СПОСОБ ОБРАБОТКИ ТОНКИХ ЛИСТОВ ИЗ ТИТАНА Российский патент 2021 года по МПК C22F1/18 C25D5/34 C25D5/42 

Область техники, к которой относится изобретение.

Изобретение относится к способам обработки тонких листов из титана, при котором производят их термическую обработку.

Уровень техники.

Существуют разные способы обработки тонких листов из титана. Так из уровня техники известен способ обработки тонких листов из титана, при котором производят их термическую обработку, см патент на изобретение №2243833, опубликован 10.02.2005.

Данный уровень техники взят за прототип предлагаемого способа.

Недостатком этого способа является невозможность таким способом обработки листов из титана, имеющих внешнюю кристаллическую структуру для использования в виде отделочного материала.

Раскрытие изобретения.

Опирающееся на это оригинальное наблюдение настоящее изобретение, главным образом, имеет целью предложить способ обработки тонких листов из титана, позволяющий, по меньшей мере, сгладить, как минимум, один из указанных выше недостатков, а именно обеспечить возможность изготовления листов из титана, имеющих внешнюю кристаллическую структуру для использования в виде отделочного материала, что и является поставленной задачей.

Для достижения этой цели травление поверхностей тонких листов из титана проводят при комнатной температуре в кислотной среде следующего состава: азотная кислота - 680-720 мл/л, плавиковая кислота - 180-220 мл/л и вода - остальное, далее осуществляют промывку поверхностей листов из титана проточной водой с последующим удалением излишков воды, затем проводят термическую обработку тонких листов из титана путем отжига в муфельной печи в вакууме при температуре 600-1300°С в течение 4-8 часов, затем осуществляют выдерживание отожженных тонких листов в муфельной печи и их охлаждение.

Благодаря данным выгодным характеристикам появляется возможность обеспечить возможность изготовления листов из титана, имеющих внешнюю кристаллическую структуру.

Диапазон температур выбран из соображений, что при температуре менее 600°С происходит закрепление крупнозернистой структуры, а при температуре более 1300°С титан находится в активной диффузионной области (0,8 от температуры плавления), и идут процессы которые приводят к равновесному состоянию которая представляет крупнозернистую структуру согласно уравнения о минимуме потенциальной энергии механических систем.

Диапазон времени выбран из соображений, что при времени менее 4 часов происходит не окончательная перерекристаллизация, а при времени более 8 ч происходит окончательная перекристаллизация в наиболее крупное зерно, таким образом время выдержки регулирует размер зерна.

Существует преимущественный вариант исполнения данного способа, при котором производят предварительную подготовку поверхности тонких листов из титана путем травления в кислотной среде следующего состава: азотная кислота - 680-720 мл/л, плавиковая кислота - 180-220 мл/л, вода - остальное.

Благодаря данным выгодным характеристикам появляется возможность осуществить предварительную подготовку поверхности тонких листов из титана максимально качественно.

Существует еще один возможный вариант исполнения данного способа, при котором удаление излишков воды производят путем промокания фильтрованной бумагой.

Благодаря данным выгодным характеристикам появляется конкретизация способа удаления излишков воды.

Существует также и такой возможный вариант исполнения данного способа, при котором вакуумный отжиг производят при нагревании со скоростью 600-700°С/час до 1200-1300°С, выдерживают 0,4-0,6 часа, производят охлаждение до 400-500°С со скоростью 1400-1600°С/час, выдерживают 0,05-0,15 ч, производят нагрев со скоростью 550-650°С/час до 1000-1100°С, выдерживают 1,4-1,6 ч, охлаждают до комнатной температуры 20-25°С, при этом используют вакуум в диапазоне от 5×10^-5 до 8×10^-5 мм.рт.ст.

Благодаря данным выгодным характеристикам появляется дополнительная возможность получать и закреплять крупнозернистую структуру заданного размера. За пределами данного диапазона пластины теряют прочность и теряют геометрические формы

Кроме того, существует также и такой возможный вариант исполнения данного способа, при котором выдерживают тонкие листы из титана в муфельной печи, разогретой до температуры 250-290°С в течение 50-70 минут, охлаждение производят на воздухе.

Благодаря данным выгодным характеристикам появляется дополнительная возможность окрашивать полученные пластины в разные цвета. Возникает оксидная пленка TiOX (оксид титана) c дефицитом по кислороду и возникает заданный цветовой оттенок.

