钛合金表面氧化锆涂层制备方法技术

钛合金表面氧化锆涂层制备方法，它涉及一种钛合金表面氧化锆涂层的制备工艺。本发明专利技术按照下述步骤进行：ａ．量取１～１１ｍｌ／Ｌ磷酸溶于蒸馏水，然后边搅拌边加入５～１０ｇ／Ｌ六氟合锆酸钾，得到电解液；ｂ．将去氧化膜的钛合金置于电解液中作为正极，不锈钢板为负极，控温电解液的温度为１０～４０℃；ｃ．接通双向脉冲电源，调节峰值电压为－２００～６００Ｖ、正相或正负相平均电流密度为７００～９００Ａ／Ｍ↑［２］、频率为５０～６０Ｈｚ，恒流下通电反应１０～９０分钟；ｄ．取出水洗后自然干燥或在８０～１００℃下烘干。本发明专利技术在利用钛合金基体成分参与反应，在表面直接形成钛酸锆过渡层，提高氧化锆涂层与基体结合强度，可达到结构材料功能化的目的。

【技术实现步骤摘要】
钛合金表面氧化锆涂层制备方法
：本专利技术涉及一种钛合金表面氧化锆涂层的制备工艺。
技术介绍
：氧化锆具有优异的热学和力学性能，低温单斜和中温四方相之间的相变，会导致3％～5％(体积分数)左右的体积变化，常常导致微裂纹的产生，有利于材料韧性的提高；作为多孔催化薄膜主要应用于化学上氧化过程的催化反应，可以显著降低电解质的电阻、提高单电池的功率；可直接作为生物惰性涂层材料使用，在体液中不发生或发生十分微小的生化反应，能够长期稳定存在。氧化锆无论是在结构材料，还是在功能材料领域都是一种具有很大发展潜力的涂层材料。同其它陶瓷材料相比，氧化锆具有较高的强度、断裂韧性以及良好的耐磨损性。钛合金因其轻质、较高的机械性能和优良的耐蚀性，在化学工业、能源、航空、医学等领域被广泛应用。但钛合金表面硬度低、耐磨性较差，作为人工骨材料其生物相容性不理想。为此，人们对钛合金表面强化技术进行了大量研究，如等离子体喷涂、激光融覆等物理方法制备氧化锆涂层，但是该物理方法设备复杂、成本高、对基体有热影响，溶胶-凝胶等化学方法制备的氧化锆涂层存在着与基体结合不牢的问题。
技术实现思路
：本专利技术的目的是提供一种钛合金表面氧化锆涂层制备方法，该方法能通过改变电解的成分，在基体金属表面直接形成氧化物陶瓷，使得氧化物既有陶瓷的高性能又保持了与基体的结合力，可达到结构材料功能化的目的。本专利技术按照下述步骤进行：a、量取1～11ml/L磷酸溶于蒸馏水，然后边搅拌边加入5～10g/L六氟合锆酸钾，得到电解液；b、将去氧化膜的钛合金置于电解液中作为正极，不锈钢板为负极，控温电解液的温度为10～40℃；c、接通双向脉冲电源，调节峰值电压为-200～600V、正相或正负相平均电流密度为700～900A/M2、频率为50～60Hz，恒流下通电反应10～90分钟；d、取出水洗后自然干燥或在80～100℃下烘干。本专利技术所采用的-->微等离子氧化是一项在阀金属表面原位生长氧化物陶瓷的新技术。它能通过改变电解的成分，在基体金属表面直接形成氧化物陶瓷，使得氧化物既有陶瓷的高性能又保持了与基体的结合力，可达到结构材料功能化的目的。通过本专利技术既可以得到致密的氧化锆涂层，也可以得到多孔的氧化锆涂层。本专利技术利用钛合金基体成分参与反应，在表面直接形成钛酸锆过渡层，提高氧化锆(由单斜相和四方相组成)涂层与基体结合强度，可达到结构材料功能化的目的。具体实施方式：具体实施方式一：本实施方式是这样实现的：a、量取1～11ml/L磷酸溶于蒸馏水，然后边搅拌边加入5～10g/L六氟合锆酸钾，得到电解液；b、将TC4钛合金基体用氢氟酸去氧化膜水洗后置于电解液中作为正极，不锈钢板为负极，控温电解液的温度为10～40℃；c、接通双向脉冲电源，在5～10分钟内将电流密度调到规定的数值，即：峰值电压为-200～600V、正相或正负相平均电流密度为700～900A/M2、频率为50～60Hz，恒流下通电反应10～90分钟；d、取出水洗后自然干燥或在80～100℃下烘干。具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是，量取1ml/L磷酸(85％)溶于蒸馏水，然后边搅拌边加入5g/L六氟合锆酸钾，正负相电流密度为800A/M2，恒流下通电反应10分钟，获得陶瓷层厚度为8μm。其他工艺步骤和参数与具体实施方式一相同。本实施方式采用急冷急热的方法评价结合强度，先将电炉加热到1000℃，将试样快速置于电炉中，保温1分钟后取出立即放入10℃冷水中急冷，抗热震循环三次陶瓷层未见脱落。具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一不同的是，量取7ml/L磷酸(85％)溶于蒸馏水，然后边搅拌边加入6g/L六氟合锆酸钾，正负相电流密度为800A/M2，恒流下通电反应10分钟，获得陶瓷层厚度为10μm，抗热震循环十次陶瓷层未见脱落。其他工艺步骤和参数与具体实施方式一相同。具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一不同的是，量取11ml/L磷酸(85％)溶于蒸馏水，然后边搅拌边加入10g/L六氟合锆酸钾，正负相电流密度为800A/M2，恒流下通电反应10分钟，获得陶瓷层厚度为-->10μm，抗热震循环十次陶瓷层未见脱落。其他工艺步骤和参数与具体实施方式一相同。具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式一不同的是，量取7ml/L磷酸(85％)溶于蒸馏水，然后边搅拌边加入6g/L六氟合锆酸钾，正负相电流密度为800A/M2，恒流下通电反应40分钟，获得陶瓷层厚度为48μm，抗热震循环十次陶瓷层未见脱落。其他工艺步骤和参数与具体实施方式一相同。具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式一不同的是，量取7ml/L磷酸(85％)溶于蒸馏水，然后边搅拌边加入6g/L六氟合锆酸钾，正相电流密度为800A/M2，恒流下通电反应40分钟，获得多孔的氧化锆涂层，抗热震循环三次陶瓷层未见脱落。其他工艺步骤和参数与具体实施方式一相同。具体实施方式七：本实施方式与具体实施方式一不同的是，量取7ml/L磷酸(85％)溶于蒸馏水，然后边搅拌边加入6g/L六氟合锆酸钾，正负相电流密度为800A/M2，恒流下通电反应90分钟，获得陶瓷层厚度为117μm，抗热震循环两次陶瓷层未见脱落。其他工艺步骤和参数与具体实施方式一相同。本文档来自技高网...

