本發明屬于鈦合金材料處理技術領域，具體涉及一種鈦合金薄材的表面處理方法。
背景技術：
鈦合金作為輕金屬合金，由于具有比強度高的特點，以及耐腐蝕、無磁性、可焊性等優異性能，在航空航天、化工、艦船等行業別是航空航天領域得到廣泛應用。
眾所周知，鈦是一種高活性金屬元素，極易與空氣中的氧形成氧化物。由于鈦合金零件具有表面活性強的特點，鈦合金材料在500℃以上熱處理后表面產生一層0.0025mm至0.004mm厚氧化皮。鈦合金表面的氧化膜并非單一結構。在氧化膜和鈦金屬界面以TiO2、Ti2O3和TiO為主，同時還會存在Ti-Al、Ti-Mo、Ti-V、Ti-Fe、Ti-Zr等合金固熔體氧化化合物，正是由于這種多層結構，給氧化皮的清洗清除帶來了許多困難。
鈦與氧的交互作用是不可逆的，并且氧化皮與基體結合牢固，不易去除。零件表面氧化皮對零件質量及使用壽命存在嚴重影響，必須去除后零件才能夠滿足使用需求。目前，去除氧化皮主要有兩種方式：化學法(堿、酸洗)和機械法(噴砂或打磨)。堿、酸洗法是在規定的酸、堿溶液濃度和時間內浸泡來去除氧化皮的方法，但該方法存在氧化皮去除不徹底及“吸氫”現象，很難保證產品的表面質量，并且環境污染嚴重。氧化皮殘留，嚴重影響鈦合金零件表面質量及正常交付使用。用機械打磨，基體上容易出現劃痕，用噴砂辦法容易傷到基體表面，同時會產生表面硬化層，從而降低材料力學、腐蝕等性能，且這兩種方法比較費時、費力。
鈦合金產品一般需熱處理后達到一定的性能指標才能使用，因此熱處理工序必不可少，針對熱處理過程中鈦合金零件產生的氧化皮難去除的問題，研究者們也曾采取各種措施，如控制加熱爐內的氣氛進行真空處理，但效果并不理想，真空熱處理成本極高，并且冷卻速度無法控制，因此急需一種新的加工工藝，來滿足零件熱處理表面要求。
技術實現要素：
本發明所要解決的技術問題在于針對上述現有技術的不足，提供一種鈦合金薄材的表面處理方法。該方法高效、環保、低成本，能夠有效避免鈦合金薄材在熱處理時表面形成深度氧化皮而難去除的問題，在降低金屬消耗的同時，能夠更好的保證產品的表面質量且方法簡單，成本較低。
為解決上述技術問題，本發明采用的技術方案是：一種鈦合金薄材的表面處理方法，其特征在于，該方法包括以下步驟：
步驟一、將玻璃粉、粘合劑和水混合均勻，得到混合液；所述玻璃粉、粘合劑和水的加入量為：每1kg玻璃粉加入1L～2L粘合劑，加入4L～6L水；
步驟二、將鈦合金薄材置于電爐中預熱，然后將步驟一中所述混合液均勻噴涂在預熱后的鈦合金薄材表面，之后對噴涂有混合液的鈦合金薄材進行熱處理；所述鈦合金薄材為鈦合金薄板或鈦合金薄壁件，所述鈦合金薄板的板厚和鈦合金薄壁件的壁厚均不大于10mm；
步驟三、采用尼龍砂帶對步驟二中熱處理后的鈦合金薄材進行拋光處理，得到表面處理后的鈦合金薄材。
上述的一種鈦合金薄材的表面處理方法，其特征在于，步驟一中所述粘合劑為ZS-1071型無機耐高溫粘合劑。
上述的一種鈦合金薄材的表面處理方法，其特征在于，步驟二中所述鈦合金薄材為β型鈦合金薄材。
上述的一種鈦合金薄材的表面處理方法，其特征在于，步驟二中所述預熱的溫度為100℃～200℃，所述預熱的時間為20min～30min。
上述的一種鈦合金薄材的表面處理方法，其特征在于，步驟二中所述熱處理為固溶時效熱處理。
本發明與現有技術相比具有以下優點：
1、本發明的原理在于：鈦合金薄型零件在固溶時效熱處理時通常加熱至700℃左右，玻璃粉中含量的無機硅會形成一層致密的無機硅酸鹽陶瓷狀膜層，將鈦合金零件表面與空氣進行隔絕起到保護作用，從而有效地防止氧原子滲入鈦材當中形成氧化皮。由于沒有形成硬度較高的滲氧層，采用塑料尼龍砂帶對鈦合金薄壁件進行拋光處理能夠輕易去除涂在零件表面的玻璃粉混合液，達到表面光潔的效果。
2、按照本發明所述的表面處理方法處理鈦合金薄材，熱處理后零件表面不會形成深度氧化皮，不需進行堿、酸洗或機械處理等耗時、費力的后續處理，在不存在環境污染及極低的金屬損耗的同時，能夠更好的保證產品的表面質量及尺寸精度，且方法簡單，成本較低。
3、本發明高效、環保、低成本，能夠有效避免鈦合金薄材在熱處理時表面形成深度氧化皮而難去除的問題，在降低金屬消耗的同時，能夠更好的保證產品的表面質量且方法簡單，成本較低。
下面結合實施例對本發明作進一步詳細說明。
具體實施方式
實施例1
