一种钛合金表面绝缘硬化膜层的制备方法及钛合金技术

本发明专利技术提供一种钛合金表面绝缘硬化膜层的制备方法及钛合金，制备方法包括以下步骤：S1、将钛合金试样进行预处理去除钛合金表面氧化膜；S2、将钛合金试样进行氧化处理，氧化温度为500～900℃，保温时间30min～5h；S3、将钛合金试样放在真空的环境下通入O2进行渗氧处理，渗氧温度为400～900℃，渗氧时间为30min～10h，氧气流量为30～200sccm。本发明专利技术所述的钛合金表面绝缘硬化膜层的制备方法，第一、大大提高了钛合金表层硬度，可以实现钛合金表层的硬度达到HV1060以上；第二，在钛合金表面生成的氧化层可以起到很好的绝缘效果，绝缘电阻＞200MΩ；第三、提高了钛合金的表面的耐磨性。提高了钛合金的表面的耐磨性。提高了钛合金的表面的耐磨性。

【技术实现步骤摘要】
一种钛合金表面绝缘硬化膜层的制备方法及钛合金


[0001]本专利技术涉及金属表面处理领域，具体而言，涉及一种钛合金表面绝缘硬化膜层的制备方法及钛合金。

技术介绍

[0002]钛合金的耐酸、碱腐蚀能力强，密度低而比强度高，良好的耐腐蚀性和优异的生物相容性广泛地应用于航空航天、航海、生物医疗、化工和生物工程等领域，尤其是在如海水、海洋的氯化物气氛中具有优异的耐蚀性。
[0003]虽然钛合金耐腐蚀等优点使其在海水管路中表现出了较好的服役性能，但钛表面硬度不高，耐磨损性差，同时在某些介质中较差的抗腐蚀性制约了钛合金更广泛的应用。钛合金在工程应用过程中，因摩擦系数高且不稳定，存在严重的粘着磨损，容易出现微动磨损以及咬合等现象，表现出较差的耐磨性；另外钛合金与关联非钛设备存在较大的电位差，在海水环境中可能引发非钛设备发生电偶腐蚀，因此在钛合金表面制备绝缘硬化膜层具有重要的应用价值。
[0004]现有技术中申请号CN201110378673.7的专利公开了一种钛合金渗氧表面强化处理方法，将钛合金材料置于经过处理的介质中，在大气气氛下，普通空气炉中加热至700～850℃，保温30～6000min；利用该方法在钛合金试件表面形成氧固溶硬化层，所述氧固溶硬化层的深度为80～120μm；所述介质为ZrO2粉末，该专利虽然在一定程度上提高了钛合金表层的硬度，但表面无氧化钛膜层的生成不能实现绝缘。
[0005]有鉴于此，特提出本专利技术。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于提出一种钛合金表面绝缘硬化膜层的制备方法及钛合金，以解决现有技术中钛合金渗氧表面的处理方法不能在提高钛合金表层的硬度的同时实现绝缘的问题。
[0007]为达到上述目的，本专利技术的技术方案是这样实现的：
[0008]一种钛合金表面绝缘硬化膜层的制备方法，所述钛合金表面绝缘硬化膜层的制备方法包括以下步骤：
[0009]S1、将钛合金试样进行预处理去除钛合金表面氧化膜；
[0010]S2、将钛合金试样进行氧化处理，氧化温度为500～900℃，保温时间30min～5h；
[0011]S3、将钛合金试样放在真空的环境下通入O2进行渗氧处理，渗氧温度为400～900℃，渗氧时间为30min～10h，氧气流量为30～200sccm。
[0012]本专利技术所述的钛合金表面绝缘硬化膜层的制备方法，第一、大大提高了钛合金表层硬度，可以实现钛合金表层的硬度达到HV1060以上；第二，在钛合金表面生成的氧化层可以起到很好的绝缘效果，绝缘电阻＞200MΩ；第三、提高了钛合金的表层的耐磨性。
[0013]进一步的，在步骤S2中，氧化温度为600～900℃，保温时间2～5h。
[0014]该设置优化了钛合金表面绝缘硬化膜层制备过程中的工艺参数，一方面为提高渗氧的质量做好充足的准备；另一方面，使得钛合金表面绝缘硬化膜层具备绝缘性。
[0015]进一步的，在步骤S3中，将钛合金试样放在真空的环境下通入O2进行渗氧处理，渗氧温度为500～600℃，渗氧时间为3～6h，氧气流量为100～200sccm。
[0016]该设置优化了钛合金表面绝缘硬化膜层制备过程中的工艺参数，有利于提高渗氧的质量和渗氧的密度，从而有利于提高钛合金表面绝缘硬化膜层的硬度。
[0017]进一步的，在步骤S2中，将钛合金试样放置到马弗炉中进行氧化。
[0018]进一步的，在步骤S3中，将钛合金试样放置到真空管式炉中通入O2进行渗氧处理。
[0019]进一步的，步骤S1包括以下步骤：
[0020]S11、将钛合金试样依次放置到除油剂、纯水中使用超声清洗，并用酒精擦拭表面，确保钛合金试样表面干燥洁净；
[0021]S12、将钛合金试样放入到酸性混合液中去除钛合金试样表面的氧化膜。
