專利名稱：一種鈦合金前處理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及鈦合金前處理的方法，具體是一種鈦合金前處理方法，涉及采用鈦合金化學(xué)統(tǒng)切廢液作為鈦合金電鍍或化學(xué)鍍前處理活化的方法。
背景技術(shù)：
鈦合金比強(qiáng)度高、比重小，耐蝕性優(yōu)良，已廣泛應(yīng)用于航空航天、化工等工業(yè)中，但是鈦合金也有一些缺陷，如耐磨性差、接觸電阻大、導(dǎo)電性不好和可焊性不良等，這些缺陷極大的限制了鈦合金的進(jìn)一步擴(kuò)大應(yīng)用和開發(fā)。為了更進(jìn)一步提高鈦合金的應(yīng)用范圍及使用壽命，一般需要對鈦合金進(jìn)行表面處理，如鍍鎳、轉(zhuǎn)化膜來達(dá)到延長壽命的目的，其中鎳鍍層(包括電鍍鎳層和化學(xué)鍍鎳層)因其具有良好的物理、化學(xué)性能，簡單易操作性及較低的成本被廣泛應(yīng)用到鈦合金表面處理工藝中。
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目前，國內(nèi)外對鋼鐵電鍍或化學(xué)鍍研究的較多，研究范圍也比較廣，涉及鍍層耐磨性、耐蝕性、鍍液穩(wěn)定性等。但是鈦合金不同于鋼鐵，因為鈦金屬活性大，在含氧介質(zhì)中很快被氧化，表面形成一層致密的氧化膜，該氧化膜具有很高的化學(xué)穩(wěn)定性，正是由于這層氧化膜的存在，阻礙了基體與金屬鍍層的緊密結(jié)合，從而影響鍍層的結(jié)合力。目前鈦合金電鍍或化學(xué)鍍前處理一般都要進(jìn)行酸浸蝕和活化兩步處理，工序比較復(fù)雜，而且需要配置大量的酸浸蝕液和活化液。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種鈦合金前處理方法，可以將已有技術(shù)前處理中使用酸浸蝕和活化兩步法，簡化為一步完成。本發(fā)明使用鈦合金化學(xué)銑切廢液對鈦合金進(jìn)行活化前處理，降低了操作復(fù)雜度及工序，節(jié)約成本。采用的技術(shù)方案是一種鈦合金前處理方法第一步、打磨或噴砂處理除去鈦合金表面氧化膜，然后進(jìn)行冷水(20-30°C)洗。第二步、對鈦合金進(jìn)行除油?？刹捎玫幕瘜W(xué)除油配方為
. 氧化鈉(NaOH)30 50g/L
無水確酸鈉(Na2CO3)25 30g/L
磷酸三納(Na3PO4-12! I.'O)20~50g/L
硅酸鈉(Na2SiO3)3~5g/L
水余S溫度60~80°C時間It盡為Ih·第三步、熱、冷水洗。熱水(40_50°C的水)，冷水(20_30°C的水)。第四步、室溫溫度時對鈦合金進(jìn)行活化將鈦合金浸入到鈦合金化學(xué)銑切廢液(廢液的主要成分為氫氟酸2(T50ml/L，硝酸5(T80ml/L，十二烷基苯磺酸鈉0. 1 0. 4g/L，氟鈦酸鉀2(Tl00g/L)中5 lOmin，(室溫溫度20_30°C )進(jìn)行活化，完成后取出。所述的鈦合金化學(xué)銑切廢液中的物質(zhì)的濃度氫氟酸濃度< 40%，65%<硝酸濃度< 68%，所述的百分?jǐn)?shù)均為質(zhì)量百分?jǐn)?shù)。所述的鈦合金化學(xué)銑切廢液可從化學(xué)銑切車間直接取得。第五步、取出鈦合金后迅速冷水(20_30°C的水)洗并轉(zhuǎn)移至電鍍槽或化學(xué)鍍槽內(nèi)，盡量減少活化處理后的鈦合金冷水洗和在空氣中滯留的時間以減少氧化膜的生成。電鍍可采用的配方電鍍鎳配方及工藝如下硫酸鎳(NiSO4.7H20)I80~250g/L
