钛合金阳极氧化(优.选)
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钛合金表面化学处理钛合金是一种重要的结构材料,具有优良的机械性能和耐腐蚀性能。
然而,其表面活性不高,往往需要经过化学处理来增强表面的性能。
在工业领域中,钛合金表面化学处理是一种常见的方法,可以改善材料的表面性能,增强其耐磨性、耐腐蚀性和附着性。
本文将介绍钛合金表面化学处理的方法和应用。
一、酸洗酸洗是一种常用的钛合金表面处理方法,通过浸泡在酸性溶液中,去除表面氧化物和杂质,提高表面的清洁度。
酸洗后的钛合金表面会变得更加光洁,并且有利于后续的处理工艺,如电镀、溅射等。
二、阳极氧化阳极氧化是一种将金属表面转化成氧化物层的方法,可以提高表面的硬度和耐腐蚀性。
在阳极氧化过程中,钛合金表面会形成致密的氧化层,可以有效地防止表面腐蚀和磨损。
三、化学镀膜化学镀膜是一种将化学物质沉积在金属表面形成一层保护膜的方法,可以提高表面的附着性和耐磨性。
在钛合金表面化学处理中,化学镀膜可以形成多种功能性膜,如光滑膜、阻隔膜和导电膜,以满足不同的工程需求。
四、镀金镀金是一种将金、银、铂等贵金属沉积在金属表面的方法,可以提高表面的美观性和耐腐蚀性。
在钛合金表面化学处理中,镀金可以改善材料的外观,增加附着力和抗氧化性,同时还可以提高材料的导电性能。
五、表面改性表面改性是一种通过化学方法或物理方法改变金属表面性质的方法,可以提高表面的功能性和实用性。
在钛合金表面化学处理中,表面改性可以改善材料的润滑性、耐磨性和耐腐蚀性,增强材料的性能和稳定性。
总结钛合金表面化学处理是一种重要的工艺,可以改善钛合金的表面性能和使用寿命,提高材料的应用范围和市场竞争力。
通过酸洗、阳极氧化、化学镀膜、镀金和表面改性等方法,可以实现钛合金表面性能的定制化和优化化,满足不同工程需求的要求。
希望本文可以为相关领域的研究和实践工作提供一定的参考和指导。
钛表面阳极氧化处理发表时间:2011-05-25T11:53:02.153Z 来源:《魅力中国》2011年4月上作者:谢海峰杜勇义鹏[导读] 钛表面阳极氧化技术克服了钛不耐磨的缺点和提高了其生物相容性等。
谢海峰杜勇义鹏(溶胶-凝胶法钛表面涂层制备及性能研究项目组)中国矿业大学材料科学与工程学院江苏徐州 221000)中图分类号:TF823 文献标识码:A 文章编号:1673-0992(2011)04-0000-01 摘要:钛表面阳极氧化技术克服了钛不耐磨的缺点和提高了其生物相容性等,使其在航空及医学行业得到充分地运用。
本文还介绍了一些具体的方法及阳极氧化的原理。
关键词:钛表面阳极氧化氧化膜引言:钛因其比强度高、耐蚀性好而在宇航工业中广泛的应用,但又因存在易于磨损而限制了它的充分利用。
为了防止和减轻钛的磨损,可以通过阳极氧化在钛表面生成氧化层[1]。
除此,钛及其合金以其特有的优良机械性能、化学性能和生物相容性越来越多的被应用到临床[2] 。
作为一种常用的金属表面处理方法, 阳极氧化是利用电化学原理通过调整阳极氧化的电解条件, 可以在金属表面形成不同程度粗糙、多孔的氧化层, 附加在原有的极薄的自然氧化物上, 从而促进生物细胞的黏附, 抑制金属离子的释放和增强金属离子抗腐蚀性能[ 3, 4] 。
1.阳极氧化原理阳极氧化是通过改变阳极工艺参数来获得不同厚度的氧化膜,从而满足各种不同的生产与应用需求。
主要经过除油—水洗—酸洗—水洗—阳极氧化—水洗的工艺流程。
