用於鈦及鈦合金陽極氧化返修件的高效環保處理液的製作方法
2023-11-01 06:31:57
專利名稱：用於鈦及鈦合金陽極氧化返修件的高效環保處理液的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種高效環保的處理液，能去除鈦及鈦合金陽極氧化返修件的氧化膜，並能活化工件表面使其重新陽極氧化上膜，也能活化鈦及鈦合金無膜白件表面，使其陽極氧化上膜。
背景技術：
鈦及鈦合金具有比重小、比強度高、耐高溫、耐腐蝕以及其它優異性能，在軍事、航空、航天、醫用、化工等領域得到越來越廣泛的應用。而經過陽極氧化處理的鈦及鈦合金零部件，因其表面生成氧化物膜又賦予它們具有更好的耐腐蝕、抗擦傷性能。但鈦及鈦合金化學活性高，在空氣中易生成一層極薄的緻密的氧化保護膜，該膜層阻止了陽極氧化膜的生長，因此鈦合金在陽極氧化前，必須經過活化處理，才能獲取質量優異的陽極氧化膜層。另外，鈦及鈦合金在陽極氧化過程中由於某些偶然的因素，如裝掛、 拆卸、氧化工藝參數控制不當等原因而導致膜層不符合質量檢驗要求時，工件需要還修，將膜層去除，並重新陽極氧化。去除鈦及鈦合金陽極氧化膜的方法有物理和化學法。常用物理方法有低壓輝光放電法，離子濺射法，雷射清洗法等，物理方法作業成本高、存在死角。所以一般採用化學法，常用的化學方法有酸性去膜液法，鹼性去膜液法。酸性去膜液法一般採用強酸(HCl、HNO3)與HF混合去膜，去膜機理是由於F_的絡合作用，形成可溶性的H2TiF6。該法速度快，但會侵蝕基體，產生吸氫導致氫脆，使材料的強度和服役壽命急劇降低，同時HF強烈腐蝕皮膚，可經皮膚吸收而引起人體中毒。鹼性去膜法是由於二氧化鈦為兩性物質，會與強鹼反應，但反應產物鈦酸鹽不溶於水，會附著在表面，如何徹底乾淨地去除不溶性附著產物是關鍵。該法一般不會產生吸氫和基體侵蝕。目前較好的一種方法是以雙氧水H2O2、氫氧化鈉NaOH (氫氧化鉀Κ0Η)為主要組分的鹼性去膜液，雙氧水H2O2在強鹼疏鬆氧化膜和穿孔的作用下，滲透到氧化膜的內層，與基體上的釩、鐵、錳等催化活性中心接觸發生催化分解反應產生氧氣(利用的是雙氧水的還原性)，通過氧氣流(包括溶液中過氧化氫分解產生的氧氣)，徹底剝除氧化膜層及產生的鈦酸鹽不溶性產物。並且該去膜液也起著活化表面的作用，使得無膜白件和陽極氧化返修件均能陽極氧化上膜。該法雖然簡單易行，但由於在加熱、強鹼和雜質離子(鐵、錳等)條件下H2O2 穩定性極差，連續使用困難。
發明內容
本發明的目的是提供一種環保效率高、槽液穩定性能好、承載量大、槽液維護簡單，兼有退膜或活化功能的處理液，該處理液去膜效果好，並起著活化作用，能使返修工件和無膜白件陽極氧化上膜。本發明涉及的鈦及鈦合金陽極氧化膜返修件的處理液，由強鹼、阻垢劑、分散劑、活化劑、蒸餾水組成。關鍵點是阻垢劑和分散劑起著協同效應使強鹼與二氧化鈦反應產生的不溶性產物鈦酸鹽產生畸變作用，不產生附著。活化劑主要為還原體系，能使基體表面鈦產生變價態。本發明涉及的處理液含強鹼2 30wt%、阻垢劑2-20 wt%、分散劑2-20 wt%、活化劑 O. 05-1 wt%，其餘為水。配製時按比例與蒸餾水溶解攪勻。本發明涉及的鈦及鈦合金陽極氧化返修件去膜和活化方法是將返修件放入 50-800C的處理液中，攪拌處理f 30min，取出用自來水衝洗晾乾或吹乾，處理過的返修件能重新陽極氧化上膜。如果是鈦及鈦合金無膜白件，處理時間較短，約為Ι-lOmin，處理後能陽極氧化上膜。本發明涉及的處理液不含HF，是一種環保處理液，阻垢劑、分散劑主要起著畸變作用，消耗量小，槽液承載量大、穩定性能好、維護簡單。具體實施方法
