一种汽车弹簧用钛合金及其制备方法与流程

本发明涉及钛合金，具体为一种汽车弹簧用钛合金及其制备方法。

背景技术：

1、tb9高强钛合金属于亚稳β钛合金，具有优异的综合力学性能、良好的淬透性、室温变形能力和抗腐蚀性能，是制造紧固件和弹簧的理想材料。高强、高韧的轻质tb9钛合金不仅可以满足1300mpa级的强度需求，作为汽车减震弹簧要求材料的室温拉伸强度≥1300mpa，断后伸长率≥14.5％，断面收缩率≥40％；但现有市面上的tb9高强钛合金弹簧的耐磨性能依旧存在较大的缺陷，且产品的耐腐蚀性能也需要得到提升。

2、基于该情况，本申请公开了一种汽车弹簧用钛合金及其制备方法，以解决该技术问题。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种汽车弹簧用钛合金及其制备方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

2、为了解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：

3、一种汽车弹簧用钛合金的制备方法，包括以下步骤：

4、(1)将钛合金配料、混料，经过真空自耗熔炼柱铸锭，热锻开坯，950～980℃下锻成棒材，轧制，固溶处理，扒皮抛光处理，得到钛合金丝材；卷制成型，时效处理，抛丸强化，得到钛合金弹簧；

5、(2)将环氧树脂、二甲苯和正丁醇混合，搅拌至溶解，再加入环氧基封端聚酯醚，混合均匀，得到环氧树脂混合液；

6、将氟碳树脂、环氧树脂混合液和负载石墨烯混合，1000～1200r/min转速下砂磨20～30min，加入固化剂，继续搅拌10～20min，再加入分散剂、流平剂和消泡剂，混合均匀，得到氟碳涂料；

7、(3)取钛合金弹簧，去离子水超声清洗20～30min，真空干燥，再在钛合金弹簧表面涂布氟碳涂料，25～30℃下固化40～50h，得到成品。

8、较优化的方案，步骤(1)中，所述固溶处理的温度为900～950℃，处理时间为20～30min；所述时效处理温度为500～550℃，时间为4～8h。

9、较优化的方案，步骤(2)中，负载石墨烯的制备步骤为：将氟化石墨烯、聚多巴胺和耐磨填料混合，加入tris缓冲溶液(ph＝8.5，10mm)，搅拌20～24h，离心收集产物，洗涤至中性，干燥，得到负载石墨烯。

10、较优化的方案，步骤(1)中，所述氟化石墨烯的浓度为2～2.5mg/ml，所述聚多巴胺的浓度为2～3mg/ml，所述耐磨填料包括氧化铝、二氧化硅和磷酸锆，所述氧化铝、二氧化硅和磷酸锆的质量比为2：1：1；所述耐磨填料的浓度为2～2.5mg/ml。

11、较优化的方案，步骤(2)中，所述环氧基封端聚酯醚的制备步骤为：将3,5-二羟基苯甲酸、碳酸钾和n,n-二甲基甲酰胺混合，搅拌均匀，加入1,6-二溴己烷，80～85℃下反应20～24h，冰水浴冷却至0℃，加入碳酸铯、环氧溴丙烷和n,n-二甲基甲酰胺，继续反应20～24h，反应结束后除去杂质，旋蒸浓缩，纯化，得到环氧基封端聚酯醚。

12、较优化的方案，所述3,5-二羟基苯甲酸、1,6-二溴己烷的摩尔比为1：1；所述3,5-二羟基苯甲酸、碳酸钾、环氧溴丙烷的摩尔比为1：(2.2～2.4)：(1～1.2)。

13、较优化的方案，步骤(2)中，以质量份计，氟碳树脂90～100份、固化剂8～10份、分散剂1～2份、流平剂1～1.5份、消泡剂1～1.5份、负载石墨烯0.5～2份；

14、所述环氧树脂、二甲苯、正丁醇的质量比为100：18：12；所述环氧基封端聚酯醚的添加量为氟碳树脂的1～3wt％；所述环氧树脂的添加量为氟碳树脂的3～5wt％。

15、较优化的方案，氟碳涂料的涂布厚度为100～110μm，所述钛合金为tb9钛合金。

16、较优化的方案，根据以上任意一项所述的一种汽车弹簧用钛合金的制备方法制备的钛合金。

17、与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：

18、本发明公开了一种汽车弹簧用钛合金的制备方法，方案以tb9钛合金为弹簧基材，配料、混料，经过真空自耗熔炼柱铸锭，热锻开坯，950～980℃下锻成棒材，轧制，固溶处理，扒皮抛光处理，得到钛合金丝材；卷制成型，时效处理，抛丸强化，得到钛合金弹簧；再在钛合金弹簧表面涂覆氟碳涂料，一方面，氟碳涂料的存在能够提高钛合金弹簧的表面耐腐蚀性能，另一方面，钛合金弹簧的表面耐磨性能也得到提升，制得的钛合金弹簧能够广泛应用至耐腐蚀环境中，实用性较高。