钛膜阳极氧化时,在阳极上会发生如下的阳极反应:Ti +H2O TiO + 2H+ + 2e (1)2Ti + 3H2O Ti2O3 + 6H+ + 6e (2)Ti + 2H2O TiO2 + 4H + + 4e (3)3Ti + 5H2O Ti3O5 + 10H + + 10e (4)由反应式(1) ~ (4)可知:钛阳极上生成了钛的氧化物。
而钛的低价氧化物在阳极氧化继续时又会生成高价钛的氧化物,其反应式(5) ~ (7)为: 2TiO +H2O Ti2O3 + 2H + + 2e (5)Ti2O3 +H2O 2TiO2 + 2H + + 2e (6)3Ti2O3 +H2O 2Ti3O5 + 2H+ + 2e (7)2.阳极氧化研究现状目前钛及钛合金阳极氧化主要在酸性溶液中进行。
钛合金表面处理工艺
钛合金表面处理工艺有很多种,下面介绍几种常见的处理工艺:
1.阳极氧化:在钛合金表面生成一层致密的氧化膜,提高其耐腐蚀性和耐磨性。
2.电泳涂装:将钛合金放入电泳槽中,通电后使其表面沉积一层涂料,提高其耐腐蚀性和耐磨性。
3.喷砂处理:通过喷砂去除钛合金表面的氧化膜和污垢,提高其表面粗糙度和清洁度。
4.化学镀:在钛合金表面沉积一层金属或金属合金,提高其耐腐蚀性和耐磨性。
5.激光加工:通过激光束在钛合金表面烧蚀出各种形状的图案或文字,提高其装饰性。
6.微弧氧化:在钛合金表面生成一层氧化膜,提高其耐腐蚀性和耐磨性。
7.电解抛光:通过电解的方法去除钛合金表面的氧化膜和污垢,提高其表面光洁度。
8.蚀刻:通过化学反应去除钛合金表面的部分材料,形成图案或文字,提高其装饰性。
9.染色处理:将钛合金放入染色槽中,通入染料后使其表面着色,提高其装饰性。
这些工艺可以单独使用,也可以组合使用,以满足不同的需求。
1。
第1篇一、引言随着科技的不断发展,金属材料在各个领域得到了广泛的应用。
金属表面处理技术作为金属材料加工的重要组成部分,对提高金属材料的性能、延长使用寿命、增强美观性等方面具有重要意义。
阳极氧化技术作为一种重要的金属表面处理方法,具有优异的耐腐蚀性、耐磨性、绝缘性等特性,被广泛应用于航空、航天、电子、汽车、建筑材料等领域。
本文将针对阳极氧化解决方案进行详细阐述。
二、阳极氧化技术原理阳极氧化技术是一种在金属表面形成氧化膜的方法,其基本原理是在电解液中,将金属作为阳极,通过施加直流电压,使金属表面发生氧化反应,形成一层致密的氧化膜。
阳极氧化膜具有以下特点:1. 耐腐蚀性:阳极氧化膜具有良好的耐腐蚀性能,能够有效防止金属基体被腐蚀。
2. 耐磨性:阳极氧化膜具有优异的耐磨性能,能够提高金属材料的耐磨性。
3. 绝缘性:阳极氧化膜具有良好的绝缘性能,能够提高金属材料的绝缘性能。
4. 美观性:阳极氧化膜具有丰富的颜色和图案,能够满足不同应用场景的美观需求。
三、阳极氧化解决方案1. 材料选择阳极氧化的材料选择至关重要,不同材料的阳极氧化性能和效果存在差异。
以下为常见阳极氧化材料及其特点:(1)铝合金:铝合金具有良好的阳极氧化性能,可形成致密的氧化膜,广泛应用于航空、航天、汽车等领域。
(2)镁合金:镁合金具有良好的阳极氧化性能,可形成较薄的氧化膜,具有优良的耐腐蚀性和耐磨性。
(3)钛合金:钛合金具有良好的阳极氧化性能,可形成较厚的氧化膜,具有优异的耐腐蚀性和耐磨性。
(4)不锈钢:不锈钢的阳极氧化性能相对较差,但可通过特殊工艺进行处理,形成一定厚度的氧化膜。
2. 溶液配置阳极氧化溶液的配置对氧化膜的质量和性能具有重要影响。
以下为常见阳极氧化溶液及其特点:(1)硫酸溶液:硫酸溶液适用于铝合金的阳极氧化,可形成较厚的氧化膜,具有良好的耐腐蚀性和耐磨性。
(2)铬酸溶液:铬酸溶液适用于镁合金和钛合金的阳极氧化,可形成较薄的氧化膜,具有优异的耐腐蚀性和耐磨性。