Существует также вариант исполнения данного способа, при котором загружают тонкие листы из титана в муфельную печь, разогретую до температуры 500-600°С с подогревом ее до 900-1000°С в течение от 1 до 1,5 часов, охлаждение производят на воздухе, затем загружают тонкие листы из титана в муфельную печь, разогретую до температуры 450-550°С с подогревом ее до 600-650°С в течение 4-6 минут, охлаждение производят путем закаливания в воде, повторяют последний этап не менее пяти раз.

Благодаря данным выгодным характеристикам появляется дополнительная возможность получать оттенки синего и фиолетового цвета.

Существует еще один возможный вариант исполнения данного способа, при котором загружают тонкие листы из титана в муфельную печь, разогретую до температуры 300-400°С с подогревом ее до 470-490°С в течение 4-6 минут, охлаждение производят путем закаливания в воде.

Благодаря данным выгодным характеристикам появляется дополнительная возможность получить оттенки черного цвета

Наконец, существует еще один возможный вариант исполнения данного способа, при котором производят электрохимическое окрашивание образцов с кристаллической структурой.

Благодаря данным выгодным характеристикам появляется дополнительная возможность придания необходимого цвета образцам.

Совокупность существенных признаков предлагаемого изобретения неизвестна из уровня техники для способов аналогичного назначения, что позволяет сделать вывод о соответствии критерию «новизна» для изобретения в отношении способа.

Электрохимическое окрашивание - титан является катодом и за счет разложения воды идет окисление поверхности титана до нужного оттенка в зависимости от разности потенциалов катода и анода.

Краткое описание чертежей.

Другие отличительные признаки и преимущества данного изобретения ясно вытекают из описания, приведенного ниже для иллюстрации и не являющегося ограничительным, со ссылками на прилагаемые рисунки, на которых:

- фигура 1 схематично изображает этапы способа обработки тонких листов из титана, согласно изобретению.,

- фигуры 2-7 изображают внешний вид тонкого листа, полученного согласно изобретению.

Осуществление изобретения.

Способ обработки тонких листов из титана осуществляют следующим образом. Приведем наиболее исчерпывающий пример реализации изобретения. Имея в виду, что данный пример не ограничивает применения изобретения.

Способ обработки тонких листов из титана заключается в следующем.

Согласно фигуре 1

Этап А1. Производят их термическую обработку.

Этап А2. Производят предварительную подготовку поверхности тонких листов из титана путем травления в кислотной среде при комнатной температуре и последующей промывкой проточной водой с удалением излишков воды.

Этап А21. производят предварительную подготовку поверхности тонких листов из титана путем травления в кислотной среде следующего состава: азотная кислота - 680-720 мл/л, плавиковая кислота - 180-220 мл/л, вода - остальное, при это производят окунание на 20-60 секунд до снятия загрязнения.

Этап А22. удаление излишков воды производят путем промокания фильтрованной бумагой.

Этап А3. Осуществляют термическую обработку тонких листов из титана путем вакуумного отжига в диапазоне температур 600-1300°С в течение 4-8 часов;

Этап А31. Вакуумный отжиг производят при нагревании со скоростью 600-700°С/час до 1200-1300°С, выдерживают 0,4-0,6 часа, производят охлаждение до 400-500°С со скоростью 1400-1600°С/час, выдерживают 0,05-0,15 ч, производят нагрев со скоростью 550-650°С/час до 1000-1100°С, выдерживают 1,4-1,6 ч, охлаждают до комнатной температуры 20-25°С, при этом используют вакуум в диапазоне от 5х10-5 до 8х10-5 мм.рт.ст.

Этап А4. Выдерживают их далее в муфельной печи,

Этап А41. выдерживают тонкие листы из титана в муфельной печи, разогретой до температуры 250-290°С в течение 50-70 минут, охлаждение производят на воздухе.

или

Этап А42. загружают тонкие листы из титана в муфельную печь, разогретую до температуры 500-600°С с подогревом ее до 900-1000°С в течение от 1 до 1,5 часов, охлаждение производят на воздухе, затем загружают тонкие листы из титана в муфельную печь, разогретую до температуры 450-550°С с подогревом ее до 600-650°С в течение 4-6 минут, охлаждение производят путем закаливания в воде, повторяют последний этап не менее пяти раз.

или

Этап А43. загружают тонкие листы из титана в муфельную печь, разогретую до температуры 300-400°С с подогревом ее до 470-490°С в течение 4-6 минут, охлаждение производят путем закаливания в воде.