硫酸鈉(Na2SO4)20 30 g/L
I!酸(H3BO3)30 35 g/L
硫酸鎂(MgSQr7H20)30-40 g/L
pH值5 5,5
溫度20 35 0C
薇0.8 1,5A/dm2
時間Ih該工藝可以采用不溶性陽極，例如鉛板或石墨電極。 化學(xué)鍍可采用的配方及工藝如下
硫酸鎳(NiS04’6H20)25g/L
次磷酸她(NaH2PO2-H2O)26g/L
醱_ (CH3C00Na-3H20) 20g/L 乳酸(CHCh)31ml/L
檸檬酸(C6H8OrH2O)5g/L
碘化卿(KI)30mg/L
pH5.0
時間1.5h
fiJX85-95 0C5-1.鈦合金化學(xué)鍍時用潔凈的鐵絲或直流電(小于35V)誘發(fā)2 5s，鈦合金表面產(chǎn)生大量氣泡時取出鐵絲或斷電。5-2.配置鍍液采用蒸餾水，以減少雜質(zhì)的影響。5-3.施鍍過程中，可以用潔凈的壓縮空氣攪拌鍍液。 第六步、冷水洗、干燥、檢測。
所述的熱水為40_50°C的水，冷水為20_30°C的水。在第一步中，打磨可采用砂紙，噴砂可采用噴砂機(jī)完成。在第二步中，除油可對鈦合金整體進(jìn)行除油處理，除油可采用本領(lǐng)域已知的除油配方、工藝條件和設(shè)備完成。在第三步中，熱、冷水洗。熱水(40_50°C)，冷水為20_30°C的水。前三步均為可采用本領(lǐng)域的已知技術(shù)，故不重復(fù)敘述。上述采用的電鍍液配方、工藝條件和設(shè)備均可選用本領(lǐng)域已知的配方、工藝條件和設(shè)備完成。上述采用的化學(xué)鍍液配方、工藝條件和設(shè)備均可選用本領(lǐng)域已知的配方、工藝條件和設(shè)備完成。·其優(yōu)點(diǎn)在于本發(fā)明中方法可以將鈦合金電鍍或化學(xué)鍍前處理(酸浸蝕和活化兩步法)改為一步完成，降低了操作復(fù)雜度及工序；另外本發(fā)明直接采用鈦合金化學(xué)銑切廢液作為前處理活化液，不需要另行配置，直接取用自化學(xué)銑切車間廢液即可，節(jié)約了成本。
具體實施例方式實施例I TC4鈦合金電鍍鎳工藝流程如下打磨一冷水洗一除油一熱、冷水洗一活化一冷水洗——電鍍——冷水洗——干燥——檢測鍍層結(jié)合力。I.采用240-1500目砂紙(即經(jīng)過粗磨至細(xì)磨)打磨試樣表面除去表面的氧化膜，20°C的冷水洗。2.對試樣化學(xué)除油槽液成分和工藝如下
氫氧化鈉(NaOH)30g/L
無水碳酸鈉(Na2CO3)25g/L
磷酸二鈉《Na.;PCV12H20)20g/L
硅酸銷(Na+2S〗'03)3g/L
水余.1
溫度6CTC
時間除盡為止3.熱、冷水洗先用40°C熱水沖洗試樣，以防止試樣表面有殘余除油液，隨后用20°C的冷水洗。4.活化在20°C將試樣放入鈦合金化學(xué)銑切廢液中進(jìn)行活化，時間5min，取出。鈦合金化學(xué)銑切廢液主要成分，氫氟酸20ml/L，硝酸50ml/L，十二烷基苯磺酸鈉0. lg/L，氟鈦酸鉀 20g/L。氫氟酸濃度30%，硝酸濃度65%，所述的百分?jǐn)?shù)均為質(zhì)量百分?jǐn)?shù)。5.將上步經(jīng)過處理的試樣20°C的冷水洗后，進(jìn)行電鍍。電鍍鎳配方及工藝如下
硫酸鎳(NiSO4.7H20)1M)g/L
硫酸鈉(Na2SO4)20 g/L