本技术公开了一种钛合金阳极氧化液,按重量份数计算:硫酸1030份、磷酸2040份、乙酸515份、硫酸铵1525份、硫酸钾1013份、甲酸816份、去离子水8001000份。
经过该阳极氧化液处理后的钛合金表面性质更加稳定,防护性能更好。
一种应用上述阳极氧化液处理钛合金表面的方法,包括以下步骤:步骤1,对钛合金表面处理用碱液进行清洗;步骤2,将经步骤1清洗后的钛合金表面进行打磨,然后用清水清洗干净,烘干;步骤3,将经步骤2清洗后的钛合金放入钛合金阳极氧化液进行阳极氧化处理;步骤4,将经步骤3处理后的钛合金再次清洗干净、烘干即得。
权利要求书1.一种钛合金阳极氧化液,其特征在于,按重量份数计算:硫酸10-30份、磷酸20-40份、乙酸5-15份、硫酸铵15-25份、硫酸钾10-13份、甲酸8-16份、去离子水800-1000份。
2.根据权利要求2所述的一种钛合金阳极氧化液,其特征在于,所述硫酸为质量分数为98%的浓硫酸。
3.一种应用权利要求1-2中任一项钛合金阳极氧化液处理钛合金表面的方法,其特征在于,包括以下步骤:步骤1,对钛合金表面处理用碱液进行清洗;步骤2,将经步骤1清洗后的钛合金表面进行打磨,然后用清水清洗干净,烘干;步骤3,将经步骤2清洗后的钛合金放入钛合金阳极氧化液进行阳极氧化处理;步骤4,将经步骤3处理后的钛合金再次清洗干净、烘干即得。
4.根据权利要求3所述的一种应用钛合金阳极氧化液处理钛合金表面的方法,其特征在于,步骤1中,碱液为pH值为10-11的氢氧化钠溶液。
5.根据权利要求3所述的种应用钛合金阳极氧化液处理钛合金表面的方法,其特征在于,步骤3中,阳极氧化处理的处理条件为:在温度为15~25℃、电压为20-40V的条件下处理30-90s。
技术说明书一种钛合金阳极氧化液及其表面处理方法技术领域本技术属于钛合金表面处理技术领域,具体涉及一种钛合金阳极氧化液,本技术还涉及应用上述一种钛合金阳极氧化液的处理钛合金表面的方法。
钛合金低温脉冲微弧阳极氧化技术下载提示:该文档是本店铺精心编制而成的,希望大家下载后,能够帮助大家解决实际问题。
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一种环保钛合金阳极氧化前处理方法我跟你说啊,这个环保钛合金阳极氧化前处理方法,我可是折腾了好久才总算找到点门道。
一开始的时候,我完全就是瞎摸索。
我就想着,这钛合金表面得先弄干净呗。
于是我就用普通的清洗剂去洗,就像我们平常洗碗那样,以为能把上面的脏东西都去掉。
结果发现,根本不是那么回事。
那些普通清洗剂可能对付普通金属还行,对钛合金简直就像给大象挠痒痒,没什么作用。
后来我又试了强酸,觉得这猛料总能把表面那层东西都腐蚀掉吧。
哎呀,这可就大错特错了。
强酸一上去,钛合金表面是有点反应,但是整个表面变得坑坑洼洼的,就像月球表面似的。
这可不行啊,阳极氧化要求表面相对平整光滑呢。
再然后我就学乖了,开始查资料。
我发现有一些专门针对钛合金的弱酸性洗剂,我就想这应该靠谱了吧。
照着说明书把钛合金放进去泡着。
泡的时间我还拿捏不准呢,先试了短时间,发现处理得不够彻底。
又试了长时间的,结果又有点过了。
我就又调整了好几次泡的时间,就像厨师调整做菜的火候一样,最后终于找到了一个相对合适的时间。
然后啊,光是洗剂泡还不行。
泡完之后我还得用细砂纸来轻轻打磨表面,就类似我们磨墙一样,不过这个要轻得多。
我开始打磨的时候手重了,把表面的一些小纹理都破坏了。
后来小心翼翼地一点一点来,才把表面打磨到既除去了残留的脏东西又保留了合适的粗糙度。
