一种钛合金表面涂层涂覆前的处理方法技术

本发明专利技术公开了一种钛合金表面前处理方法，采用电化学阳极氧化法，电解阳极氧化溶液的主要成分为磷酸，同时混入硫酸及一定量的添加剂；氧化过程中使用高电压脉冲电源作为电解阳极氧化的输入电源。形成的膜层对涂层有良好结合强度。经过此种方法对钛合金进行前处理后，制备的涂层均匀，产品合格率高，生产工艺稳定，满足生产要求。

Method for treating surface coating of titanium alloy before coating

The invention discloses a titanium alloy surface pretreatment method by electrochemical anodic oxidation, anodic oxidation of the main components of electrolytic solution for phosphoric acid, sulfuric acid and additive and mixed with a certain amount of use; high voltage pulse power supply as input power of electrolytic anodizing oxidation process. The formed film has good bonding strength to the coating. After the pretreatment of the titanium alloy by this method, the prepared coating is even, the product has a high passing rate, and the production process is stable and meets the production requirements.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于材料特种处理领域，具体涉及一种钛合金表面涂层涂覆前的处理方法，特别是涉及在较高使用温度条件下涂层的前处理，保证涂层与基体材料具有良好结合强度。
技术介绍
钛合金材料由于自身比强度高的特点，被广泛应用于高速飞行器上，而钛合金难以在严酷的气动及高温环境中长时间保持其使用性能，如果不能及时增加辐射散热量，降低基体外表面的辐射平衡温度，飞行器将会遭受严重热辐射的威胁，导致基体氧化或内部零部件损坏。因此，需要对钛合金材料涂覆涂层，来降低钛合金基材温度。现有的钛合金材料表面进行涂层涂覆常用的前处理方法主要有:一是通过手工打磨提高材料表面粗糙度，使涂层与基体结合力提高。二是使用化学酸洗方法清理材料表面来提高涂层结合力。三是先采用化学溶液对基体表面进行浸泡处理，再进行涂层的制备。四是将涂层与粘合剂混合在一起，再进行涂覆。但是采用上述处理方法后制备的涂层不够均匀，产品合格率不高，生产工艺不稳定，不能满足生产要求。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种钛合金表面涂层涂覆前的处理方法，解决涂料与基体材料结合强度不够高的问题，还解决了涂层不够均匀的问题。本专利技术的技术方案为：一种钛合金表面涂层涂覆前的处理方法，其特征在于：采用电化学阳极氧化法，电解阳极氧化溶液的主要成分为磷酸，含量在80g/L～120g/L之间，同时混入含量在30g/L～50g/L硫酸及一定量的添加剂；氧化过程中使用高电压脉冲电源作为电解阳极氧化的输入电源。有益效果：钛合金材料在经过上述电解阳极氧化处理后，制备涂层比其它方法处理结合强提高30％左右，涂层均匀，生产工艺稳定，满足生产要求。涂层经过热冲刷试验、高低温冲击试验后，性能合格。涂层与基体材料的结合力的提高，对延长涂层使用寿命有较大帮助，产品合格率高，降低了不良品率。具体实施方式为使本专利技术的目的、内容和优点更加清楚，下面结合实施例，对本专利技术的具体实施方式作进一步详细描述。