下表面進行清洗；
[0013] (4)二次酸洗：用硝酸和氫氟酸的混酸酸液對中間清洗后的鈦帶連續進行酸洗；
[0014] (5)最終清洗：將二次酸洗后的鈦帶的上下表面進行清洗；
[0015] (6)烘干：將最終清洗后的鈦帶的上下表面進行烘干。
[0016] 采用本發明方法，不僅有效去除了鈦帶表面的氧化皮，還實現了對鈦帶表面的鈍 化處理；酸洗后的鈦帶表面質量良好，鈦帶表面的氧化皮得到徹底去除，鈦帶表面不會呈現 亮白色，且沒有黃斑等殘留物，呈均勻一致的金屬色。酸洗溶損率（1-酸洗后鈦帶的質量/ 酸洗前鈦帶的質量）處于正常水平（1. 8%-2. 5%)，酸洗后的鈦帶具有很高的成材率。通過調 整鈦帶連續運行的速度和酸液濃度，可以實時控制酸洗水平，能夠防止鈦帶過洗和避免鈦 帶欠酸洗，酸洗質量可控性好。本發明的鈦帶連續酸洗方法科學合理，鈦帶酸洗表面質量完 全能夠滿足生產要求，且酸洗后鈦帶成材率高，進一步提高了生產效率，有效降低了生產成 本，實現了鈦帶酸洗表面質量和鈦帶成材率的雙贏，給大批量連續酸洗生產純鈦卷帶來巨 大的經濟效益。
[0017] 本發明的其他特征和優點將在隨后的【具體實施方式】部分予以詳細說明。
【具體實施方式】
[0018] 以下對本發明的【具體實施方式】進行詳細說明。應當理解的是，此處所描述的具體 實施方式僅用于說明和解釋本發明，并不用于限制本發明。
[0019] 本發明提供了一種鈦帶的連續酸洗方法，該方法包括如下步驟：
[0020] (1)預清洗：將退火噴丸后的鈦帶的上下表面進行清洗；
[0021] (2) -次酸洗：用硝酸和氫氟酸的混酸酸液對預清洗后的鈦帶連續進行酸洗；
[0022] (3)中間清洗：將一次酸洗后的鈦帶的上下表面進行清洗；
[0023] (4)二次酸洗：用硝酸和氫氟酸的混酸酸液對中間清洗后的鈦帶連續進行酸洗；
[0024] (5)最終清洗：將二次酸洗后的鈦帶的上下表面進行清洗；
[0025] (6)烘干：將最終清洗后的鈦帶的上下表面進行烘干。
[0026] 本發明方法步驟（1)中，因為退火噴丸后的鈦帶上下表面殘留有金屬粉(主要是鈦 粉和鐵粉）和噴丸時帶出的少許鋼丸，因此需要將退火噴丸后的鈦帶的上下表面清洗干凈。 優選情況下，用脫鹽水清洗退火噴丸后的鈦帶的上下表面。
[0027] 本發明方法步驟（2 )中，為了防止鈦帶過洗和避免鈦帶欠酸洗以及減少表面吸氫， 優選情況下，硝酸和氫氟酸的混酸酸液中，硝酸濃度為100_200g/L，氫氟酸濃度為8-20g/ L，且硝酸濃度與氫氟酸濃度之比大于等于10。本發明中，濃度比是指質量濃度（g/L)之比。
[0028] -次酸洗中，酸洗時間長短對酸洗質量有很大的影響，酸洗時間過長可能會造成 鈦帶過洗，酸洗時間過短又可能會造成鈦帶欠酸洗。因此，為了進一步提高酸洗質量，優選 情況下，一次酸洗的時間為2-6min，更優選為3-4min。
[0029] -次酸洗中，混酸酸液的溫度高低對酸洗質量有很大的影響，隨混酸酸液的溫度 升高，酸洗速率會成倍增加，溫度過高時很容易造成鈦帶過洗；酸液溫度低于30°C時，酸洗 過程則進行得比較緩慢，容易造成鈦帶欠酸洗。因此，為了進一步提高酸洗質量，優選情況 下，硝酸和氫氟酸的混酸酸液的溫度為30-50°C。