还有啊,浸泡和打磨之后的清洗也特别关键。
我不能只用清水随便冲冲就完了。
得用蒸馏水冲洗好几遍,这就像是用最纯净的水给它做个最后的沐浴,确保没有洗剂残留。
这个环保钛合金阳极氧化前处理方法,我还不敢说我找的就是最完美的。
但是目前我这样做下来,后面的阳极氧化效果还不错。
如果你们也做的话,一定要从我的错误里吸取教训,在洗剂选择、浸泡时间、打磨力度和最后的清洗上都要格外小心。
特别是浸泡时间,真的很重要,要根据钛合金的具体成分和状况去试出来一个最合适的时间段,可不能着急。
而且打磨的时候一定要慢、要轻、要细心。
我就打算继续再研究研究,说不定还能找到更好的方法呢。
三石稳力(北京)科技有限公司
钛合金阳极氧化操作规范
1、实验前准备
1.1设备环境要求
1.2操作人员要求操作人员需了解氧化实验所用试剂的安全规程,且经过培训方可上岗,操作人员需穿戴普通防护服,带耐酸碱手套,戴口罩。
1.3实验仪器的准备实验开始前,穿戴好防护用具的操作人员,去库房领取实验所用的试剂和设备,实验技术人员开具所需用品使用量的单据。
2、实验过程
2.1 溶液的配制
2.1.1阴阳极的处理
阳极氧化阳极为钛合金零件,由于钛合金零件之前经过研磨处理,故在此不需要进行前处理。
阳极氧化的阴极为304不锈钢板,需对不锈钢板进行处理,先用砂纸打磨去除表面杂质,之后用蒸馏水清洗干净。
2.1.2酒石酸溶液的配置
用电子称称取50g十水硼砂(十水硼砂不接触电子称,放在A4的白纸上进行称量),如图示:
将酒石酸倒入1000ml的烧杯中,加水至500ml,用玻璃棒搅拌至十水硼砂全部溶解。
在电解槽中加入2L的水,把配置好的十水硼砂溶液加入到电解槽中并搅拌均匀。
加水稀释到3L。
测量溶液的PH值,并记录。
2.1.3导线的连接(适用于实验阶段)
将电源的正极连接在不锈钢板上,将电源的负极连接在工件上。
2.1.4阳极氧化
将连接好的不锈钢板和钛合金分别置于氧化槽的两端,并用夹子把阴阳极固定在氧化槽边缘,放置阴阳极接触。
将电压调制10V,打开电源开关,开始阳极氧化。
氧化20min观察阳极氧化实验颜色的变化,并记录。
调节电压从10V-20V-30V…120V 观察不同电压下颜色的变化,并记录。
钛的阳极氧化原理
钛的阳极氧化是一种传统的电解技术,它将金属钛放电到电解质中,使得钛的表面上由于电解产生的氧化物层。
经过一段时间,形成的氧化物层将会形成一层厚厚的、致密的保护层,从而起到抗腐蚀的作用。
反应机理
钛的阳极氧化反应,是一种可以产生均匀的外层保护层的过程,其反应机理是:在电解液中,钛的原子会在电场的作用下,从金属表面被分离,形成钛离子。
当电解液中存在氧分子的时候,钛离子分子会和氧分子结合,形成钛氧化物,将钛表面氧化形成一层厚厚的致密的二氧化钛保护膜。
优点
钛的阳极氧化可以形成一层厚厚的、致密的保护层,它对金属的抗腐蚀能力很强,这是其他氧化的方法不具有的优点。
钛的阳极氧化反应电流密度及时间少,因此它节省了工业生产的时间,有利于提高生产率。
钛的阳极氧化可以在多种溶剂中进行,同时电解液中可以添加一些无机物,以获得更高质量的氧化膜。
缺点
钛的阳极氧化反应只能在多种溶剂系统中实现,如果条件不够氧化膜的形成就会出现问题,所以实际操作中需要特别注意。
钛的阳极氧化反应的电流密度比较低,所以反应时间较长,比较
耗时。
钛的阳极氧化反应产生的氧化物层厚度很大,这意味着很容易将钛表面的尺寸变大,不利于使用。
钛的阳极氧化原理钛是一种常见的金属材料,具有良好的耐腐蚀性、强度高和轻质等特点,因此在航空航天、医疗器械、化工等领域被广泛应用。
为了提高钛的表面性能,常常采用阳极氧化技术进行表面处理。