下面結合實例，對本發明作進一步說明。本發明涉及處理液中的強鹼可以選用NaOH、Κ0Η、乙醇鈉或進行復配。本發明涉及處理液中的阻垢劑可以選用乙二胺四甲亞基膦酸鈉、羥基亞乙基二膦酸四鈉、乙二胺四亞甲基膦酸五鈉、二乙烯三胺五亞甲基膦酸五鈉、葡萄糖酸鈉、草酸鈉等或復配。本發明涉及處理液中的分散劑可以選用聚乙二醇400、聚乙二醇600、二乙醇胺、 聚丙烯酸鈉、聚環氧琥珀酸鈉、聚天冬氨酸鈉、丙烯酸-2-丙烯醯胺-2-甲基丙磺酸共聚物、 丙烯酸-丙烯酸羥丙酯共聚物等或復配。本發明涉及處理液中的活化劑可以選用硫代硫酸鈉、連二亞硫酸鈉、偏重亞硫酸鉀、二乙基羥胺、異抗壞血酸鈉等或復配。實施案例
(1)IL處理液配方氫氧化鉀100g,
聚環氧琥珀酸鈉40g，草酸鈉40g，葡萄糖酸鈉60g 聚天冬氨酸鈉(40wt%) 40ml 異抗壞血酸鈉lg 水餘量
(2)IL處理液配製先加部分水與其它物質按比例攪拌混合均勻，再補加水至1L。(3)無膜白件處理及結果
將上述處理液攪拌，並加熱至70°C，放入鈦及鈦合金無膜白件(60 X 60 X 8mm的TC4鈦合金樣片)，處理8min後，取出用水衝洗後，表面顏色變為均勻的藍灰色，陽極氧化30min， 能生成均勻的黃色氧化膜，用測厚儀測量膜層厚度為25. 0±3μπι。而不採用該處理液處理的無膜白件直接陽極氧化30min，無法上膜。(4)返修件處理及結果
將上述處理液攪拌，並加熱至60°C，放入鈦及鈦合金陽極氧化返修件(黃色陽極氧化膜厚為25. 0±3μπι的60X60X8mm TC4鈦合金樣片)，處理15min後，取出用水衝洗並自然晾乾，表面顏色為均勻的藍灰色，用測厚儀測量膜層厚度為O. 5 μ m，重新陽極氧化30min，能生成均勻的黃色氧化膜，用測厚儀測量膜層厚度為25. 0±3 μ m。(5)承載量及結果
IL處理液，按步驟(4)連續操作，可以處理鈦及鈦合金陽極氧化返修件(鈦合金樣片同
(4))10片，去膜效果都較好，水位略有降低。處理第11片時，去膜效果略差，但延長時間也可達到較好效果。而過氧化氫體系，每做一片均要補加過氧化氫。
權利要求
1.一種適用於鈦及鈦合金陽極氧化不合格件返修、氧化前活化的高效環保的處理液， 其特徵在於含強鹼2 30wt%、阻垢劑2-20 wt%、分散劑2-20 wt%、活化劑O. 05-1 wt%，其餘為水。
2.根據權利I要求的強鹼，其特徵在於可以選用氫氧化鉀、氫氧化鈉、乙醇鈉等或復配。
3.根據權利I要求的阻垢劑，其特徵在於可以選用乙二胺四甲亞基膦酸鈉、羥基亞乙基二膦酸四鈉、乙二胺四亞甲基膦酸五鈉、二乙烯三胺五亞甲基膦酸五鈉、葡萄糖酸鈉、草酸鈉等或復配。
4.根據權利I要求的分散劑，其特徵在於可以選用聚乙二醇400、聚乙二醇600、二乙醇胺、聚丙烯酸鈉、聚環氧琥珀酸鈉、聚天冬氨酸鈉、丙烯酸-2-丙烯醯胺-2-甲基丙磺酸共聚物、丙烯酸-丙烯酸羥丙酯共聚物等或復配。
5.根據權利I要求的活化劑，其特徵在於可以選用硫代硫酸鈉、連二亞硫酸鈉、偏重亞硫酸鉀、二乙基羥胺、異抗壞血酸鈉等或復配。
6.採用權利I要求的處理液處理鈦及鈦合金及其陽極氧化返修件，其特徵在於將返修件或無膜白件放入5(T80°C的處理液中，處理f30min，取出用水衝洗後，進行陽極氧化上膜。
全文摘要
本發明公開了一種用於鈦及鈦合金陽極氧化返修件的高效環保處理液，該處理液既能去除氧化膜，又能活化工件表面促使返修件或無膜白件陽極氧化上膜。該處理液含強鹼2~30wt%、阻垢劑2-20wt%、分散劑2-20wt%、活化劑0.05-1wt%，其餘為水。處理液工件溫度50~80℃，處理時間1-30min，槽液穩定性好、承載量大、維護簡單、環境友好。經處理液處理過的鈦及鈦合金的力學性能不會降低，能確保氧化膜的質量。
文檔編號C23G1/20GK102586791SQ20121003132
公開日2012年7月18日 申請日期2012年2月13日 優先權日2012年2月13日
發明者吳光輝, 吳筱蘭, 周雅, 王春霞, 肖勝輝, 超敏 申請人:江西洪都航空工業集團有限責任公司