[0030] 本發明方法步驟（3)中，為將一次酸洗后的鈦帶表面的殘留物清洗干凈，優選情況 下，用脫鹽水清洗一次酸洗后的鈦帶的上下表面，脫鹽水的溫度可以為常溫。本領域技術人 員應該理解的是，常溫的脫鹽水的溫度為l〇_25°C。
[0031] 本發明方法中，中間清洗的步驟可以及時有效地清洗掉經過一次酸洗后的鈦帶表 面的酸斑等殘留物，若省去中間清洗的步驟，一次酸洗后的殘留物會附著在鈦帶表面，影響 二次酸洗效果，且在后續的最終清洗步驟中將不易被清洗干凈，影響最終鈦帶的酸洗表面 質量。
[0032] 本發明方法步驟（4 )中，為了防止鈦帶過洗和避免鈦帶欠酸洗以及減少表面吸氫， 優選情況下，硝酸和氫氟酸的混酸酸液中，硝酸濃度為100_200g/L，氫氟酸濃度為8-20g/ L，且硝酸濃度與氫氟酸濃度之比大于等于10。本發明中，濃度比是指質量濃度（g/L)之比。
[0033] 二次酸洗中，酸洗時間長短對酸洗質量有很大的影響，酸洗時間過長可能會造成 鈦帶過洗。因此，為了進一步提高酸洗質量，優選情況下，二次酸洗的時間為2-6min，更優選 為 3_4min〇
[0034] 二次酸洗中，混酸酸液的溫度高低對酸洗質量也有很大的影響。因此，為了進一步 提高酸洗質量，優選情況下，硝酸和氫氟酸的混酸酸液的溫度為30-50°C。
[0035] 本領域技術人員應該理解的是，鈦帶連續進行酸洗是指在一次酸洗和二次酸洗過 程中，浸泡在混酸酸液中的鈦帶連續通過相應酸槽，中間不得停止。
[0036] 本發明方法中，當經過步驟（2)酸洗后的酸液和/或經過步驟（4)酸洗后的酸液 的金屬離子濃度< 60g/L時，可以將經過步驟（2)酸洗后的酸液和/或經過步驟（4)酸洗 后的酸液循環用作步驟（2)和/或步驟（4)中的硝酸和氫氟酸的混酸酸液。本領域技術人 員應該理解的是，金屬離子主要是指鈦帶表面氧化皮經過酸洗處理后的溶解在混酸酸液中 的金屬離子，如二價鐵離子、三價鐵離子、四價鈦離子等，混酸酸液中金屬離子濃度< 60g/L 即為各種金屬尚子濃度之和< 60g/L。
[0037] 本發明方法中，優選情況下，在各處理過程中，鈦帶運行的速度為2_6m/min。
[0038] 本發明方法中，在一次酸洗和二次酸洗過程中，可以根據酸洗表面的實際情況，通 過實時調整鈦帶的運行速度和/或調整酸液濃度，實現鈦帶酸洗量的控制，能夠防止鈦帶 過洗和避免鈦帶欠酸洗，進一步地控制酸洗質量。例如，若一次酸洗后的鈦帶只需再經過短 時間的酸洗處理即可達到正常酸洗水平，在二次酸洗過程中可以通過適當加快鈦帶的運行 速度來控制酸洗質量；反之，若一次酸洗后的鈦帶仍需較長時間的酸洗處理才能達到正常 酸洗水平，在二次酸洗過程中可以通過適當減慢鈦帶的運行速度來控制酸洗質量。