那么,什么是钛的阳极氧化原理呢?我们来了解一下什么是阳极氧化。
阳极氧化是一种通过在金属表面形成氧化层来改善金属表面性能的工艺。
在这个过程中,金属作为阳极,通过电解液中的电流,在金属表面形成一层致密的氧化膜。
这种氧化膜具有较高的硬度、耐磨性和耐蚀性,可以有效提高金属的表面性能。
钛的阳极氧化原理与其他金属的阳极氧化有所不同。
由于钛具有良好的化学稳定性和活性,因此在阳极氧化过程中需要采用特殊的工艺和条件。
一般来说,钛的阳极氧化是在含氟离子的电解液中进行的。
这种电解液可以在一定程度上提高氧化膜的质量和性能。
在阳极氧化过程中,钛作为阳极,通过外加电流在电解液中发生氧化反应。
在氧化的同时,钛表面会形成一层致密的氧化膜。
这种氧化膜具有良好的耐磨性和耐腐蚀性,可以有效保护钛材料的表面不受外界环境的影响。
除了提高钛材料的表面性能外,阳极氧化还可以改善钛材料的表面颜色。
通过调整电解液的成分和工艺参数,可以在钛表面形成不同颜色的氧化膜。
这种颜色氧化膜不仅可以美化钛材料的外观,还可以提高其光学性能。
总的来说,钛的阳极氧化原理是通过在含氟离子的电解液中,利用外加电流在钛表面形成一层致密的氧化膜,从而提高钛材料的表面性能和美观度。
这种技术在工业生产中得到广泛应用,为钛材料的表面处理提供了一种有效的方法。
希望通过不断的研究和创新,可以进一步提高钛的阳极氧化技术,为金属材料的应用和发展提供更多可能性。
阳极氧化原料一、什么是阳极氧化阳极氧化是一种通过电解处理来增强金属表面耐磨性和防腐性的技术。
它通过将金属制品浸入电解液中,将其作为阳极,在电流的作用下形成氧化膜。
这种氧化膜可以在金属表面形成一层坚固、致密、具有耐磨性和防腐性的陶瓷膜。
二、常用的阳极氧化原料1.铝材铝材是常见的阳极氧化原料之一,因为它具有轻质、高强度、良好的导电性和可塑性等特点。
在工业生产中,铝材通常用于制造航空器零部件、汽车零部件、建筑材料等。
2.镁合金镁合金是一种轻质高强度的合金,也是常见的阳极氧化原料之一。
它具有优异的机械性能和导热性能,在航空航天、汽车制造等领域得到广泛应用。
3.钛合金钛合金是一种低密度高强度材料,也是常见的阳极氧化原料之一。
它具有优异的耐腐蚀性和高温性能,在航空航天、医疗器械等领域得到广泛应用。
4.不锈钢不锈钢是一种具有优异的耐腐蚀性和机械性能的金属材料,也是常见的阳极氧化原料之一。
它在建筑、家居、医疗器械等领域得到广泛应用。
三、阳极氧化原料的选择因素1.材料的成分不同材料的成分会影响其在电解液中形成氧化膜的特性,从而影响其耐磨性和防腐性。
因此,在选择阳极氧化原料时需要考虑其成分。
2.材料的表面处理阳极氧化前,需要对材料进行表面处理,以去除表面污垢和氧化物,并提高其表面粗糙度。
因此,在选择阳极氧化原料时需要考虑其表面处理情况。
3.材料的形状和尺寸不同形状和尺寸的材料会影响电解液中电场分布的均匀性,从而影响氧化膜的形成和性质。
因此,在选择阳极氧化原料时需要考虑其形状和尺寸。
4.材料的用途不同用途的材料需要具有不同的性能,如耐腐蚀性、耐磨性、导电性等。
因此,在选择阳极氧化原料时需要考虑其用途。
四、阳极氧化技术的应用1.建筑领域阳极氧化后的铝材具有良好的耐腐蚀性和防污染性,可以用于建筑幕墙、天花板、室内装饰等。
2.航空航天领域阳极氧化后的镁合金和钛合金具有优异的机械性能和耐腐蚀性,可以用于制造飞机零部件、发动机零部件等。
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钛合金阳极氧化
