一种锆及锆合金表面喷砂方法
阅读说明：本技术 一种锆及锆合金表面喷砂方法 (Surface sand blasting method for zirconium and zirconium alloy ) 是由 刘日平 王玉珩 姬朋飞 马巍 李波 马明臻 张新宇 郭宇星 于 2021-07-27 设计创作，主要内容包括：本发明提供了一种锆及锆合金表面喷砂方法,属于锆及锆合金表面处理技术领域。包括如下步骤：喷砂前清洗：利用乙醇对锆及锆合金进行超声清洗,去除锆及锆合金表面油污；多次喷砂：对锆及锆合金的进行粗喷、细喷和精喷,去除锆及锆合金表面污染层,并使锆及锆合金表面形成；喷砂后清洗：利用喷淋装置依次向锆及锆合金喷淋酸性清洗液、除酸清洗液和水,刻蚀并清除锆及锆合金表面剩余的微量尖锐毛刺。本发明中,结合多次喷砂与酸性清洗液的淋喷,能有效实现对锆及锆合金表面及其污染层的处理,通过调节喷砂气压和喷砂时间以适用于不同的处理需要,具有处理时间短、效果好的优点。(The invention provides a method for blasting sand on the surface of zirconium and zirconium alloy, belonging to the technical field of zirconium and zirconium alloy surface treatment. The method comprises the following steps: cleaning before sand blasting: ultrasonically cleaning zirconium and zirconium alloy by using ethanol to remove oil stains on the surfaces of the zirconium and zirconium alloy; and (3) sand blasting for multiple times: performing coarse spraying, fine spraying and fine spraying on the zirconium and the zirconium alloy to remove a pollution layer on the surface of the zirconium and the zirconium alloy and form the surface of the zirconium and the zirconium alloy; cleaning after sand blasting: and spraying an acid cleaning solution, an acid cleaning solution and water to the zirconium and the zirconium alloy in sequence by using a spraying device, and etching and removing the residual trace sharp burrs on the surfaces of the zirconium and the zirconium alloy. According to the invention, multiple times of sand blasting and spraying of the acid cleaning solution are combined, so that the treatment of the zirconium and zirconium alloy surfaces and the pollution layers thereof can be effectively realized, the sand blasting pressure and the sand blasting time are adjusted to meet different treatment requirements, and the method has the advantages of short treatment time and good effect.)
技术领域
本发明涉及锆及锆合金表面处理技术领域，尤其涉及一种锆及锆合金表面喷砂方法。
背景技术