[0039] 本發明方法步驟（5)中，為將二次酸洗后的鈦帶表面的殘留物清洗干凈，可以采 用溫水清洗鈦帶的上下表面。由于清洗后的水比較臟，當水溫太高時，容易造成水分蒸發， 接觸槽頂部的水氣冷凝后會滴落在鈦帶表面，形成黃斑；當水溫太低時，又不利于殘留物去 除。因此，優選情況下，用40_60°C的脫鹽水清洗二次酸洗處理后的鈦帶的上下表面。
[0040] 本發明方法步驟（6)中，通過熱噴吹方式將最終清洗處理后的鈦帶的上下表面烘 干，優選情況下，熱噴吹方式噴吹的熱風溫度為70-90°C。
[0041] 本發明方法還包括：在預清洗之后且一次酸洗之前、中間清洗之后且二次酸洗之 前以及最終清洗之后且烘干之前中的至少一個階段，將鈦帶表面水液擠干。
[0042] 本發明方法還包括將酸洗烘干后的鈦帶在卷取機上重新卷取成卷。
[0043] 實施例
[0044] 以下的實施例將對本發明作進一步的說明，但并不因此限制本發明。
[0045] 實施例1
[0046] 本實施例用來說明本發明的鈦帶的連續酸洗方法。
[0047] 將退火噴丸后的鈦帶以2m/min的速度連續通過預清洗、一次酸洗、中間清洗、二 次酸洗、最終清洗和烘干工藝段，具體步驟如下：
[0048] (1)預清洗：將退火噴丸后的鈦帶引入預清洗槽，通過噴射梁裝置上的噴嘴對鈦帶 上下表面噴射脫鹽水，將鈦帶上下表面的金屬粉和噴丸時帶出的鋼丸清洗干凈，并用擠干 輥擠干鈦帶表面水液；
[0049] (2)-次酸洗：將出預清洗槽的鈦帶引導進入第一個酸槽，鈦帶浸泡在硝酸和氫氟 酸的混酸酸液中連續通過第一個酸槽，混酸酸液中硝酸濃度為160g/L，氫氟酸濃度為12g/ L，金屬離子濃度為35g/L，混酸酸液的溫度為4(TC，酸洗時間為6min ;
[0050] (3)中間清洗：將出第一個酸槽的鈦帶引導進入中間清洗槽，采用噴淋裝置對鈦 帶上、下表面噴淋20°C的脫鹽水，洗凈鈦帶上下表面的殘留物，并用擠干輥擠干鈦帶表面水 液；
[0051] (4)二次酸洗：將出中間清洗槽的鈦帶引導進入第二個酸槽，鈦帶浸泡在硝酸和 氫氟酸的混酸酸液中連續通過第二個酸槽，混酸酸液中硝酸濃度為160g/L，氫氟酸濃度為 12g/L，金屬離子濃度為35g/L，混酸酸液的溫度為4(TC，酸洗時間為6min ;
[0052] (5)最終清洗：將出第二個酸槽的鈦帶引導進入最終清洗槽，通過噴射梁裝置上的 噴嘴對鈦帶上、下表面噴射溫度為45°C的脫鹽水，洗凈鈦帶上下表面的殘留物，并用擠干輥 擠干鈦帶表面水液；
[0053] (6)烘干：將出最終清洗槽的鈦帶引導通過熱吹風裝置，對鈦帶上、下表面同時噴 吹80°C的熱風，將鈦帶上下表面烘干后重新卷取成卷。
[0054] 本實施例中酸洗后的鈦帶表面質量良好，鈦帶表面沒有氧化皮的殘留物(欠酸洗 現象)、沒有亮白的殘留物(過洗現象)、也沒有黃斑殘留，上下表面金屬色均勻一致。酸洗溶 損率為2. 08%，在正常的酸洗溶損率水平內。
[0055] 實施例2
[0056] 本實施例用來說明本發明的鈦帶的連續酸洗方法。
[0057] 將退火噴丸后的鈦帶以6m/min的速度連續通過預清洗、一次酸洗、中間清洗、二 次酸洗、最終清洗和烘干工藝段，具體步驟如下：
