一種鈦合金前處理方法

2023-06-04 17:09:51

專利名稱：一種鈦合金前處理方法
技術領域：
本發明涉及鈦合金前處理的方法，具體是一種鈦合金前處理方法，涉及採用鈦合金化學統切廢液作為鈦合金電鍍或化學鍍前處理活化的方法。
背景技術：
鈦合金比強度高、比重小，耐蝕性優良，已廣泛應用於航空航天、化工等工業中，但是鈦合金也有一些缺陷，如耐磨性差、接觸電阻大、導電性不好和可焊性不良等，這些缺陷極大的限制了鈦合金的進一步擴大應用和開發。為了更進一步提高鈦合金的應用範圍及使用壽命，一般需要對鈦合金進行表面處理，如鍍鎳、轉化膜來達到延長壽命的目的，其中鎳鍍層(包括電鍍鎳層和化學鍍鎳層)因其具有良好的物理、化學性能，簡單易操作性及較低的成本被廣泛應用到鈦合金表面處理工藝中。
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目前，國內外對鋼鐵電鍍或化學鍍研究的較多，研究範圍也比較廣，涉及鍍層耐磨性、耐蝕性、鍍液穩定性等。但是鈦合金不同於鋼鐵，因為鈦金屬活性大，在含氧介質中很快被氧化，表面形成一層緻密的氧化膜，該氧化膜具有很高的化學穩定性，正是由於這層氧化膜的存在，阻礙了基體與金屬鍍層的緊密結合，從而影響鍍層的結合力。目前鈦合金電鍍或化學鍍前處理一般都要進行酸浸蝕和活化兩步處理，工序比較複雜，而且需要配置大量的酸浸蝕液和活化液。

發明內容
本發明的目的是提供一種鈦合金前處理方法，可以將已有技術前處理中使用酸浸蝕和活化兩步法，簡化為一步完成。本發明使用鈦合金化學銑切廢液對鈦合金進行活化前處理，降低了操作複雜度及工序，節約成本。採用的技術方案是一種鈦合金前處理方法第一步、打磨或噴砂處理除去鈦合金表面氧化膜，然後進行冷水(20-30°C)洗。第二步、對鈦合金進行除油。可採用的化學除油配方為
. 氧化鈉(NaOH)30 50g/L
無水確酸鈉(Na2CO3)25 30g/L
磷酸三納(Na3PO4-12! I.'O)20~50g/L
矽酸鈉(Na2SiO3)3~5g/L
水餘S溫度60~80°C時間It盡為Ih·第三步、熱、冷水洗。熱水(40_50°C的水)，冷水(20_30°C的水)。第四步、室溫溫度時對鈦合金進行活化將鈦合金浸入到鈦合金化學銑切廢液(廢液的主要成分為氫氟酸2(T50ml/L，硝酸5(T80ml/L，十二烷基苯磺酸鈉0. 1 0. 4g/L，氟鈦酸鉀2(Tl00g/L)中5 lOmin，(室溫溫度20_30°C )進行活化，完成後取出。所述的鈦合金化學銑切廢液中的物質的濃度氫氟酸濃度< 40%，65%<硝酸濃度< 68%，所述的百分數均為質量百分數。所述的鈦合金化學銑切廢液可從化學銑切車間直接取得。第五步、取出鈦合金後迅速冷水(20_30°C的水)洗並轉移至電鍍槽或化學鍍槽內，儘量減少活化處理後的鈦合金冷水洗和在空氣中滯留的時間以減少氧化膜的生成。電鍍可採用的配方電鍍鎳配方及工藝如下硫酸鎳(NiSO4.7H20)I80~250g/L
硫酸鈉(Na2SO4)20 30 g/L
I!酸(H3BO3)30 35 g/L
硫酸鎂(MgSQr7H20)30-40 g/L
pH值5 5,5
溫度20 35 0C
薇0.8 1,5A/dm2
時間Ih該工藝可以採用不溶性陽極，例如鉛板或石墨電極。 化學鍍可採用的配方及工藝如下
硫酸鎳(NiS04』6H20)25g/L
次磷酸她(NaH2PO2-H2O)26g/L
醱_ (CH3C00Na-3H20) 20g/L 乳酸(CHCh)31ml/L
檸檬酸(C6H8OrH2O)5g/L
碘化卿(KI)30mg/L
pH5.0
時間1.5h
fiJX85-95 0C5-1.鈦合金化學鍍時用潔淨的鐵絲或直流電(小於35V)誘發2 5s，鈦合金表面產生大量氣泡時取出鐵絲或斷電。5-2.配置鍍液採用蒸餾水，以減少雜質的影響。5-3.施鍍過程中，可以用潔淨的壓縮空氣攪拌鍍液。 第六步、冷水洗、乾燥、檢測。