Этап А5. Производят охлаждение тонких листов из титана в конце процесса.

Этап А6. Опционально производят электрохимическое окрашивание образцов с кристаллической структурой.

Пример 1. Получение черного цвета, см. фиг 2-3.

Проходят этапы А1-А3.

На этапе А42 заготовку загружают муфельную печь, разогретую до температуры 550°С, и далее нагревают в печи до температуры выдержки 960°С.При достижении температуры 960°С производят выдержку заготовки в печи от одного до полутора часов. Последующее охлаждение проводят на воздухе.

Заготовку загружают в муфельную печь, разогретую до температуры 500°С, и далее нагревают в печи до температуры выдержки 620°С.После выхода на заданную температуру (620°С) выдерживают заготовки в течение 5 минут, после чего закаливают в воде. Процесс выдержки при температуре 620°С и последующей закалки воду производят не менее 5 раз, в зависимости от требований по насыщенности цвета заготовки. Далее проходят этапы А5-А6.

Пример 2. Получение цвета «Шампань», см. фиг 4-5.

Загружают образцы после вакуумной термической обработки на этапе А1 и этапов А2 и А3.

Производят выдерживание в муфельной печи на этапе А4.

Для этого в муфельную печь (или в камерную печь сопротивления, которая может использоваться как эквивалент), разогретую до температуры 270°С, помещают образцы и выдерживают в течение одного часа, (этап А 41), затем охлаждают образцы в воде или на воздухе. Этап А5. При необходимости процесс повторяют для получения более насыщенного цвета. Опционально производят электрохимическое окрашивание образцов с кристаллической структурой. (Этап А6).

Пример 3. Получение синего перламутрового цвета, см. фиг 6-7.

После вакуумной термической обработки на этапе А1 и этапа А2 и А3 заготовку загружают в муфельную печь (этап А43), разогретую до температуры 350°С, и далее нагревать до температуры выдержки 473-490°С. После выхода на заданную температуру производят выдержку заготовки в печи в течение 5 минут, после чего закаливают в воде. (Этап А5). При необходимости процесс повторяют для более насыщенного цвета. Опционально производят электрохимическое окрашивание образцов с кристаллической структурой. (Этап А6).

Промышленная применимость.

Предлагаемый способ обработки тонких листов из титана может быть осуществлен специалистом на практике и при осуществлении обеспечивают реализацию заявленного назначения, что позволяет сделать вывод о соответствии критерию «промышленная применимость» для изобретения.

В соответствии с предложенным изобретением опробован способ изготовления тонких листов из титана. Было проверено, что, следуя предложенным способом удается получить листы титана как на фигурах 2-7.

Таким образом, в данном изобретении достигнута поставленная задача - обеспечить возможность получения окрашенных поверхностей тонких листов из титана, имеющих внешнюю кристаллическую структуру для использования в виде отделочного материала.

Изобретение относится к способам обработки тонких листов из титана, при котором производят их термическую обработку. Заявлены варианты способа обработки тонких листов из титана. Способ включает термическую обработку листов из титана, травление их поверхностей, которое проводят при комнатной температуре в кислотной среде следующего состава: азотная кислота - 680-720 мл/л, плавиковая кислота - 180-220 мл/л и вода - остальное, далее осуществляют промывку поверхностей листов из титана проточной водой с последующим удалением излишков воды. Затем проводят термическую обработку листов путем отжига в муфельной печи в вакууме при температуре 600-1300°С в течение 4-8 ч, далее осуществляют выдерживание отожженных тонких листов в муфельной печи и их охлаждение. Согласно второму варианту способа термическую обработку тонких листов из титана проводят путем отжига в муфельной печи в вакууме от 5×10^-5 до 8×10^-5 мм рт. ст. путем нагревания со скоростью 600-700°С/ч до температуры 1200-1300°С, выдерживания в течение 0,4-0,6 ч, охлаждения до температуры 400-500°С со скоростью 1400-1600°С/ч, выдерживания в течение 0,05-0,15 ч, последующего нагревания со скоростью 550-650°С/ч до температуры 1000-1100°С, выдерживания в течение 1,4-1,6 ч, охлаждения до комнатной температуры 20-25°С. Обеспечивается возможность получения окрашенных поверхностей тонких листов из титана, имеющих внешнюю кристаллическую структуру для использования в виде отделочного материала. 2 н. и 10 з.п. ф-лы, 7 ил., 3 пр.