钛是地壳中储量较丰富的元素之一,它在地壳中的丰度约为0.64%,在结构金属中仅次于铝、镁和铁居第四位,1791 年英国矿物爱好者W.Gregoy 在黑色磁铁矿中发现了化学元素Ti,在分析这种钛铁矿时把它称为Menachanite;1795 年,德国化学家Klaproth 在分析匈牙利Boinik 出产的一种红金石时,发现一种新的金属,称其为titanium。钛及钛合金在工程上应用较晚,直到1952 年才正式作为结构材料使用,这主要是因为钛和氧、氮、氢和碳等元素有很强的亲和力,并易产生化学作用,致使钛及其合金的生产成本较高的缘故。近年来钛及钛合金因其具有优良的机械性能在现代工业中得到了广泛应用。 钛合金作为工程结构材料,与其它金属相比,钛合金具有密度小,相当于铁 的57%;比强度高,如Ti-6A1-4V 钛合金的比强度为21.7,而LY12 铝合金为16.7;高耐酸性,纯钛在硝酸以及在常温5 %以下的硫酸、盐酸、磷酸中有较好的耐腐蚀性,在海水中几乎不被腐蚀;同时钛合金拥有优良的高、低温力学性能,TC11钛合金能在600 ℃的高温下长期稳定工作,在-200 ℃低温下仍能保持很好的塑性;另外,钛合金还具有无磁、良好的弹性、形状记忆、吸氢、超导、低阻尼、高抗冲击强度、耐压、抗震、与复合材料有良好的相容性等性能。 钛及其合金作为21 世纪最重要的工程金属,以其优异的性能而被广泛用于航空航天、舰船、汽车、医疗、化工等行业。但钛合金不耐磨,与其它金属易产生接触腐蚀等问题限制了其应用范围。因此适当的表面处理以增强钛合金的耐蚀性、耐磨性及装饰性具有重要的现实意义。传统的钛合金表面处理技术有许多不足之处,例如,工艺复杂、成本高、电解液对环境不友好等。 钛合金的特性 (1)钛合会的最主要性能之一是密度小,比强度高。钛的密度为4.5 g/cm 3, 在常用金属中只有铝的密度为2.7 g/cm’比它轻,但铝合金的强度较低,而低碳锏7.86 g/ca。、不锈钢8 0 g/cm、铜8 9 g/cm,都比钛要高。由于钛合金的高比强度,用钛合金代替钢和铝合金降低机体结构重量是相当可观的,同时它是缩小结构体积的优选材料,在相同空间尺寸条件下,使它能够代替那些因空间受限的铝合金及钢构件,这对于提高飞机结构寿命及性能具有重要意义。 (2)钛及其合金另一个突出的性能是其优良的抗蚀性。金属的抗腐蚀性能与金属的固有性质有关,各种金属的热力学稳定性,可以根据它们的标准平衡电位来大致评定,一般来说,标准平衡电位越高(即越正)、标志该金属热力学稳定性越高,金属离子化倾向越小,越不易受到腐蚀;反之同理。虽然钛是一种化学性质比较活泼的余属,其标准平衡电位较低(负),在介质中的热力学腐蚀倾向大,但实际上钛在许多介质中是很稳定的,这是因为它的钝化倾向很强,与氧有很大的亲和力,在空气中或含氧的介质中氧化,钛表面生成一层具有很好的耐腐蚀性能的氧化膜,阻隔了钛及其合金基体进一步氧化腐蚀,这就决定了钛及其合金具有很好的化学腐蚀抗力。同时,由于钛及其合金表面形成了这一层具有良好防护性能并且电阻率较高的表面膜,钛合金的电化学腐蚀抗力实际上也表现为该表面膜的电化学腐蚀抗力,因此,钛及其钛合金具有优异的电化学腐蚀抗力。 (3)钛合金与复合材料有很好的相溶性。出于复合材料具有高比强度、高比刚度、耐疲劳胜能好、工艺性好等优点,随着先进复合材料设计及工艺技术的日趋成熟,和钛合会一样,先进复合材料尤其是碳纤维环氧复合材料(GECM)的应用F1益增长,已用于多种飞机的垂尾、方向舵、机翼等重要结构。由于碳纤维独特的电化学性能,其电极电位较正,与偶接金属材料电连接后,在腐蚀介质中会导致电极电位较负的金属腐蚀速率加快。 2 / 5word.