[0022]钛合金试样表面初始钝化生成的氧化膜虽然较致密，但厚度很薄且不均匀，初始氧化膜的存在也会阻碍热处理过程中表面二氧化钛的生成和氧的扩散作用；在步骤S1中去除钛合金试样表面初始钝化生成的氧化膜，避免阻碍热处理过程中表面二氧化钛的生成和氧的扩散作用。
[0023]进一步的，所述酸性混合液包括HF、CH3CH2OH和水，HF、CH3CH2OH和水的配比为：HF：CH3CH2OH：水＝1:1～10：1～10，所述酸性混合液的pH为2～5。
[0024]该设置优化了酸性混合液的配比，便于完全钛合金试样表面初始钝化生成的氧化膜的同时不会对钛合金表面造成其他方面的影响。
[0025]进一步的，在步骤S12中，将钛合金试样放入到酸性混合液中充分反应1～30min。
[0026]该设置优化了酸性混合液的配比，便于完全钛合金试样表面初始钝化生成的氧化膜的同时不会对钛合金表面造成其他方面的影响。
[0027]进一步的，HF、CH3CH2OH和水的配比为：HF：CH3CH2OH：水＝1:1：1。
[0028]该设置优化了酸性混合液的配比，便于完全钛合金试样表面初始钝化生成的氧化膜的同时不会对钛合金表面造成其他方面的影响。
[0029]本专利技术的第二方面，提出一种钛合金，所述钛合金表面为绝缘硬化膜层，所述钛合金表面绝缘硬化膜层使用任意一项上述的一种钛合金表面绝缘硬化膜层的制备方法制备而成。
[0030]本专利技术的提出一种钛合金表面绝缘硬化膜层的制备方法及钛合金，相对于现有技术而言，本专利技术所述的一种钛合金表面绝缘硬化膜层的制备方法具有以下有益效果：
[0031]1)本专利技术所述的一种钛合金表面绝缘硬化膜层的制备方法及钛合金，大大提高了钛合金表层硬度，可以实现钛合金表层的硬度达到HV1060以上。
[0032]2)本专利技术所述的一种钛合金表面绝缘硬化膜层的制备方法及钛合金，在钛合金表面生成的氧化层可以起到很好的绝缘效果，绝缘电阻＞200MΩ。
[0033]3)本专利技术所述的一种钛合金表面绝缘硬化膜层的制备方法及钛合金，提高了钛合金的表面的耐磨性。
附图说明
[0034]图1为本专利技术实施例1所述的一种钛合金表面氧化膜层的电镜扫描图；
[0035]图2为本专利技术实施例1所述的一种钛合金表面绝缘硬化膜层的电镜扫描图；
[0036]图3为本专利技术实施例2所述的一种钛合金表面氧化膜层的电镜扫描图；
[0037]图4为本专利技术实施例2所述的一种钛合金表面绝缘硬化膜层的电镜扫描图；
[0038]图5为本专利技术实施例1所述的一种钛合金表面绝缘硬化膜层的XRD测试图；
[0039]图6为本专利技术实施例2所述的一种钛合金表面绝缘硬化膜层的XRD测试图；
[0040]图7为本专利技术对比例1所述的一种钛合金表面绝缘硬化膜层的XRD测试图；
[0041]图8为本专利技术对比例2所述的一种钛合金表面绝缘硬化膜层的XRD测试图；
[0042]图9为本专利技术实施例1、对比例1和对比例2所述的一种钛合金表面绝缘硬化膜层制备前表面磨损三维形貌图；
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种钛合金表面绝缘硬化膜层的制备方法，其特征在于，所述钛合金表面绝缘硬化膜层的制备方法包括以下步骤：S1、将钛合金试样进行预处理去除钛合金表面氧化膜；S2、将钛合金试样进行氧化处理，氧化温度为500～900℃，保温时间30min～5h；S3、将钛合金试样放在真空的环境下通入O2进行渗氧处理，渗氧温度为400～900℃，渗氧时间为30min～10h，氧气流量为30～200sccm。2.根据权利要求1所述的一种钛合金表面绝缘硬化膜层的制备方法，其特征在于，在步骤S2中，氧化温度为600～900℃，保温时间2～5h。3.根据权利要求1所述的一种钛合金表面绝缘硬化膜层的制备方法，其特征在于，在步骤S3中，将钛合金试样放在真空的环境下通入O2进行渗氧处理，渗氧温度为500～600℃，渗氧时间为3～6h，氧气流量为100～200sccm。4.根据权利要求1或2所述的一种钛合金表面绝缘硬化膜层的制备方法，其特征在于，在步骤S2中，将钛合金试样放置到马弗炉中进行氧化。5.根据权利要求1或3所述的一种钛合金表面绝缘硬化膜层的制备方法，其特征在于，在步骤S3中，将钛合金试样放置到真空管式炉...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵延飞，周洋，刘瑶瑶，李龙博，黄磊，张益豪，
申请(专利权)人：中国船舶重工集团公司第七二五研究所，
类型：发明
国别省市：