本發明需處理的鈦合金薄材為β型鈦合金薄壁筒型毛坯件，該薄壁筒型毛坯件的壁厚為8mm，鈦合金牌號為TB2，在產品交付前進行表面處理，具體處理方法包括以下步驟：
步驟一、將玻璃粉、ZS-1071無機耐高溫粘合劑和水混合均勻，得到混合液；所述玻璃粉、粘合劑和水的加入量為：每1kg玻璃粉加入1L粘合劑，加入4L水；
步驟二、將鈦合金薄材置于電爐中，在溫度為150℃的條件下預熱20min，然后將步驟一中所述混合液均勻噴涂在預熱后的鈦合金薄材表面，之后對噴涂有混合液的鈦合金薄材進行830℃/1h AC固溶+500℃/6h AC時效熱處理；
步驟三、采用尼龍砂帶對熱處理后的鈦合金薄材進行拋光處理，得到表面處理后的鈦合金薄材。
采用本實施例處理后的鈦合金薄材表面質量良好，且產品尺寸精度高。
實施例2
本發明需處理的鈦合金薄材為β型鈦合金薄板毛坯件，該薄板毛坯件的板厚為5mm，鈦合金牌號為TB8，在產品交付前進行表面處理，具體處理方法包括以下步驟：
步驟一、將玻璃粉、ZS-1071無機耐高溫粘合劑和水混合均勻，得到混合液；所述玻璃粉、粘合劑和水的加入量為：每1kg玻璃粉加入1.5L粘合劑，加入5L水；
步驟二、將鈦合金薄材置于電爐中，在溫度為200℃的條件下預熱30min，然后將步驟一中所述混合液均勻噴涂在預熱后的鈦合金薄材表面，之后對噴涂有混合液的鈦合金薄材進行800℃/1h AC固溶+560℃/6h AC時效熱處理；
步驟三、采用尼龍砂帶對熱處理后的鈦合金薄材進行拋光處理，得到表面處理后的鈦合金薄材。
采用本實施例處理后的鈦合金薄材表面質量良好，且產品尺寸精度高。
實施例3
本發明需處理的鈦合金薄材為β型鈦合金薄壁殼體毛坯件，該薄壁殼體毛坯件的壁厚為4mm，鈦合金牌號為TB6，在產品交付前進行表面處理，具體處理方法包括以下步驟：
步驟一、將玻璃粉、ZS-1071無機耐高溫粘合劑和水混合均勻，得到混合液；所述玻璃粉、粘合劑和水的加入量為：每1kg玻璃粉加入2L粘合劑，加入6L水；
步驟二、將鈦合金薄材置于電爐中，在溫度為100℃的條件下預熱25min，然后將步驟一中所述混合液均勻噴涂在預熱后的鈦合金薄材表面，之后對噴涂有混合液的鈦合金薄材進行760℃/1h WQ固溶+510℃/8h AC時效熱處理；
步驟三、采用尼龍砂帶對熱處理后的鈦合金薄材進行拋光處理，得到表面處理后的鈦合金薄材。
采用本實施例處理后的鈦合金薄材表面質量良好，且產品尺寸精度高。
實施例4
本發明需處理的鈦合金薄材為β型鈦合金薄壁筒型毛坯件，該薄壁筒型毛坯件的壁厚為2mm，鈦合金牌號為TB9，在產品交付前進行表面處理，具體處理方法包括以下步驟：
步驟一、將玻璃粉、ZS-1071無機耐高溫粘合劑和水混合均勻，得到混合液；所述玻璃粉、粘合劑和水的加入量為：每1kg玻璃粉加入1L粘合劑，加入4L水；
步驟二、將鈦合金薄材置于電爐中，在溫度為150℃的條件下預熱20min，然后將步驟一中所述混合液均勻噴涂在預熱后的鈦合金薄材表面，之后對噴涂有混合液的鈦合金薄材進行815℃/1h AC固溶+520℃/4h AC時效熱處理；
步驟三、采用尼龍砂帶對熱處理后的鈦合金薄材進行拋光處理，得到表面處理后的鈦合金薄材。
采用本實施例處理后的鈦合金薄材表面質量良好，且產品尺寸精度高。
實施例5
本發明需處理的鈦合金薄材為β型鈦合金薄板毛坯件，該薄板毛坯件的板厚為10mm，鈦合金牌號為TB10，在產品交付前進行表面處理，具體處理方法包括以下步驟：
步驟一、將玻璃粉、ZS-1071無機耐高溫粘合劑和水混合均勻，得到混合液；所述玻璃粉、粘合劑和水的加入量為：每1kg玻璃粉加入1.5L粘合劑，加入5L水；
步驟二、將鈦合金薄材置于電爐中，在溫度為200℃的條件下預熱30min，然后將步驟一中所述混合液均勻噴涂在預熱后的鈦合金薄材表面，之后對噴涂有混合液的鈦合金薄材進行770℃/30min WQ固溶+520℃/8h升至620℃/30min AC時效熱處理；
步驟三、采用尼龍砂帶對熱處理后的鈦合金薄材進行拋光處理，得到表面處理后的鈦合金薄材。
采用本實施例處理后的鈦合金薄材表面質量良好，且產品尺寸精度高。
以上所述，僅是本發明的較佳實施例，并非對本發明作任何限制。凡是根據發明技術實質對以上實施例所作的任何簡單修改、變更以及等效變化，均仍屬于本發明技術方案的保護范圍內。