我们工艺研究工作的内容及方法有如下几方面: (1)钛合会阳极化工艺(分为前处理、阳极氧化、后处理三部分) ①对材料试样(片)的前处理效果会直接影响后面阳极氧化工艺的质量,需要研究的是内容是除油、酸洗,通过试验确定:除油液和酸沈液的组成和工艺条件,以及具体操作。②阳极氧化是本研究课题的关键技术,进行工艺实验研究的途径及方法是:选用不同类型的阳极化电解液的配方、阳极化工艺参数(电压、电流、温度、时侧、PH值),制取各种阳极化工艺条件下的氧化膜试样(片),通过对这些氧化膜试样的颜色、外观、对比试验和性能测试,综合考察阳极化工艺参数对成膜的影响,筛选并确定适合所以选定钛合金材料最佳的阳极化工艺电解液配方、工艺条件及具体操作。③后处理的目的是保护阳极氧化膜,防止膜被污染提高膜的耐磨性及防变色能力,拟采用热水封闭方法。. (2)氧化膜基本性能测试用金相显微镜观察阳极化氧化膜层的表面显微组织及表面形貌,用电子能谱仪进行表面化学状态及表层元素分析。通过对比、分析,评定氧化膜层质量。 (3)接触腐蚀实验接触腐蚀试验既是对本阳极化丁艺研究的目的——防止和减轻钛合金与其它金属接触产生电偶腐蚀的效果的验证;又是对阳极化工艺配方、工艺条件及实验研究的评定。通过阳极化后的钛合金试样(片)与铝合金、不锈钢、磷化或镀锌钢材料接触,在一定的腐蚀介质(盐雾试验)中形成接触偶,观察、测定它们接触腐蚀前后外观变化、腐蚀增重和抗拉强度的变化.进行对比分析、综合评价,以确定最佳配方及工艺参数。 (1)钛合金的阳极氧化概况 阳极氧化是钛及其合金常用的一种表面防护处理方法。钛的阳极氧化是指以 电化学方式使阳极上生成氧,并与阳极钛表面进行反应形成氧化膜的方法。最近研究表明包括铝、镁、钛、钽、钒、铌和锆等在内的许多金属及其合金都能进行阳极氧化处理生成保护膜,但以商业规模利用阳极氧化技术的只有铝、镁、钛及其合金。 (2)钛合金的阳极氧化膜层特征 研究表明,水溶液、有机溶剂和水/有机溶剂这三种体系均可以作为钛阳极氧 化电解液,用非水溶液和熔盐电解时,钛阳极上生成的氧化膜比较薄,电阻值大、 静电电容值高、漏泄电容值高、漏泄电流小,是一种高介电质氧化钛薄膜。而用 水溶液电解时,得到的电化学沉积物容易聚集成较大的颗粒,形成多孔状氧化膜, 且氧化物薄膜较厚,生成干涉性发色氧化膜。这种氧化膜主要起着装饰性和防蚀 保护的作用,是目前在钛合金阳极氧化工艺研究中最常用的电解液配方体系。 研究结果表明钛阳极氧化过程中,电解液的浓度和温度以及电流密度等因素对氧化钛薄膜的生长影响小,而外加电压才是影响氧化钛薄膜生长厚度的最主要的因素。钛阳极氧化形成的TiO2 薄膜的厚度与槽电压成正比,而钛的发色色调则随着氧化钛薄膜厚度的不同而变化,于是得到了阳极氧化的槽电压与钛表面干涉色之间的关系。据此很容易通过调整槽电压来控制钛表面所生成的氧化膜的厚度,进而达到精细控制钛的发色色调,使钛表面按要求显现出黄、绿、青、粉红等各种色彩的目的。 针对目前钛合金表面处理存在的问题,研究并开发出钛合金新型表面处理工艺。研究工作主要包括以下两个方面: 1. 研究并开发了一种钛合金新型抑弧阳极氧化工艺。采用脉动电压阳极氧化技 术,在钛合金表面可形成一层光滑致密,厚约2-10 μm,硬度为350-600 HV 阳极氧化膜。研究了电解液组分、氧化电压等工艺参数对膜层厚度和硬度的影 响。采用扫描电子显微镜(SEM)检测膜层微观形貌,采用电子能谱(EDS) 3 / 5word.
