酸斑

由於鈦及鈦合金具有密度小、抗拉強度高、良好的熱穩定性、優異的抗大氣腐蝕性能等優點，而被廣泛用於宇航、艦船及化學工業等領域，並獲得了巨大的成功，如宇航使用的蒙皮用料、機翼用料和板式換熱器用料等。但是，隨着鈦材的推廣和應用，近幾年來一些板材到達用户後出現一些表面現象，尤其在南方更為明顯，並且以TA2、TC4和TC1薄板居多。其具體表現為板材表面的色差不一致，在鈦和鈦合金白色基面上出現了顏色為淡黃色或藍色的印痕，這種表面現象統稱為“酸斑”。這類表面現象，雖不影響板材使用，但表面色差不一致嚴重影響產品外觀質量，造成了諸多不應有的消耗。因此，解決並預防此類表面現象的發生很有必要 ^[1]  。

板材在經過軋製，退火，鹼、酸洗等工序處理後，加工至用户所要求的尺寸規格，再配合其它工序如矯直、剪切、檢查、包裝，從而完成產品的交付。板材在進行大氣環境的熱加工和熱處理後，表面都不可避免產生氧化皮，而氧化皮是附着在板材表面具有一定硬度並且無延伸性的產物，它的存在將導致板材半成品在下一工序的軋製中開裂，而成品板材則可能在用户使用成型時表面出現裂紋，因此清除板材表面的氧化皮是非常必要的。鹼、酸洗為化學蝕洗氧化皮的方法，鹼洗的原理是將鈦的氧化物轉變為可溶於酸的偏鈦酸鈉，其作用是去除氧化皮或者使其破碎(疏鬆)，為鹼、酸洗最主要的工序，決定着鹼、酸洗的質量。酸洗的原理是將鹼洗後的產物偏鈦酸鈉變成可溶於水的TiF4，並去除部分基體——鈦，從而得到較好的表面質量。其作用是對吸氣層進行腐蝕。這種方法可以去除各種狀態下的金屬氧化皮，並且在去除氧化皮時金屬損耗不多，能提高生產能力，還可獲得較好的表面質量。

根據板材的生產流程，通過對具體鹼、酸洗工藝流程進行分析研究，可以認為，產生的“酸斑”有兩類。

1）第一類情況：“水印痕”酸斑。其表現形式為在板材表面出現一片片形狀類似積水坑狀的痕跡。這種現象以純鈦板較為明顯，尤其是在經過壓矯形後。其表現為白色印跡，尤以板材邊部較為明顯，且酸、鹼洗後不易消除。其形成原因是在板材成垛退火時，表面氧化不均，鹼酸洗後表面腐蝕程度不一所導致。

2）第二類情況可分為2種：第1種情況為出廠之前，板材在酸洗過程中因框內板材間貼合太過緊密，致使酸洗後該處的殘酸不能徹底沖洗乾淨，造成該部位始終處於弱酸狀態，從而使得板材繼續氧化發藍。即形成前面所説的“酸斑”。

第2種情況為出廠之後，若水洗後弱酸未沖洗乾淨，雖然烘乾較為徹底，成品包裝時表面色差基本一致，但產品供給客户後，板材經較長時間放置，仍有發藍的“酸斑”出現（見圖3）。尤其在我國南方地區，由於空氣濕度較大，這種現象經常出現。其原因也是殘酸未沖洗乾淨的部分始終處於弱酸狀態下，使得板材繼續氧化發藍。這種現象可以稱為板面“返潮”。

通過以上的分析可以看出，板材表面出現“酸斑”現象應主要與鹼、酸洗工序有關。

為了分析“酸斑”現象對產品質量的影響，對錶面存在“酸斑”的板材進行“酸斑”及污染層厚度測量。結果表明“酸斑”本身在板材表面上並無明顯厚度。所謂的“酸斑”污染對板材組織、力學性能及彎曲性能沒有顯著影響，僅僅是表面外觀品像下降。

1）加強對板材生產工藝過程的控制。酸洗後務必要衝洗乾淨，加強對出廠板材表面檢查，發現問題及時處理烘乾。

2）板材表面再處理。由於出廠板材已經鹼、酸處理，所以返回的板材僅需作弱酸處理即可。用弱酸短時浸泡後出槽。在白化時務必做到片與片之間完全隔離，並且注意在酸洗後要衝洗乾淨，保證板材表面不再留有殘酸並充分烘乾，這種問題即可解決。3）砂光處理。作為一種機械處理方法，通過專用砂光設備或人工操作對未出廠或表面有“酸斑”的板材進行磨削，也可達到板材表面色差的一致。

4）鑑於有些“酸斑”是在用户存放過程中受潮造成，尤以南方濕熱地區或雨水較多的地區較為常見，建議用户注意板材的存放環境 ^[2]  。