用于TA2钛合金材料厚膜阳极化的工艺制造技术

本发明专利技术属于材料表面处理领域，涉及一种主要针对TA2钛合金材料厚膜阳极化的工艺，包括阳极氧化的步骤，阳极氧化时采用脉冲叠加方式进行阳极氧化，脉冲叠加的基础电压是80V；阳极氧化的脉冲电压是180V‑220V；阳极氧化的占空比是1/2；阳极氧化时的槽液温度是6±2℃；阳极氧化的反应时间包括缓启时间1分钟、阳极化时间50‑70分钟以及缓降时间1分钟；缓启时间是从零电压升至基础电压所用的时间；缓降时间是从基础电压降至零电压所用的时间。本发明专利技术提供了一种膜层厚度可达到8‑10微米、能明显提高耐蚀性以及防止铁等其他金属杂质的污染的用于TA2钛合金材料厚膜阳极化的工艺。

【技术实现步骤摘要】
用于TA2钛合金材料厚膜阳极化的工艺
本专利技术属于材料表面处理领域，涉及一种材料阳极化工艺，尤其涉及一种主要针对TA2钛合金材料厚膜阳极化的工艺。
技术介绍
TA2钛合金是工业纯钛，主要用作化工、造船以及医疗等工作温度在350℃以下受力不大的耐蚀零件。具有高的比强度、重量轻、耐热性强以及耐腐蚀等许多优势。在钛合金零件在制备过程中如果表面被铁离子污染，在电介质中，钛与铁形成微电池，在电化学作用下，使氢渗入钛中，导致钛的氢化而变脆，危急钛合金零件的使用寿命及安全。对钛合金进行阳极化处理增强其耐蚀性并防止铁离子污染。在HB/Z347-2002《钛及其合金阳极氧化工艺及质量检验》中给出TC4，TC6等8-10微米厚膜阳极化的工艺参数，并未给出TA2厚膜8-10微米的阳极氧化工艺参数。同时，国内外的期刊杂志，还没有专门针对TA2钛合金进行8-10微米厚膜阳极氧化的资料。钛合金阳极化膜层厚度依材料牌号和处理工艺有所差异。TA2材料化学成分含量见表1。表1TA2的化学成份含量FeCNHO≤0.3％≤0.1％≤0.05％≤0.015％≤0.25
技术实现思路
为了解决
技术介绍
中存在的上述技术问题，本专利技术提供了一种膜层厚度可达到8-10微米、能明显提高耐蚀性以及防止铁等其他金属杂质的污染的用于TA2钛合金材料厚膜阳极化的工艺。为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种用于TA2钛合金材料厚膜阳极化的工艺，包括阳极氧化的步骤，其特征在于：所述阳极氧化时采用脉冲叠加方式进行阳极氧化，所述脉冲叠加的基础电压是80V；所述阳极氧化的脉冲电压是180V-220V；所述阳极氧化的占空比是1/2；所述阳极氧化时的槽液温度是6±2℃；所述阳极氧化的反应时间包括缓启时间1分钟、阳极化时间50-70分钟以及缓降时间1分钟；所述缓启时间是从零电压升至基础电压所用的时间；所述缓降时间是从基础电压降至零电压所用的时间。上述阳极氧化的脉冲时间是0.5S。上述阳极氧化时的槽液中组分及组分的终浓度分别是：硫酸200-220mL/L、磷酸15-25mL/L、Ti4+＜5克/升以及余量是蒸馏水或去离子水；所述硫酸的密度是1.84g/mL；所述磷酸的密度是1.7g/mL。上述阳极氧化的同时还包括用洁净压缩空气进行搅拌的步骤。本专利技术的优点是：本专利技术提供了一种用于TA2钛合金材料厚膜阳极化的工艺，主要从改变工艺方法进行试验、摸索及改进，包括槽液配方，脉冲电压，槽液温度，占空比以及氧化时间等方面，通过槽液配方，脉冲电压，槽液温度，占空比以及氧化时间这几个方面的相互协同作用，阳极化膜层厚度达到8-10微米，能明显提高其耐蚀性以及防止铁等其他金属杂质的污染，填补该材料在阳极氧化厚膜工艺的空白。附图说明图1是本专利技术所采用的氧化时间与脉冲电压曲线关系示意图；图2是本专利技术所提供的用于TA2钛合金材料厚膜阳极化的工艺的流程示意图。具体实施方式本专利技术提供了一种用于TA2钛合金材料厚膜阳极化的工艺，与现有的工艺在原理上都是相同的，参见图2，都包括阳极氧化的步骤，不同的是，本专利技术在阳极氧化过程中所采用的工艺参数是完全不同的，而本专利技术所采用的工艺参数并不能通过有限次的试验摸索并得到，具体而言，本专利技术所提供的用于TA2钛合金材料厚膜阳极化的工艺，尤其是阳极氧化时的工艺如下：阳极氧化时采用脉冲叠加方式进行阳极氧化(参见图1)，脉冲叠加的基础电压是80V；阳极氧化的脉冲电压是180V-220V；阳极氧化的占空比是1/2；阳极氧化时的槽液温度是6±2℃；阳极氧化的反应时间包括缓启时间1分钟、阳极化时间50-70分钟以及缓降时间1分钟；缓启时间是从零电压升至基础电压所用的时间；缓降时间是从基础电压降至零电压所用的时间。阳极氧化的脉冲时间是0.5S；阳极氧化的同时还包括用洁净压缩空气进行搅拌的步骤。