CN101760714A

CN101760714A - 一种对钛合金零件进行浸镀的方法

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Publication number: CN101760714A
Application number: CN200910262710A
Authority: CN
Inventors: 冯立新; 张敏燕; 张平则
Original assignee: WUXI LINLONG ALUMINIUM CO Ltd
Current assignee: WUXI LINLONG ALUMINIUM CO Ltd
Priority date: 2009-12-28
Filing date: 2009-12-28
Publication date: 2010-06-30
Anticipated expiration: 2029-12-28
Also published as: CN101760714B

Abstract

本发明涉及一种对钛合金零件进行浸镀的方法，包括：第一步：对零件表面进行除锈处理；第二步：对零件进行表面活化处理；第三步：将零件放在气氛保护炉内预热；第四步：将经预热的零件浸入镀液中，浸没过程中对零件施以旋转，其中所述镀液主要由铝、硅、锌、稀土元素和微合金元素组成，所述微合金元素选自镁、铁、铜、锰、铬、锆中的一种或任意几种，并且各组成成份占镀液总质量百分比为：硅含量：8～24％，锌含量：1.2～3.1％，稀土元素的含量：0.02～0.5％，微合金元素总的含量：0.02～5.0％，Al：余量，采用本发明的热浸镀技术，彻底解决了钛合金与铝合金和钢铁材料的接触腐蚀问题。

Description

一种对钛合金零件进行浸镀的方法

技术领域

本发明涉及一种对钛合金零件进行浸镀的方法。

背景技术

随着科学技术的迅猛发展，钛合金具有强度高，耐蚀性强等优点而成为重要的航空材料。钛合金的使用，对减轻飞机重量，提升飞机性能具有重要意义。然而，钛合金自身虽具有良好的耐腐蚀性能。但当其与铝合金及合金钢接触时，在应力与环境协同作用下，则易于发生接触腐蚀而导致失效。

接触腐蚀是一种电偶腐蚀，即异种金属在同一种介质中接触，由于金属电位不同使电位较低的金属溶解速度加快，造成接触处的局部腐蚀。控制接触腐蚀根本措施是通过合理的选材，适当地进行表面改性与表面涂镀层处理，使接触件异种材料的电位接近，从而降低或消除接触腐蚀。在航空工业上，控制钛合金及其连接结构接触腐蚀的主要手段是采用各类表面工程技术。一种方法是采用化学镀或者电镀等方法，将材料表面改性，使相接触的材料具有相近的电位，从而有效地防止电偶腐蚀。如B767客机的钛合金紧固件全部采用离子镀铝处理后再与铝合金接触，降低钛-铝之间的电偶效应；采用阳极氧化或化学转化膜层处理，是降低钛合金与铝合金和合金钢接触腐蚀的另外一种途径。涂漆或涂胶也是防止钛合金与其它金属接触腐蚀的重要手段，如用环氧锌黄底漆、XM-33-4双组分密封胶防护，可以防止0Cr13Ni8Mo2Al与LY12和TC4的接触时的电偶腐蚀。

然而，国内外防止钛合金接触腐蚀虽然取得一定的成果，但目前上述的手段均存在一定的问题。共性的问题是上述的技术手段获得的涂镀层在环境、应力协同作用下，很容易剥落而失去防护效果，因此目前防止钛合金接触腐蚀的处理方法并不适合我国的制造现状，飞机中大量的钛合金紧固件，迫切需要解决接触腐蚀导致的失效问题。

发明内容

针对现有技术中这些问题，本发明提供一种对钛合金零件进行浸镀的方法。

本发明提供的对钛合金零件进行浸镀的方法，包括：

第一步：对零件表面进行除锈处理；

第二步：对零件进行表面活化处理；

第三步：将零件放在气氛保护炉内预热；

第四步：将经预热的零件浸入镀液中，浸没过程中对零件施以旋转，其中所述镀液主要由铝、硅、锌、稀土元素和微合金元素组成，所述微合金元素选自镁、铁、铜、锰、铬、锆中的一种或任意几种，并且各组成成份占镀液总质量百分比为：硅含量：8～24％，锌含量：1.2～3.1％，稀土元素的含量：0.02～0.5％，微合金元素总的含量：0.02～5.0％，Al：余量。