1. Способ обработки тонких листов из титана, включающий термическую обработку листов из титана и травление их поверхностей, отличающийся тем, что травление поверхностей тонких листов из титана проводят при комнатной температуре в кислотной среде следующего состава: азотная кислота - 680-720 мл/л, плавиковая кислота - 180-220 мл/л и вода - остальное, далее осуществляют промывку поверхностей листов из титана проточной водой с последующим удалением излишков воды, затем проводят термическую обработку тонких листов из титана путем отжига в муфельной печи в вакууме при температуре 600-1300°С в течение 4-8 ч, затем осуществляют выдерживание отожженных тонких листов в муфельной печи и их охлаждение.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что удаление излишков воды производят путем промокания фильтрованной бумагой.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что выдерживание отожженных тонких листов из титана осуществляют в муфельной печи, разогретой до температуры 250-290°С, в течение 50-70 мин, а затем проводят охлаждение на воздухе.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что выдерживание отожженных тонких листов из титана осуществляют в муфельной печи, разогретой до температуры 500-600°С, с последующим подогревом ее до 900-1000°С в течение от 1 до 1,5 ч, охлаждение производят на воздухе, затем тонкие листы из титана размещают в муфельную печь, разогретую до температуры 450-550°С, с последующим подогревом ее до 600-650°С в течение 4-6 мин, а затем проводят охлаждение путем закаливания в воде, повторяют выдерживание тонких листов в муфельной печи и последующее закаливание не менее пяти раз.

5. Способ по п.1, отличающийся тем, что выдерживание отожженных тонких листов из титана осуществляют в муфельной печи, разогретой до температуры 300-400°С, с последующим подогревом ее до температуры 470-490°С в течение 4-6 мин, а затем проводят охлаждение путем закаливания в воде.

6. Способ по п.1, отличающийся тем, что после охлаждения проводят электрохимическое окрашивание тонких листов из титана.

7. Способ обработки тонких листов из титана, включающий термическую обработку листов из титана и травление их поверхностей, отличающийся тем, что травление поверхностей тонких листов из титана проводят при комнатной температуре в кислотной среде следующего состава: азотная кислота - 680-720 мл/л, плавиковая кислота - 180-220 мл/л и вода - остальное, далее осуществляют промывку поверхностей листов из титана проточной водой с последующим удалением излишков воды, затем проводят термическую обработку тонких листов из титана путем отжига в муфельной печи в вакууме от 5×10^-5 до 8×10^-5 мм рт. ст. путем нагревания со скоростью 600-700°С/ч до температуры 1200-1300°С, выдерживания в течение 0,4-0,6 ч, охлаждения до температуры 400-500°С со скоростью 1400-1600°С/ч, выдерживания в течение 0,05-0,15 ч, последующего нагревания со скоростью 550-650°С/ч до температуры 1000-1100°С, выдерживания в течение 1,4-1,6 ч, охлаждения до комнатной температуры 20-25°С, затем осуществляют выдерживание отожженных тонких листов в муфельной печи и их охлаждение.

8. Способ по п.7, отличающийся тем, что удаление излишков воды производят путем промокания фильтрованной бумагой.

9. Способ по п.7, отличающийся тем, что выдерживание отожженных тонких листов из титана осуществляют в муфельной печи, разогретой до температуры 250-290°С, в течение 50-70 мин, а затем проводят охлаждение на воздухе.

10. Способ по п.7, отличающийся тем, что выдерживание отожженных тонких листов из титана осуществляют в муфельной печи, разогретой до температуры 500-600°С, с последующим подогревом ее до 900-1000°С в течение от 1 до 1,5 ч, охлаждение производят на воздухе, затем тонкие листы из титана размещают в муфельную печь, разогретую до температуры 450-550°С, с последующим подогревом ее до 600-650°С в течение 4-6 мин, а затем проводят охлаждение путем закаливания в воде, повторяют выдерживание тонких листов в муфельной печи и последующее закаливание не менее пяти раз.

11. Способ по п.7, отличающийся тем, что выдерживание отожженных тонких листов из титана осуществляют в муфельной печи, разогретой до температуры 300-400°С, с последующим подогревом ее до 470-490°С в течение 4-6 мин, а затем проводят охлаждение путем закаливания в воде.

12. Способ по п.7, отличающийся тем, что после охлаждения проводят электрохимическое окрашивание тонких листов из титана.