锆及锆合金表面处理一般是指处理锆及锆合金的表面污染层，其原因是：锆在高温下易于与空气中的O、H、N等元素发生反应，在铸件表面形成表面污染层，使其优良的理化性能变差，例如：硬度增加、塑性、弹性降低，脆性增加。因此，锆及锆合金(锆铸件)在成型后的表面处理与其它合金相比显得更为重要。
另外，在将锆及锆合金应用为医疗、航天等
技术领域
时，为提高锆及锆合金本身的性能，还需在处理其污染层后对其表面进行进一步处理，以便于在锆及锆合金表面涂覆一层指定的防护膜，现有技术中对锆及锆合金表面处理存在处理时间长的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种锆及锆合金表面喷砂方法。本发明的表面喷砂方法处理时间短。
为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：
本发明提供了一种锆及锆合金表面喷砂方法，包括以下步骤：
利用乙醇对锆及锆合金进行超声清洗，得到预处理合金；
对所述预处理合金依次进行粗喷、细喷和精喷，得到喷砂合金，所述粗喷、细喷和精喷分别采用白刚玉、圆角钢砂和软性砂作为喷砂；
依次向所述喷砂合金喷淋酸性清洗液、除酸清洗液和水。
优选地，所述白刚玉的粒度为20～40微米。
优选地，所述圆角钢砂的粒度为45～85微米。
优选地，所述软性砂的粒度为95～145微米。
优选地，所述粗喷的操作气压为0.40～0.55Mpa，时间为20～30秒。
优选地，所述细喷的操作气压为0.25～0.40Mpa，时间为20～55秒。
优选地，所述精喷的操作气压为0.15～0.30Mpa，时间为65～105秒。
优选地，所述酸性清洗液的喷淋时间为2～16分钟。
优选地，所述除酸清洗液为氢氟酸溶液。
优选地，所述粗喷、细喷和精喷的喷砂角度相同。
本发明提供了一种锆及锆合金表面喷砂方法，利用乙醇对锆及锆合金进行超声清洗，得到预处理合金；对所述预处理合金依次进行粗喷、细喷和精喷，得到喷砂合金，所述粗喷、细喷和精喷分别采用白刚玉、圆角钢砂和软性砂作为喷砂；依次向所述喷砂合金喷淋酸性清洗液、除酸清洗液和水。
本发明与现有技术相比，具有以下有益效果：
本发明中，结合多次喷砂与酸性清洗液的淋喷，能有效实现对锆及锆合金表面及其污染层的处理，通过调节喷砂气压和喷砂时间以适用于不同的处理需要；并且，本发明所需要的处理时间较短，具体处理效率更高、处理效果好的优点，有效适用于批量化或大件锆及锆合金的高效处理。
附图说明
图1为本发明实施例一的喷砂过程简图；
图2为本发明实施例二的喷砂过程简图；
图3为本发明实施例三的喷砂过程简图；
图4为本发明实施例四的喷砂过程简图。
具体实施方式
本发明提供了一种锆及锆合金表面喷砂方法，包括以下步骤：
利用乙醇对锆及锆合金进行超声清洗，得到预处理合金；
对所述预处理合金依次进行粗喷、细喷和精喷，得到喷砂合金，所述粗喷、细喷和精喷分别采用白刚玉、圆角钢砂和软性砂作为喷砂；
依次向所述喷砂合金喷淋酸性清洗液、除酸清洗液和水。
本发明利用乙醇对锆及锆合金进行超声清洗，得到预处理合金。在本发明中，所述超声清洗的作用是去除锆及锆合金表面油污。本发明对所述超声清洗的具体参数没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的方式即可。
得到预处理合金后，本发明对所述预处理合金依次进行粗喷、细喷和精喷，得到喷砂合金，所述粗喷、细喷和精喷分别采用白刚玉、圆角钢砂和软性砂作为喷砂。在本发明中，所述粗喷、细喷和精喷的作用是去除锆及锆合金表面污染层，并使锆及锆合金表面形成。
在本发明中，所述白刚玉的粒度优选为20～40微米，更优选为25微米。
在本发明中，所述圆角钢砂的粒度优选为45～85微米，更优选为65微米。
在本发明中，所述软性砂的粒度优选为95～145微米，更优选为115微米。
在本发明中，所述粗喷的操作气压优选为0.40～0.55Mpa，更优选为0.45Mpa，时间优选为20～30秒，更优选为25秒。
在本发明中，所述细喷的操作气压优选为0.25～0.40Mpa，更优选为0.3～0.35Mpa，时间优选为20～55秒，更优选为30～50秒，最优选为35秒。
在本发明中，所述精喷的操作气压优选为0.15～0.30Mpa，更优选为0.2～0.25Mpa，时间优选为65～105秒，更优选为75秒。
在本发明中，所述粗喷、细喷和精喷的喷砂角度优选相同。
得到喷砂合金后，本发明依次向所述喷砂合金喷淋酸性清洗液、除酸清洗液和水，刻蚀并清除锆及锆合金表面剩余的微量尖锐毛刺。