I*酸(H3BO3)30 g/L·SI酸鎂(MgSCV7H20)30 g/L
IJ-Tj. |HL^
JB rtpIflT1
電流密度0.8A/dm2
吋WIh該工藝采用不溶性陽極，鉛板。6. 20°C的冷水洗，干燥。檢測根據(jù)GB/T 5270-2005/IS0 2819:1980《金屬基體上的金屬覆蓋層電沉積和化學(xué)沉積層附著強(qiáng)度試驗方法評述》選用銼刀試驗、熱震試驗檢測鍍層的結(jié)合力，測試顯示鍍層結(jié)合力良好，沒有出現(xiàn)鍍層開裂或脫落現(xiàn)象。實施例2 TC4鈦合金化學(xué)鍍Ni-P合金工藝流程如下打磨一冷水洗一除油一熱、冷水洗一活化一冷水洗——化學(xué)鍍——冷水洗——干燥——檢測鍍層結(jié)合力。I.對試樣打磨采用240-1500目砂紙(即經(jīng)過粗磨至細(xì)磨)打磨試樣表面除去表面的氧化膜，25 °C的冷水洗。2.對試樣化學(xué)除油氫氧化鈉(NaOH)50g/L 無水碳酸鈉(Na2CO3) 30g/L
磷酸三鈉(Na3PO4.12H20)50g/L
硅酸納(Na2SiO3)5g/L
水余溫 Il 80°C
時_除盡為止3.熱、冷水洗先用45°C熱水沖洗試樣，以防止試樣表面有殘余除油液，隨后用25 °C的冷水洗。4.活化在25°C將試樣放入鈦合金化學(xué)銑切廢液中進(jìn)行活化，時間10min，取出?！も伜辖鸹瘜W(xué)銑切廢液主要成分，氫氟酸50ml/L，硝酸80ml/L，十二烷基苯磺酸鈉
0.4g/L，氟鈦酸鉀 100g/L。氫氟酸濃度40%，硝酸濃度68%，所述的百分?jǐn)?shù)均為質(zhì)量百分?jǐn)?shù)。5.將上步經(jīng)過處理的試樣25°C冷水洗后，進(jìn)行化學(xué)鍍化學(xué)鍍鎳配方及工藝如下
ft酸鎳(NiS04.6H20)25g/L
次磷酸鈉(NaH2PO2.H2O)26g/L
醋酸鋪(CH3COONa-SH2O)20g/L
乳酸(C3HhO3)3ImI/L
If檬酸(CfiH8OfH2O)5g/L
碘化鉀(KI)30mg/L
nHI n
JL/JL JL v/
時_1.5h
溫度WC5-1.鈦合金化學(xué)鍍時用潔凈的鐵絲誘發(fā)3s，鈦合金表面產(chǎn)生大量氣泡時取出鐵絲。
5-2.配置鍍液采用蒸餾水，以減少雜質(zhì)的影響。5-3.施鍍過程中，可以用潔凈的壓縮空氣攪拌鍍液。6. 25°C的冷水洗，干燥。根據(jù)GB/T 5270-2005/IS0 2819:1980《金屬基體上的金屬覆蓋層電沉積和化學(xué)沉積層附著強(qiáng)度試驗方法評述》選用銼刀試驗、熱震試驗檢測鍍層的結(jié)合力，測試顯示鍍層結(jié)合力良好，沒有出現(xiàn)鍍層開裂或脫落現(xiàn)象。實施例3 TC4鈦合金電鍍鎳工藝流程如下打磨一冷水洗一除油一熱、冷水洗一活化一冷水洗——電鍍——冷水洗——干燥——檢測鍍層結(jié)合力。I.打磨采用240-1500目砂紙(即經(jīng)過粗磨至細(xì)磨)打磨試樣表面除去表面的氧化·膜，30°C的冷水洗。2.化學(xué)除油
MMMM (NaOH)mgb
無水義酸納(Na2CO3)28g/L
磷酸三鈉(Na3PO4-OH2O)30g/L
硅酸鈉(Na2SiO;)4g/L
yk全 m'
/Jv不.MA
溫.度WC 時間除盡為it3.熱、冷水洗先用50°C熱水沖洗試樣，以防止試樣表面有殘余除油液，隨后用冷水30°C洗。4.活化在30°C將試樣放入鈦合金化學(xué)銑切廢液中，時間6min，取出。鈦合金化學(xué)銑切廢液主要成分，氫氟酸30ml/L，硝酸60ml/L，十二烷基苯磺酸鈉