所述的熱水為40_50°C的水，冷水為20_30°C的水。在第一步中，打磨可採用砂紙，噴砂可採用噴砂機完成。在第二步中，除油可對鈦合金整體進行除油處理，除油可採用本領域已知的除油配方、工藝條件和設備完成。在第三步中，熱、冷水洗。熱水(40_50°C)，冷水為20_30°C的水。前三步均為可採用本領域的已知技術，故不重複敘述。上述採用的電鍍液配方、工藝條件和設備均可選用本領域已知的配方、工藝條件和設備完成。上述採用的化學鍍液配方、工藝條件和設備均可選用本領域已知的配方、工藝條件和設備完成。·其優點在於本發明中方法可以將鈦合金電鍍或化學鍍前處理(酸浸蝕和活化兩步法)改為一步完成，降低了操作複雜度及工序；另外本發明直接採用鈦合金化學銑切廢液作為前處理活化液，不需要另行配置，直接取用自化學銑切車間廢液即可，節約了成本。
具體實施例方式實施例I TC4鈦合金電鍍鎳工藝流程如下打磨一冷水洗一除油一熱、冷水洗一活化一冷水洗——電鍍——冷水洗——乾燥——檢測鍍層結合力。I.採用240-1500目砂紙(即經過粗磨至細磨)打磨試樣表面除去表面的氧化膜，20°C的冷水洗。2.對試樣化學除油槽液成分和工藝如下
氫氧化鈉(NaOH)30g/L
無水碳酸鈉(Na2CO3)25g/L
磷酸二鈉《Na.;PCV12H20)20g/L
矽酸銷(Na+2S〗'03)3g/L
水餘.1
溫度6CTC
時間除盡為止3.熱、冷水洗先用40°C熱水衝洗試樣，以防止試樣表面有殘餘除油液，隨後用20°C的冷水洗。4.活化在20°C將試樣放入鈦合金化學銑切廢液中進行活化，時間5min，取出。鈦合金化學銑切廢液主要成分，氫氟酸20ml/L，硝酸50ml/L，十二烷基苯磺酸鈉0. lg/L，氟鈦酸鉀 20g/L。氫氟酸濃度30%，硝酸濃度65%，所述的百分數均為質量百分數。5.將上步經過處理的試樣20°C的冷水洗後，進行電鍍。電鍍鎳配方及工藝如下
硫酸鎳(NiSO4.7H20)1M)g/L
硫酸鈉(Na2SO4)20 g/L
I*酸(H3BO3)30 g/L·SI酸鎂(MgSCV7H20)30 g/L
IJ-Tj. |HL^
JB rtpIflT1
電流密度0.8A/dm2
吋WIh該工藝採用不溶性陽極，鉛板。6. 20°C的冷水洗，乾燥。檢測根據GB/T 5270-2005/IS0 2819:1980《金屬基體上的金屬覆蓋層電沉積和化學沉積層附著強度試驗方法評述》選用銼刀試驗、熱震試驗檢測鍍層的結合力，測試顯示鍍層結合力良好，沒有出現鍍層開裂或脫落現象。實施例2 TC4鈦合金化學鍍Ni-P合金工藝流程如下打磨一冷水洗一除油一熱、冷水洗一活化一冷水洗——化學鍍——冷水洗——乾燥——檢測鍍層結合力。I.對試樣打磨採用240-1500目砂紙(即經過粗磨至細磨)打磨試樣表面除去表面的氧化膜，25 °C的冷水洗。2.對試樣化學除油氫氧化鈉(NaOH)50g/L 無水碳酸鈉(Na2CO3) 30g/L
磷酸三鈉(Na3PO4.12H20)50g/L
矽酸納(Na2SiO3)5g/L
水餘溫 Il 80°C
時_除盡為止3.熱、冷水洗先用45°C熱水衝洗試樣，以防止試樣表面有殘餘除油液，隨後用25 °C的冷水洗。4.活化在25°C將試樣放入鈦合金化學銑切廢液中進行活化，時間10min，取出。·鈦合金化學銑切廢液主要成分，氫氟酸50ml/L，硝酸80ml/L，十二烷基苯磺酸鈉
0.4g/L，氟鈦酸鉀 100g/L。氫氟酸濃度40%，硝酸濃度68%，所述的百分數均為質量百分數。5.將上步經過處理的試樣25°C冷水洗後，進行化學鍍化學鍍鎳配方及工藝如下
ft酸鎳(NiS04.6H20)25g/L
次磷酸鈉(NaH2PO2.H2O)26g/L
醋酸鋪(CH3COONa-SH2O)20g/L
乳酸(C3HhO3)3ImI/L
If檬酸(CfiH8OfH2O)5g/L
碘化鉀(KI)30mg/L
nHI n
JL/JL JL v/
時_1.5h
溫度WC5-1.鈦合金化學鍍時用潔淨的鐵絲誘發3s，鈦合金表面產生大量氣泡時取出鐵絲。