[0058] (1)預清洗：將退火噴丸后的鈦帶引入預清洗槽，通過噴射梁裝置上的噴嘴對鈦帶 上下表面噴射脫鹽水，將鈦帶上下表面的金屬粉和噴丸時帶出的鋼丸清洗干凈，并用擠干 輥擠干鈦帶表面水液；
[0059] (2)-次酸洗：將出預清洗槽的鈦帶引導進入第一個酸槽，鈦帶浸泡在硝酸和氫氟 酸的混酸酸液中連續通過第一個酸槽，混酸酸液中硝酸濃度為l〇〇g/L，氫氟酸濃度為8g/ L，金屬離子濃度為30g/L，混酸酸液的溫度為50°C，酸洗時間為2min ;
[0060] (3)中間清洗：將出第一個酸槽的鈦帶引導進入中間清洗槽，采用噴淋裝置對鈦 帶上、下表面噴淋20°C的脫鹽水，洗凈鈦帶上下表面的殘留物，并用擠干輥擠干鈦帶表面水 液；
[0061] (4)二次酸洗：將出中間清洗槽的鈦帶引導進入第二個酸槽，鈦帶浸泡在硝酸和 氫氟酸的混酸酸液中連續通過第二個酸槽，混酸酸液中硝酸濃度為l〇〇g/L，氫氟酸濃度為 8g/L，金屬離子濃度為32g/L，混酸酸液的溫度為50°C，酸洗時間為2min ;
[0062] (5)最終清洗：將出第二個酸槽的鈦帶引導進入最終清洗槽，通過噴射梁裝置上的 噴嘴對鈦帶上、下表面噴射溫度為60°C的脫鹽水，洗凈鈦帶上下表面的殘留物，并用擠干輥 擠干鈦帶表面水液；
[0063] (6)烘干：將出最終清洗槽的鈦帶引導通過熱吹風裝置，對鈦帶上、下表面同時噴 吹90°C的熱風，將鈦帶上下表面烘干后重新卷取成卷。
[0064] 本實施例中酸洗后的鈦帶表面質量良好，鈦帶表面沒有氧化皮的殘留物(欠酸洗 現象)、沒有亮白的殘留物(過洗現象)、也沒有黃斑殘留，上下表面金屬色均勻一致。酸洗溶 損率為2. 26%，在正常的酸洗溶損率水平內。
[0065] 實施例3
[0066] 本實施例用來說明本發明的鈦帶的連續酸洗方法。
[0067] 將退火噴丸后的鈦帶以4m/min的速度連續通過預清洗、一次酸洗、中間清洗、二 次酸洗、最終清洗和烘干工藝段，具體步驟如下：
[0068] (1)預清洗：將退火噴丸后的鈦帶引入預清洗槽，通過噴射梁裝置上的噴嘴向鈦帶 上下表面噴射脫鹽水，將鈦帶上下表面的金屬粉和噴丸時帶出的鋼丸清洗干凈，并用擠干 輥擠干鈦帶表面水液；
[0069] (2)-次酸洗：將出預清洗槽的鈦帶引導進入第一個酸槽，鈦帶浸泡在硝酸和氫氟 酸的混酸酸液中連續通過第一個酸槽，混酸酸液中硝酸濃度為200g/L，氫氟酸濃度為20g/ L，金屬離子濃度為40g/L，混酸酸液的溫度為30°C，酸洗時間為3min ;
[0070] (3)中間清洗：將出第一個酸槽的鈦帶引導進入中間清洗槽，采用噴淋裝置對鈦 帶上、下表面噴淋20°C的脫鹽水，洗凈鈦帶上下表面的殘留物，并用擠干輥擠干鈦帶表面水 液；
[0071] (4)二次酸洗：將出中間清洗槽的鈦帶引導進入第二個酸槽，鈦帶浸泡在硝酸和 氫氟酸的混酸酸液中連續通過第二個酸槽，混酸酸液中硝酸濃度為200g/L，氫氟酸濃度為 20g/L，金屬離子濃度為32g/L，混酸酸液的溫度為30°C，酸洗時間為3min ;