【技术保护点】
钛合金表面氧化锆涂层制备方法，其特征在于它按照下述步骤进行：ａ、量取１～１１ｍｌ／Ｌ磷酸溶于蒸馏水，然后边搅拌边加入５～１０ｇ／Ｌ六氟合锆酸钾，得到电解液；ｂ、将去氧化膜的钛合金置于电解液中作为正极，不锈钢板为负极，控温电解液的温度为１０～４０℃；ｃ、接通双向脉冲电源，调节峰值电压为－２００～６００Ｖ、正相或正负相平均电流密度为７００～９００Ａ／Ｍ↑［２］、频率为５０～６０Ｈｚ，恒流下通电反应１０～９０分钟；ｄ、取出水洗后自然干燥或在８０～１００℃下烘干。

【技术特征摘要】
1、钛合金表面氧化锆涂层制备方法，其特征在于它按照下述步骤进行：a、量取1～11ml/L磷酸溶于蒸馏水，然后边搅拌边加入5～10g/L六氟合锆酸钾，得到电解液；b、将去氧化膜的钛合金置于电解液中作为正极，不锈钢板为负极，控温电解液的温度为10～40℃；c、接通双向脉冲电源，调节峰值电压为-200～600V、正相或正负相平均电流密度为700～900A/M2、频率为50～60Hz，恒流下通电反应10～90分钟；d、取出水洗后自然干燥或在80～100℃下烘干。2、根据权利要求1所述的钛合金表面氧化锆涂层制备方法，其特征在于量取1ml/L磷酸溶于蒸馏水，然后边搅拌边加入5g/L六氟合锆酸钾，正负相电流密度为800A/M2，恒流下通电反应10分钟。3、根据权利要求1所述的钛合金表面氧化锆涂层制备方法，其特征在于量取7ml/L磷酸溶于蒸馏水，然后边搅拌边加入6g/L六氟合锆酸钾，正负相电流密度为80...

【专利技术属性】
技术研发人员：姜兆华，姚忠平，孙学通，吴晓宏，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：93[中国|哈尔滨]