一种钛合金微弧氧化工艺制造技术

本发明专利技术公开了一种钛合金微弧氧化工艺，其中微弧氧化所用电解液成分包括Na3PO4、功能化碳纳米管、柠檬酸铁铵、聚乙烯吡咯烷酮、Na2CO3和硅酸钠。采用本发明专利技术的工艺方案得到的膜层中均匀分布着一定排列度的单壁碳纳米管，且具有一定的空隙结构，使入射光在碳纳米管、碳纳米管与碳纳米管排列的间隙以及膜层空隙结构中逐渐衰减，达到高度吸光的效果；另外，该膜层与基体结合良好，且膜层中含有的碳纳米管具有高模量、高强度等力学性能以及自润滑特性，使所得膜层具有优异的吸光率、耐磨性和耐腐蚀性。耐磨性和耐腐蚀性。

【技术实现步骤摘要】
一种钛合金微弧氧化工艺


[0001]本专利技术属于钛合金表面处理
，具体涉及一种钛合金微弧氧化工艺。

技术介绍

[0002]钛合金以其耐蚀性和较低的密度和较小的热膨胀系数被广泛应用于光学仪器之上，钛合金制造的高端光学仪器更是发展迅猛。但光学仪器内表面需制备一层吸光率极高的抗反射涂层。目前需用的手段有涂装/电泳哑光漆、黑色微弧氧化、黑色阳极氧化等手段。但是，涂装/电泳哑光漆无法满足高精仪器对尺寸的严格要求，而黑色微弧氧化工艺制得的涂层目前吸光率一直徘徊在75％左右，无法满足高吸光率的要求。
[0003]黑色阳极氧化是老工艺，虽然在添加剂、电参数、药物的比例等方面有调整变化，但是仍未脱离Cr
6+
氧化体系。除制作过程中环保性无法保障外，通过K2Cr2O7/(NH4)2SO4/Na2SO4体系形成的膜层耐磨性、硬度、附着力都比较差。所以开发一种不仅可以确保精确尺寸，而且具有高吸收率的高硬耐磨膜层才是满足此领域发展的关键。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种钛合金微弧氧化工艺。所述微弧氧化工艺，包括以下步骤：
[0005]步骤1：把钛合金片放入酸洗液中于室温下，清洗3
‑
7min，然后用去离子水冲洗钛合金片表面3次待用；
[0006]步骤2：经步骤1处理的钛合金片放入电解液中，于30
‑
50℃、占空比15
‑
35％的条件下，以电流密度为2
‑
10A/dm2恒流微弧氧化，达到所需要的吸光率后终止微弧氧化，取出钛合金片，用去离子水冲洗3分钟，最后用热空气吹干表面即可。
[0007]所述步骤1中酸洗液为NH4HF2、HNO3和水的混合溶液，其中每1L水中含有10mlNH4HF2，每1L水中含有15mlHNO3。
[0008]所述步骤2中的电解液为Na3PO4、功能化碳纳米管、柠檬酸铁铵、聚乙烯吡咯烷酮、Na2CO3、硅酸钠和水的混合溶液，每1L水中含有30
‑
50g Na3PO4，每1L水中含有0.3
‑
5g功能化碳纳米管，每1L水中含有3
‑
9g柠檬酸铁铵，每1L水中含有0.3
‑
1.5g聚乙烯吡咯烷酮，每1L水中含有5
‑
9gNa2CO3，每1L水中含有5
‑
15g硅酸钠。
[0009]进一步的，所述功能化碳纳米管为氨基化单壁碳纳米管、羟基化单壁碳纳米管和羧基化单壁碳纳米管中的一种。
[0010]本专利技术有益效果：采用本专利技术的工艺方案，短时间内即可在钛合金表面获得黑色度高和色泽均匀的氧化膜层。该膜层中均匀分布着一定排列度的单壁碳纳米管，且具有一定的空隙结构，使入射光在碳纳米管、碳纳米管与碳纳米管排列的间隙以及膜层空隙结构中逐渐衰减，达到高度吸光的效果；另外，该膜层与基体结合良好，且膜层中含有的碳纳米管具有高模量、高强度等力学性能以及自润滑特性，使所得膜层具有优异的吸光率、耐磨性和耐腐蚀性。这种具有高光吸收率的钛合金表面氧化膜层，一定程度上扩大了钛合金的应
用范围，且能满足实际应用的要求。
具体实施方式
[0011]为了进一步理解本专利技术，下面结合实施例对本专利技术优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为进一步说明本专利技术的特征和优点，而不是对本专利技术权利要求的限制。
[0012]实施例1
[0013]本专利技术提供的一种钛合金微弧氧化工艺，包括以下步骤：
[0014]步骤1：把面积为3
×