[0072] (5)最終清洗：將出第二個酸槽的鈦帶引導進入最終清洗槽，通過噴射梁裝置上的 噴嘴對鈦帶上、下表面噴射溫度為40°C的脫鹽水，洗凈鈦帶上下表面的殘留物，并用擠干輥 擠干鈦帶表面水液；
[0073] (6)烘干：將出最終清洗槽的鈦帶引導通過熱吹風裝置，對鈦帶上、下表面同時噴 吹70°C的熱風，將鈦帶上下表面烘干后重新卷取成卷。
[0074] 本實施例中酸洗后的鈦帶表面質量良好，鈦帶表面沒有氧化皮的殘留物(欠酸洗 現象)、沒有亮白的殘留物(過洗現象)、也沒有黃斑殘留，上下表面金屬色均勻一致。酸洗溶 損率為2. 36%，在正常的酸洗溶損率水平內。
【權利要求】
1. 一種鈦帶的連續酸洗方法，其特征在于，該方法包括如下步驟： (1) 預清洗：將退火噴丸后的鈦帶的上下表面進行清洗； (2) -次酸洗：用硝酸和氫氟酸的混酸酸液對預清洗后的鈦帶連續進行酸洗； (3) 中間清洗：將一次酸洗后的鈦帶的上下表面進行清洗； (4) 二次酸洗：用硝酸和氫氟酸的混酸酸液對中間清洗后的鈦帶連續進行酸洗； (5) 最終清洗：將二次酸洗后的鈦帶的上下表面進行清洗； (6) 烘干：將最終清洗后的鈦帶的上下表面進行烘干。
2. 根據權利要求1所述的方法，其中，在步驟（2)中，所述硝酸和氫氟酸的混酸酸液中， 硝酸濃度為100-200g/L，氫氟酸濃度為8-20g/L，且硝酸濃度與氫氟酸濃度之比大于等于 10。
3. 根據權利要求1所述的方法，其中，在步驟（2)中，所述一次酸洗的時間為2-6min。
4. 根據權利要求1所述的方法，其中，在步驟（2)中，所述硝酸和氫氟酸的混酸酸液的 溫度為30-50°C。
5. 根據權利要求1所述的方法，其中，在步驟（4)中，所述硝酸和氫氟酸的混酸酸液中， 硝酸濃度為100-200g/L，氫氟酸濃度為8-20g/L，且硝酸濃度與氫氟酸濃度之比大于等于 10。
6. 根據權利要求1所述的方法，其中，在步驟（4)中，所述二次酸洗的時間為2-6min。
7. 根據權利要求1所述的方法，其中，在步驟（4)中，所述硝酸和氫氟酸的混酸酸液的 溫度為30-50°C。
8. 根據權利要求1、2和5中任意一項所述的方法，其中，經過步驟（2)酸洗后的酸液和 /或經過步驟（4)酸洗后的酸液的金屬離子濃度< 60g/L，該方法還包括將經過步驟（2)酸 洗后的酸液和/或經過步驟（4)酸洗后的酸液循環用作步驟（2)和/或步驟（4)中的硝酸 和氫氟酸的混酸酸液。
9. 根據權利要求1所述的方法，其中，在所述方法中，鈦帶運行的速度為2-6m/min。
10. 根據權利要求1所述的方法，其中，所述方法還包括：在預清洗之后且一次酸洗之 前、中間清洗之后且二次酸洗之前以及最終清洗之后且烘干之前中的至少一個階段，將鈦 帶表面水液擠干。
【文檔編號】C23G1/10GK104060286SQ201310629928
【公開日】2014年9月24日 申請日期:2013年11月28日 優先權日:2013年11月28日
【發明者】肖聰, 李軍, 彭琳, 許震, 徐信 申請人:攀鋼集團攀枝花鋼鐵研究院有限公司