5-2.配置鍍液採用蒸餾水，以減少雜質的影響。5-3.施鍍過程中，可以用潔淨的壓縮空氣攪拌鍍液。6. 25°C的冷水洗，乾燥。根據GB/T 5270-2005/IS0 2819:1980《金屬基體上的金屬覆蓋層電沉積和化學沉積層附著強度試驗方法評述》選用銼刀試驗、熱震試驗檢測鍍層的結合力，測試顯示鍍層結合力良好，沒有出現鍍層開裂或脫落現象。實施例3 TC4鈦合金電鍍鎳工藝流程如下打磨一冷水洗一除油一熱、冷水洗一活化一冷水洗——電鍍——冷水洗——乾燥——檢測鍍層結合力。I.打磨採用240-1500目砂紙(即經過粗磨至細磨)打磨試樣表面除去表面的氧化·膜，30°C的冷水洗。2.化學除油
MMMM (NaOH)mgb
無水義酸納(Na2CO3)28g/L
磷酸三鈉(Na3PO4-OH2O)30g/L
矽酸鈉(Na2SiO;)4g/L
yk全 m'
/Jv不.MA
溫.度WC 時間除盡為it3.熱、冷水洗先用50°C熱水衝洗試樣，以防止試樣表面有殘餘除油液，隨後用冷水30°C洗。4.活化在30°C將試樣放入鈦合金化學銑切廢液中，時間6min，取出。鈦合金化學銑切廢液主要成分，氫氟酸30ml/L，硝酸60ml/L，十二烷基苯磺酸鈉
0.3g/L，氟鈦酸鉀 60g/L。氫氟酸濃度35%，硝酸濃度67%，所述的百分數均為質量百分數。5.將上步經過處理的試樣30°C冷水洗後電鍍鎳配方及工藝如下硫酸鎳(NiSO4.7H20)250g/L
硫酸鈉(Na2SO4)30 g/L
砸酸(H3BO3)35 g/L
疏酸鎂(MgS0r7H20)40 g/L
pH Ift5.5
溫度356C
電流密度1.5 A/dm2
時間Ih·該工藝採用不溶性陽極，石墨電極。6. 30°C的冷水洗，乾燥。檢測根據GB/T 5270-2005/IS0 2819:1980《金屬基體上的金屬覆蓋層電沉積
和化學沉積層附著強度試驗方法評述》選用銼刀試驗、熱震試驗檢測鍍層的結合力，測試
顯示鍍層結合力良好，沒有出現鍍層開裂或脫落現象。
權利要求
1.一種鈦合金前處理方法 第一步、除去鈦合金表面氧化膜，然後進行冷水洗； 第二步、對鈦合金進行除油； 第三步、熱、冷水洗；其特徵在於 第四步、室溫溫度對鈦合金進行活化將鈦合金浸入到鈦合金化學銑切廢液進行活化，溫度 20-30°C ； 所述的鈦合金化學銑切廢液中的物質的濃度氫氟酸濃度< 40%，65%<硝酸濃度< 68%，所述的百分數均為質量百分數； 鈦合金化學銑切廢液的主要成分為氫氟酸2(T50ml/L，硝酸5(T80ml/L，十二烷基苯磺酸鈉 0. ro. 4g/L，氟鈦酸鉀 2(Tl00g/L。
2.根據權利要求I所述的一種鈦合金前處理方法，其特徵在於所述的熱水溫度40-500C，所述的冷水溫度20-30°C。
3.根據權利要求I或2所述的一種鈦合金前處理方法，其特徵在於所述的的除油配方為 M氧化鈉30 50g/L 無水碳酸鈉25 30g/L 磷酸三鈉20 50g/L 矽酸鈉3~5g/L ,Pr** 7Kmm. &1>160 80 C 時間除盡為止。
全文摘要
一種鈦合金前處理方法打磨或噴砂處理除去鈦合金表面氧化膜，然後進行冷水洗。對鈦合金進行除油。熱、冷水洗。活化將鈦合金浸入到鈦合金化學銑切廢液，廢液的主要成分為氫氟酸 20~50ml/L，硝酸50~80ml/L，十二烷基苯磺酸鈉0.1~0.4g/L，氟鈦酸鉀20~100g/L，中5~10min，20-30℃進行活化，完成後取出。其中的濃度氫氟酸濃度30％~40％，硝酸濃度65％~68％，所述的百分數均為質量百分數。本發明中方法可以將原前處理的酸浸蝕和活化兩步法改為一步完成，降低了操作複雜度及工序。本發明直接採用鈦合金化銑廢液作為活化液不需要另行配置，直接取用自化銑車間廢液即可，節約成本。
文檔編號C23C18/18GK102787335SQ20121026898
公開日2012年11月21日 申請日期2012年7月31日 優先權日2012年7月31日
發明者孫杰, 張興偉, 張罡 申請人:瀋陽理工大學