10cm2的钛合金样片放入酸洗液中于室温下，清洗3min，然后用去离子水冲洗钛合金样品表面3次待用；
[0015]步骤2：经步骤1处理的钛合金样片放入电解液中，于30℃、占空比15％的条件下，以电流密度为2A/dm2恒流微弧氧化，达到所需要的吸光率后终止微弧氧化，取出钛合金样片，用去离子水冲洗3分钟，最后用热空气吹干表面即可。
[0016]所述步骤1中酸洗液为NH4HF2、HNO3和水的混合溶液，其中每1L水中含有10mlNH4HF2，每1L水中含有15mlHNO3。即每1L水中配置10ml NH4HF2、15ml HNO3。
[0017]所述步骤2中的电解液为Na3PO4、功能化碳纳米管、柠檬酸铁铵、聚乙烯吡咯烷酮、Na2CO3、硅酸钠和水的混合溶液。每1L水中含有30g Na3PO4，每1L水中含有0.3g功能化碳纳米管，每1L水中含有3g柠檬酸铁铵，每1L水中含有0.3g聚乙烯吡咯烷酮，每1L水中含有5gNa2CO3，每1L水中含有5g硅酸钠。即每1L水中配置30gNa3PO4、0.3g功能化碳纳米管、3g柠檬酸铁铵、0.3g聚乙烯吡咯烷酮、5gNa2CO3、5g硅酸钠。
[0018]所述功能化碳纳米管为氨基化单壁碳纳米管。
[0019]实施例2
[0020]本专利技术提供的一种钛合金微弧氧化工艺，包括以下步骤：
[0021]步骤1：把面积为3
×
10cm2的钛合金样片放入酸洗液中于室温下，清洗5min，然后用去离子水冲洗钛合金样片表面3次待用；
[0022]步骤2：经步骤1处理的钛合金样片放入电解液中，于40℃、占空比27％的条件下，以电流密度为6A/dm2恒流微弧氧化，达到所需要的吸光率后终止微弧氧化，取出钛合金样片，用去离子水冲洗3分钟，最后用热空气吹干表面即可。
[0023]所述步骤1中酸洗液为NH4HF2、HNO3和水的混合溶液，其中每1L水中含有10mlNH4HF2，每1L水中含有15mlHNO3。即每1L水中配置10ml NH4HF2、15ml HNO3。
[0024]所述步骤2中的电解液为Na3PO4、功能化碳纳米管、柠檬酸铁铵、聚乙烯吡咯烷酮、Na2CO3、硅酸钠和水的混合溶液。每1L水中含有40g Na3PO4，每1L水中含有3g功能化碳纳米管，每1L水中含有6g柠檬酸铁铵，每1L水中含有1g聚乙烯吡咯烷酮，每1L水中含有7gNa2CO3，每1L水中含有10g硅酸钠。即每1L水中配置40gNa3PO4、3g功能化碳纳米管、6g柠檬酸铁铵、1g聚乙烯吡咯烷酮、7gNa2CO3、10g硅酸钠。
[0025]进一步的，所述功能化碳纳米管为羟基化单壁碳纳米管。
[0026]实施例3
[0027]本专利技术提供的一种钛合金微弧氧化工艺，包括以下步骤：
[0028]步骤1：把面积为3
×
10cm2的钛合金样片放入酸洗液中于室温下，清洗7min，然后
用去离子水冲洗样品表面3次待用；
[0029]步骤2：经步骤1处理的钛合金样片放入电解液中，于50℃、占空比35％的条件下，以电流密度为10A/dm2恒流微弧氧化，达到所需要的吸光率后终止微弧氧化，取出钛合金样片，用去离子水冲洗3分钟，最后用热空气吹干表面即可。
[0030]所述步骤1中酸洗液本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种钛合金微弧氧化工艺，其特征在于，包括酸洗和微弧氧化步骤，其中微弧氧化所用电解液为Na3PO4、功能化碳纳米管、柠檬酸铁铵、聚乙烯吡咯烷酮、Na2CO3、硅酸钠和水的混合溶液，每1L水中含有30
‑
50g Na3PO4，每1L水中含有0.3
‑
5g功能化碳纳米管，每1L水中含有3
‑
9g柠檬酸铁铵，每1L水中含有0.3
‑
1.5g聚乙烯吡咯烷酮，每1L水中含有5
‑
9gNa2CO3，每1L水中含有5
‑
15g硅酸钠。2.根据权利要求1所述的一种钛合金微弧氧化工艺，其特征在于，所述微弧氧化工艺酸洗步骤所用的酸洗液为NH4HF2、HNO3和水的混合溶液，其中每1L水中含有10ml...

【专利技术属性】
技术研发人员：张邦清，付国龙，程李靖，张纬栋，
申请(专利权)人：深圳市钧诚精密制造有限公司，
类型：发明
国别省市：