0.3g/L，氟鈦酸鉀 60g/L。氫氟酸濃度35%，硝酸濃度67%，所述的百分?jǐn)?shù)均為質(zhì)量百分?jǐn)?shù)。5.將上步經(jīng)過處理的試樣30°C冷水洗后電鍍鎳配方及工藝如下硫酸鎳(NiSO4.7H20)250g/L
硫酸鈉(Na2SO4)30 g/L
砸酸(H3BO3)35 g/L
疏酸鎂(MgS0r7H20)40 g/L
pH Ift5.5
溫度356C
電流密度1.5 A/dm2
時間Ih·該工藝采用不溶性陽極，石墨電極。6. 30°C的冷水洗，干燥。檢測根據(jù)GB/T 5270-2005/IS0 2819:1980《金屬基體上的金屬覆蓋層電沉積
和化學(xué)沉積層附著強(qiáng)度試驗方法評述》選用銼刀試驗、熱震試驗檢測鍍層的結(jié)合力，測試
顯示鍍層結(jié)合力良好，沒有出現(xiàn)鍍層開裂或脫落現(xiàn)象。
權(quán)利要求
1.一種鈦合金前處理方法 第一步、除去鈦合金表面氧化膜，然后進(jìn)行冷水洗； 第二步、對鈦合金進(jìn)行除油； 第三步、熱、冷水洗；其特征在于 第四步、室溫溫度對鈦合金進(jìn)行活化將鈦合金浸入到鈦合金化學(xué)銑切廢液進(jìn)行活化，溫度 20-30°C ； 所述的鈦合金化學(xué)銑切廢液中的物質(zhì)的濃度氫氟酸濃度< 40%，65%<硝酸濃度< 68%，所述的百分?jǐn)?shù)均為質(zhì)量百分?jǐn)?shù)； 鈦合金化學(xué)銑切廢液的主要成分為氫氟酸2(T50ml/L，硝酸5(T80ml/L，十二烷基苯磺酸鈉 0. ro. 4g/L，氟鈦酸鉀 2(Tl00g/L。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種鈦合金前處理方法，其特征在于所述的熱水溫度40-500C，所述的冷水溫度20-30°C。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的一種鈦合金前處理方法，其特征在于所述的的除油配方為 M氧化鈉30 50g/L 無水碳酸鈉25 30g/L 磷酸三鈉20 50g/L 硅酸鈉3~5g/L ,Pr** 7Kmm. &1>160 80 C 時間除盡為止。
全文摘要
一種鈦合金前處理方法打磨或噴砂處理除去鈦合金表面氧化膜，然后進(jìn)行冷水洗。對鈦合金進(jìn)行除油。熱、冷水洗?；罨瘜⑩伜辖鸾氲解伜辖鸹瘜W(xué)銑切廢液，廢液的主要成分為氫氟酸 20~50ml/L，硝酸50~80ml/L，十二烷基苯磺酸鈉0.1~0.4g/L，氟鈦酸鉀20~100g/L，中5~10min，20-30℃進(jìn)行活化，完成后取出。其中的濃度氫氟酸濃度30％~40％，硝酸濃度65％~68％，所述的百分?jǐn)?shù)均為質(zhì)量百分?jǐn)?shù)。本發(fā)明中方法可以將原前處理的酸浸蝕和活化兩步法改為一步完成，降低了操作復(fù)雜度及工序。本發(fā)明直接采用鈦合金化銑廢液作為活化液不需要另行配置，直接取用自化銑車間廢液即可，節(jié)約成本。
文檔編號C23C18/18GK102787335SQ20121026898
公開日2012年11月21日 申請日期2012年7月31日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月31日
發(fā)明者孫杰, 張興偉, 張罡 申請人:沈陽理工大學(xué)