本专利技术提供一种钛合金表面涂层涂覆前的处理方法，采用电化学阳极氧化法，具体包括以下步骤：步骤1：配置电解阳极氧化溶液根据零件产品的面积配置钛合金电解阳极氧化溶液，主要成份磷酸，含量在80g/L～120g/L之间,第二成份硫酸，含量在30g/L～50g/L之间。氧化槽中加入三分之一的去离子水，将计算重量硫酸和磷酸分别加入槽中，加入水至标准液面；使用压缩空气搅拌24h，酸液充分溶解。步骤2：加入添加剂添加剂由促进剂和稳定剂组成，生产前加入到混合酸液中以达到促进氧化和稳定溶液的作用。按含量加入促进剂，成分含量在20g/L，稳定剂成分含量10g/L，室温下分批次倾倒加入，边加入边搅拌，将粉料分散搅开利于溶解，以防其结块。将溶液降温到8～15℃左右，使用压缩空气充分搅拌溶液24h,利于各溶液成份均匀。电解阳极化溶液主要成份为磷酸，含量在80g/L～120g/L之间或更宽的范围内均能形成氧化膜层，但是其膜层厚度只能达到0.2μm～1.5μm左右，膜孔径较大，膜的硬度较软，此种条件下形成的前处理层与涂层结合不理想。通过在此种酸性电解阳极化溶液基础上添加硫酸和一些添加剂，可以改变电解液活性状态，控制电解阳极氧化放电过程，形成膜层过程中有选择性的阻挡或腐蚀，以达到最佳厚度值，消除常见阳极化层表层不均匀，达到改善材料表面亲和性。电解阳极氧化过程影响膜孔径因素分析与控制，溶液成份和工艺参数对阳极氧化起的作用分析，通过调配磷酸和硫酸比例，添加促进剂、稳定剂，优化溶液中主要成份配比，促使各成分发挥最佳作用。步骤3：调试脉冲参数将电源工作时间设置为35min，缓启动时间5min，电解阳氧化电压设置为105V。脉冲频率13Hz。步骤4：电解阳极氧化加工将钛合金零件放入电解液中，零件与电源阳极连接，阴极采用不锈钢板，阳极、阴极面积比为1:1.5，溶液温度范围8℃～15℃。开启压缩空气充分搅拌溶液10min以上，并保持溶液温度稳定，温度变化控制在±1℃之内。采用缓启动方式启动阳极化脉冲电源，达到设定值后保持电压105V，持续电解阳极氧化35min。氧化完毕，关闭电源。取出零件后使用去离子水清洗零件，将零件在90℃～100℃烘干，使零件完全干燥。完成上述处理的零件应在8h以内完成涂层的涂覆工作。本专利技术通过控制阳极化电源输出的波形参数，降低氧化过程中出现的热量。优化氧化输出电压，氧化频率、时间等参数，得到具有一定硬度、多孔、适当厚度的氧化操作流程。本专利技术通过采用电化学阳极氧化方法在材料基体上氧化形成一层原位生长的类陶瓷结构膜层，利用膜层多孔特性使涂料渗入膜层内部来提高涂料与基体材料结合强度。经过验证电化学阳极氧化方法是一种较好的解决方案，形成的膜层对涂层有良好结合强度。经过此种方法对钛合金进行前处理后，制备的涂层均匀，产品合格率高，生产工艺稳定，满足生产要求。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种钛合金表面涂层涂覆前的处理方法，其特征在于：采用电化学阳极氧化法，电解阳极氧化溶液的主要成分为磷酸，含量在80g/L～120g/L之间，同时混入含量在30g/L～50g/L硫酸及一定量的添加剂；氧化过程中使用高电压脉冲电源作为电解阳极氧化的输入电源。

【技术特征摘要】
1.一种钛合金表面涂层涂覆前的处理方法，其特征在于：采用电化学阳极氧化法，电解阳极氧化溶液的主要成分为磷酸，含量在80g/L～120g/L之间，同时混入含量在30g/L～50g/L硫酸及一定量的添加剂；氧化过程中使用高电压脉冲电源作为电解阳极氧化的输入电源。2.根据权利要求1所述的一种钛合金表面涂层涂覆前的处理方法，其特征在于：添加剂由促进剂和稳定剂组成，生产前加入到混合酸液中以达到促进氧化和稳定溶液的作用。3.根据权利要求2所述的一种钛合金表面涂层涂覆前的处理方法，其特征在于：促进剂成分含量为20g/L，稳定剂成分含量为10g/L。4.根据权利要求1所述的一种钛合金表面涂层涂覆前的处理方法，其特征在于：将电源工作时间设置为35min，缓启动时间5min，电解阳氧化电压设置...

【专利技术属性】
技术研发人员：崔永信，周野，赵建辉，
申请(专利权)人：北京星航机电装备有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11