19、本方案中先利用tb9钛合金制备得到钛合金弹簧，再以3,5-二羟基苯甲酸、1,6-二溴己烷亲核取代反应制得支化聚酯醚，再利用环氧溴丙烷引入环氧基封端，得到环氧基封端聚酯醚。方案限定了“所述3,5-二羟基苯甲酸、碳酸钾、环氧溴丙烷的摩尔比为1：(2.2～2.4)：(1～1.2)”，在该用量下，聚酯醚末端含有羟基、环氧基，将其加入氟碳树脂中，一方面能够与环氧树脂复配对氟碳树脂增韧，而活性基团的引入能够提高氟碳涂料与基体之间的附着力，另一方面，环氧基封端聚酯醚的引入还能够提高氟碳涂料的交联密度，耐腐蚀和耐磨性能也得到提升。

20、本方案还利用氟化石墨烯、聚多巴胺和耐磨填料混合，利用聚多巴胺使耐磨填料负载至氟化石墨烯表面，得到负载石墨烯，负载石墨烯的引入配合环氧基封端聚酯醚，能够有效提高钛合金弹簧的表面耐腐蚀性能，耐磨性能也得到提升。同时，方案中限定了“所述环氧基封端聚酯醚的添加量为氟碳树脂的1～3wt％；所述环氧树脂的添加量为氟碳树脂的3～5wt％”，常规环氧树脂掺杂氟碳树脂时，一般用量在10～12wt％左右改性效果最为优异，而本申请相比常规技术用量大大降低，且该参数下能够保持最为优异的耐磨性能。

21、本发明公开了一种汽车弹簧用钛合金的制备方法，方案利用tb9合金制备钛合金弹簧，再在其表面涂覆氟碳涂料，制备得到的钛合金弹簧的表面耐腐蚀性能优异，氟碳涂料与钛合金弹簧之间的附着力优异，产品耐磨性能得到提升，实用性较高。

技术特征：

1.一种汽车弹簧用钛合金的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种汽车弹簧用钛合金的制备方法，其特征在于：步骤(1)中，所述固溶处理的温度为900～950℃，处理时间为20～30min；所述时效处理温度为500～550℃，时间为4～8h。

3.根据权利要求1所述的一种汽车弹簧用钛合金的制备方法，其特征在于：步骤(2)中，负载石墨烯的制备步骤为：将氟化石墨烯、聚多巴胺和耐磨填料混合，加入tris缓冲溶液，搅拌20～24h，离心收集产物，洗涤至中性，干燥，得到负载石墨烯。

4.根据权利要求3所述的一种汽车弹簧用钛合金的制备方法，其特征在于：步骤(1)中，所述氟化石墨烯的浓度为2～2.5mg/ml，所述聚多巴胺的浓度为2～3mg/ml，所述耐磨填料包括氧化铝、二氧化硅和磷酸锆，所述氧化铝、二氧化硅和磷酸锆的质量比为2：1：1；所述耐磨填料的浓度为2～2.5mg/ml。

5.根据权利要求1所述的一种汽车弹簧用钛合金的制备方法，其特征在于：步骤(2)中，所述环氧基封端聚酯醚的制备步骤为：将3,5-二羟基苯甲酸、碳酸钾和n,n-二甲基甲酰胺混合，搅拌均匀，加入1,6-二溴己烷，80～85℃下反应20～24h，冰水浴冷却至0℃，加入碳酸铯、环氧溴丙烷和n,n-二甲基甲酰胺，继续反应20～24h，反应结束后除去杂质，旋蒸浓缩，纯化，得到环氧基封端聚酯醚。

6.根据权利要求5所述的一种汽车弹簧用钛合金的制备方法，其特征在于：所述3,5-二羟基苯甲酸、1,6-二溴己烷的摩尔比为1：1；所述3,5-二羟基苯甲酸、碳酸钾、环氧溴丙烷的摩尔比为1：(2.2～2.4)：(1～1.2)。

7.根据权利要求1所述的一种汽车弹簧用钛合金的制备方法，其特征在于：步骤(2)中，以质量份计，氟碳树脂90～100份、固化剂8～10份、分散剂1～2份、流平剂1～1.5份、消泡剂1～1.5份、负载石墨烯0.5～2份；

8.根据权利要求1所述的一种汽车弹簧用钛合金的制备方法，其特征在于：氟碳涂料的涂布厚度为100～110μm，所述钛合金为tb9钛合金。

9.根据权利要求1～8中任意一项所述的一种汽车弹簧用钛合金的制备方法制备的钛合金。

技术总结本发明涉及钛合金技术领域，具体为一种汽车弹簧用钛合金及其制备方法；方案以TB9钛合金为弹簧基材，配料、混料，经过真空自耗熔炼柱铸锭，热锻开坯，950～980℃下锻成棒材，轧制，固溶处理，扒皮抛光处理，得到钛合金丝材；卷制成型，时效处理，抛丸强化，得到钛合金弹簧；再在钛合金弹簧表面涂覆氟碳涂料，一方面，氟碳涂料的存在能够提高钛合金弹簧的表面耐腐蚀性能，另一方面，钛合金弹簧的表面耐磨性能也得到提升，制得的钛合金弹簧能够广泛应用至耐腐蚀环境中，实用性较高。技术研发人员：冯奇,胡菊梅,刘芳妮,张红红,严佳怡受保护的技术使用者：宝鸡市永盛泰钛业有限公司技术研发日：技术公布日：2024/6/11