和X 射线衍射(XRD)分析膜层元素组成和结构组成。研究表明:电解液组 分、氧化电压对氧化过程和氧化膜性能会产生影响。膜层分析表明:膜层主要 还是由Ti 和O 元素组成,同时膜层表面还含有Ni 和P 元素;XRD 图谱除了 有Ti 的衍射峰外还含有TiO2 晶态峰,可见膜层是由晶态和非晶态物质混合组 成的氧化膜层。 2. 研究了一种钛合金表面直接电镀镍的新工艺。通过在瓦特镀镍液中添加金属络合剂和金属阳极活化溶解添加剂,对钛电极先采用阳极脉冲电流活化,再对活 化后的钛电极进行阴极脉冲电流沉积,在钛合金表面获得了结合力优良的镍镀 层。研究了电解液组分、工艺参数对镀层结合力的影响。结果表明,当在硫酸 镍电解液中添加40 g/L 阳极活化添加剂和采用1.4 A/dm2 阳极脉冲电流对钛合金进行电化学处理时,可使钛合金产生活性溶解,将脉冲电流切换为阴极电沉 积后,便可在钛合金表面沉积一层结合力优良的镍镀层。文章讨论了脉冲阴、阳极平均电流密度,占空比,频率,电解液组分浓度等电解参数对镍镀层质量的影响,发现当硫酸镍为80 g/L、氯化镍为40 g/L、柠檬酸三钠为15 g/L、葡萄糖酸钠为12 g/L、硼酸为35 g/L、阳极活化添加剂为40 g/L;温度为60 ℃、pH 值为3.5 左右、频率f 为80 Hz、占空比为20 %、阴极电流密度为1.4 A/dm2 时所获得镍镀层的结合力最佳。 镁合金作为21 世纪“绿色”工程金属,除具有比重小、比强度和比刚度高、 导热导电性能好等特点外,还兼有良好的阻尼减震和电磁屏蔽性能,已成为现代 汽车、电子、通讯等行业的首选材料。钛合金具有化学稳定性好。比强度高、密度低、耐蚀及中温性能稳定等特性.而且具有在温度高达400℃~500℃的环境条件下仍能保持自身的强度等优异性能。所以广泛应用于航天、航空、化工及生物医疗等各个领域,已成为广泛应用化学工业和航空航天工业中的新型结构材料。 (1)钛合金阳极化形成 由于钛合金硬度低,抗磨减摩性能差,高温后易粘连限制了其应用。施行阳极化可克服这些难题,钛合金阳极氧化技术是较传统、成熟的表面处理技术,它采用直流叠加方波脉冲电流进行钛合金的阳极氧化可以得到没有粉化和烧焦的氧化膜所生成的氧化膜致密。 该氧化膜主要用作粘结合和涂漆底层。氧化时,先在5min内将电压升至9—10V.然后保持电压18~22min。零件出槽后(在溶液干燥前)应立即清洗,胶接前不允许进行碱清理、腐蚀、溶剂擦洗或其他表面处理,并在氧化膜干燥后2h内转入控制污染的涂底胶和胶接工艺。并应在72h内涂底胶。随着阳极氧化膜层的增厚。阳极氧化电流下降.因此在阳极氧化过程中为了保持电流密度的恒定。必须借助整流器来提高电压。阳极氧化结束时的电压取决于膜层的厚度,在最大膜层厚度情况下。槽电压超过250V。钛合金零件在阳极氧化过程中是在电压高于打火点电压下进行的,一般溶液的打火点电压是80~90V.在阳极氧化过程中继续提高电压,在零件的表面上会观察到打火现象。 (2)钛合金阳极氧化的工艺流程 装挂-化学除油-流动热水洗-流动冷水洗_阳极氧化-流动冷水洗-拆卸零件-检验_(返修)-入库(或胶接、涂漆等)。 钛合金零件要装夹在钛合金制作的夹具上,化学除油可参考一般的化学除油溶液,阳极氧化电压较高时应注意防触电安全,对于较大的零件应延长冷水清洗的时间以达到冷却的目的。长期使用的氧化溶液,由于钛合金的某些溶液,造成钛离子的聚集,应控制钛含量不大于59,L。氧化膜层要求完全覆盖,没有划痕、破损和烧伤,检查膜层的厚度应达到规定的要求。