与此同时，本专利技术还对阳极氧化时的槽液进行重新设计，该阳极氧化的槽液的具体配方是：硫酸200-220mL/L(终浓度)、磷酸15-25mL/L(终浓度)、Ti4+＜5克/升(终浓度)以及余量是蒸馏水或去离子水；其中，硫酸是浓硫酸，硫酸的密度是1.84g/mL；磷酸的密度是1.7g/mL。本专利技术主要针对材料为航天站泵的零件TA2钛合金材料在硫酸-磷酸溶液中进阳极氧化，将此种材料的阳极化膜层厚度达到8-10微米，提高其耐蚀性以及防止铁等其他金属杂质的污染，填补该材料在阳极氧化厚膜工艺的空白。在硫酸-磷酸溶液中不断调整槽液配方和工艺参数分三个阶段(参数摸索阶段、试验验证、正式零件加工)进行试验，得出采用200A/300V阳极化电源的脉冲叠加模式。本专利技术主要从改变工艺方法进行试验，包括槽液配方，脉冲电压，槽液温度，占空比，氧化时间等方面。下表2为几次主要的试验的情况统计。表2TA2样件阳极化试验情况明细序号零件情况脉冲电压(V)槽液温度占空比氧化时间膜层厚度(μm)备注1TA2样件18061/2609符合要求2TA2样件19081/27010符合要求3TA2样件20041/2508符合要求4TA2样件21061/26010符合要求5TA2样件20081/26010符合要求6TA2样件19061/2709符合要求通过多次验证试验，膜层厚度均达到8-10微米。结合试验情况需注意：注：A、操作人员必须带绝缘手套，穿绝缘鞋，通电时操作人员不允许接触氧化槽，以免电击伤。B、必须每俩轴对槽液进行一次分析(分析取样时先目检电解槽是否泄漏)，分析项目包括硫酸、磷酸，以及钛离子的含量，做好分析和调整记录，并妥善保存。若钛含量超过5克/升，则整槽槽液报废，重新配置槽液。重新配置槽液方法见指导书槽液分析与配置方法。C、每天要对设备以及控制电源维护一次。D、阳极氧化时间可根据零件膜层厚度进行调整，一般可以向下浮动10分钟，向上10分钟。E、整个操作过程必须有两名操作人员以及以上在现场负责监控。F、在停气(压缩空气)、停电的情况下，由操作者立即在三分钟以内将零件从阳极化槽中取出，然后立即进行静止清洗、流动清洗工序。G、根据钛合金脉冲阳极化电源说明书，电源控制精度：±5％，允许由于电源设备本身造成的电流误差±10A。H、零件不加工阳极化槽应加盖，防止槽液交叉污染。实施实例1)本专利技术是一种用于TA2钛合金厚膜阳极化的槽液配方及阳极化工艺方法。对XX03020-20-01零件进行阳极氧化。2)槽液配方为：硫酸(H2SO4，ρ＝1.84g/mL)按200mL/L配制；磷酸(H3PO4，ρ＝1.7g/mL)按20mL/L配制；Ti4+＜5克/升；其余为蒸馏水或去离子水。采用脉冲叠加方式进行阳极氧化：脉冲电压200V，占空比为1/2；阳极化温度：6℃；压缩空气搅拌；阳极化时间(不包括缓启时间及缓降时间)：50min；缓启时间：1min；缓降时间：1min；给电以后在1分钟内电压应升至80V，采用脉冲叠加方式进行阳极氧化，脉冲时间0.5秒，采用脉冲叠加方式进行阳极氧化，阳极氧化结束后1分钟内将电压将为0。3)试验结果：膜层外观为均匀连续的灰色，厚度为8微米。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于TA2钛合金材料厚膜阳极化的工艺，包括阳极氧化的步骤，其特征在于：所述阳极氧化时采用脉冲叠加方式进行阳极氧化，所述脉冲叠加的基础电压是80V；所述阳极氧化的脉冲电压是180V‑220V；所述阳极氧化的占空比是1/2；所述阳极氧化时的槽液温度是6±2℃；所述阳极氧化的反应时间包括缓启时间1分钟、阳极化时间50‑70分钟以及缓降时间1分钟；所述缓启时间是从零电压升至基础电压所用的时间；所述缓降时间是从基础电压降至零电压所用的时间。

【技术特征摘要】
1.一种用于TA2钛合金材料厚膜阳极化的工艺，包括阳极氧化的步骤，其特征在于：所述阳极氧化时采用脉冲叠加方式进行阳极氧化，所述脉冲叠加的基础电压是80V；所述阳极氧化的脉冲电压是180V-220V；所述阳极氧化的占空比是1/2；所述阳极氧化时的槽液温度是6±2℃；所述阳极氧化的反应时间包括缓启时间1分钟、阳极化时间50-70分钟以及缓降时间1分钟；所述缓启时间是从零电压升至基础电压所用的时间；所述缓降时间是从基础电压降至零电压所用的时间。2.根据权利要求1所述的用于TA2钛合金材...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴雨桥，刘静，周佳，吴晓伟，任可真，马小昭，
申请(专利权)人：中国航发西安动力控制科技有限公司，
类型：发明
国别省市：陕西,61