在本发明中，所述酸性清洗液的喷淋时间优选为2～16分钟，更优选为8～13分钟。在本发明中，所述酸性清洗液优选为氢氟酸和硝酸的混合液；所述酸性清洗液中氢氟酸的体积分数优选为4％，硝酸的体积分数优选为40％，余量为水。
在本发明中，所述除酸清洗液优选为氢氟酸溶液。本发明对所述氢氟酸溶液的浓度没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的方式即可。
为了进一步说明本发明，下面结合实例对本发明提供的锆及锆合金表面喷砂方法进行详细地描述，但不能将它们理解为对本发明保护范围的限定。
实施例一
S1.喷砂前清洗：利用乙醇对锆合金进行超声清洗，去除锆及锆合金表面油污；
S2.多次喷砂：基于喷砂设备，以相同的喷砂角度、不同的喷砂粒度对锆及锆合金的进行粗喷、细喷和精喷，以实现对锆及锆合金表面及其污染层的处理，粗喷、细喷和精喷中分别采用白刚玉、圆角钢砂和软性砂作为喷砂，选用白刚玉的粒度为20微米，粗喷操作气压为0.40Mpa，粗喷时间为20秒；选用圆角钢砂的粒度为45微米，细喷操作气压为0.30Mpa，粗喷时间为50秒；选用软性砂的粒度为95微米，精喷操作气压为0.20Mpa，粗喷时间为105秒；S3.喷砂后清洗：利用喷淋装置依次向锆及锆合金喷淋酸性清洗液(氢氟酸的体积分数为4％，硝酸的体积分数为40％，余量为水)、除酸清洗液氢氟酸溶液和去离子水，刻蚀并清除锆及锆合金表面剩余的微量尖锐毛刺，喷淋酸性清洗液的时间为16分钟。
本实施例中，喷砂过程简图如图1所示，具体，由下至上依次为粗喷、细喷和精喷所形成的锆板表面结构；在精喷完成后，锆合金表面剩余多处微量尖锐毛刺，而该尖锐毛刺通过16分钟的酸性清洗液的喷淋可有效去除。
本实施例中，整理处理过程用时为18分钟55秒，并且在除去污染层的过程中不会对锆合金本身产生干扰。
实施例二
与实施例一相同，区别仅在于选用白刚玉的粒度为25微米，粗喷操作气压为0.40Mpa，粗喷时间为25秒；选用圆角钢砂的粒度为65微米，细喷操作气压为0.30Mpa，粗喷时间为35秒；选用软性砂的粒度为115微米，精喷操作气压为0.20Mpa，粗喷时间为105秒；喷淋酸性清洗液的时间为13分钟。
本实施例中，喷砂过程简图如图2所示，具体，由下至上依次为粗喷、细喷和精喷所形成的锆板表面结构；在精喷完成后，锆合金表面剩余多处微量尖锐毛刺，而该尖锐毛刺通过13分钟的酸性清洗液的喷淋可有效去除。
本实施例中，整理处理过程用时为15分钟45秒，并且在除去污染层的过程中不会对锆合金本身产生干扰。
实施例三
与实施例一相同，区别仅在于选用白刚玉的粒度为40微米，粗喷操作气压为0.45Mpa，粗喷时间为30秒；选用圆角钢砂的粒度为85微米，细喷操作气压为0.35Mpa，粗喷时间为30秒；选用软性砂的粒度为145微米，精喷操作气压为0.25Mpa，粗喷时间为75秒；喷淋酸性清洗液的时间为6分钟。
本实施例中，喷砂过程简图如图3所示，具体，由下至上依次为粗喷、细喷和精喷所形成的锆板表面结构；在精喷完成后，锆合金表面剩余多处微量尖锐毛刺，而该尖锐毛刺通过6分钟的酸性清洗液的喷淋可有效去除。
本实施例中，整理处理过程用时为8分钟15秒，喷砂完成后会在锆合金表面形成多个弧形凹槽，其弧形凹槽的尺寸与软性砂的粒度相适配，使得锆合金在进行后续涂膜处理时，能增大锆及锆合金与涂料之间的附着力。
实施例四
与实施例一相同，区别仅在于选用白刚玉的粒度为40微米，粗喷操作气压为0.50Mpa，粗喷时间为30秒；选用圆角钢砂的粒度为85微米，细喷操作气压为0.40Mpa，粗喷时间为20秒；选用软性砂的粒度为145微米，精喷操作气压为0.25Mpa，粗喷时间为65秒；喷淋酸性清洗液的时间为8分钟。
本实施例中，喷砂过程简图如图4所示，具体，由下至上依次为粗喷、细喷和精喷所形成的锆板表面结构；在精喷完成后，锆合金表面剩余多处微量尖锐毛刺，而该尖锐毛刺通过8分钟的酸性清洗液的喷淋可有效去除。
本实施例中，整理处理过程用时为9分钟55秒，喷砂完成后会在锆合金表面同样会形成多个凹槽，但该凹槽由三种粒度不同的喷砂共同作用形成，从而使该凹槽相对于实施例三的弧形凹槽而言具有更大的内壁面积，以进一步增大锆合金与涂料之间的附着力。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，并非对本发明作任何形式上的限制。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
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