优选的，其中第一步中除锈处理是通过喷射砂浆使零部件的表面除锈，所述喷射砂浆的磨料粒度为0.1～0.15mm，喷砂时间为10～20分钟，喷砂后，再通过机械研磨实施精细抛光，随后在丙酮溶液中进行超声清洗。

优选的，其中第二步中表面活化处理的处理温度为40～60℃，时间为30～40min，所述表面活化处理的活化液的配方为：

乙二醇C₂H₆O₂ 600～900ml/L

酸性氟化铵NH₄HF₂ 25～45g/L

氯化镍NiCl₂-6H₂O 10～30g/L

硼酸H₃BO₃ 20～60g/L

乳酸C₃H₆O₃ 10～35ml/L

醋酸C₂H₄O₂ 70～230ml/L。

优选的，其中第三步中将所述零件放在气氛保护炉内经500～650℃预热10～20分钟。

优选的，其中第四步中将经预热的零件浸入镀液中浸没1～5分钟。

优选的，其中第四步中所述镀液中还添加了纳米氧化物颗粒增强剂，所述纳米氧化物颗粒增强剂的含量占总的质量百分比：1～2％。

更优选的，其中所述纳米氧化物颗粒增强剂的平均粒径为15～60nm。

更优选的，其中所述纳米氧化物颗粒增强剂选自TiO₂、CeO₂中的一种或两种。

优选的，其中所述微合金元素中各组成成份的具体加入量占总质量百分比为：镁含量：0.5～3.2％，铁含量：0.05～1％，铜含量0.05～0.5％，锰含量：1.0～2.0％，铬含量：0.5～2.0％，锆含量：0.02～0.5％。

优选的，其中第四步中所述镀液各组成成份占镀液总质量百分比为：硅含量：10～18％，锌含量：1.5～2.5％，稀土元素的含量：0.1～0.3％，微合金元素总的含量：0.05～4.0％，Al：余量。

采用本发明的活化液在浸镀前对零件进行表面活化处理，基本消除了活化液对零件产生腐蚀的风险，另外，由于本发明采用的活化液替代了现有技术中氟硼酸或氢氟酸的使用，因此对环境的污染小，更加环保、节能，并且本发明采用的活化液稳定性高，沉积速度较快，可进一步提高其耐腐蚀性能。

另一方面，本发明在浸镀前，将浸镀的部件放入气氛保护炉内预热一段时间，从而减小了涂层与基体材料之间的力学性能失配，使涂层即使在接触微动载荷作用下也不剥落。

再者，本发明浸镀镀液形成的涂层，可在钛合金表面形成耐蚀、耐磨性好，与基体冶金结合好的涂层，从而可防止钛合金零件与铝合金、高温合金等航空材料的接触腐蚀。

综上所述，本发明的热浸镀技术与现有技术相比，生产工艺简化，不仅成本低，而且环保、节能。由于不需采用化学镀液，因此环境负荷也非常小。本发明的热浸镀操作简便、材料成本低廉、镀层厚度可调整范围广、适合各种尺寸零件的处理，并且涂层与基体结合牢固、可在钛合金表面形成耐蚀、耐磨性好的涂层，从而可防止钛合金零件与铝合金、高温合金等航空材料的接触腐蚀，彻底解决了钛合金与铝合金和钢铁材料的接触腐蚀问题，对进一步扩大钛合金在航空领域的应用，推动飞机性能的提升具有重要的意义。

具体实施方式

本本发明提供的对钛合金零件进行浸镀的方法，包括：

第一步：对零件表面进行除锈处理；

第二步：对零件进行表面活化处理；

第三步：将零件放在气氛保护炉内预热；

下面，给出采用本发明的方法在钛合金的零件表面制备涂层的一些优选的具体实施例，但需要说明的是，下述具体实施例中给出的条件并非是作为必要技术特征加以描述的，对于本领域技术人员来说，完全可以在具体实施方式所列数值的基础上进行合理概括和推导。

实施例1

(1)将零件除油后，通过液体喷砂进行除锈处理，磨料粒度为0.1mm，喷砂时间为20分钟。喷砂后，通过机械研磨实施精细抛光，随后在丙酮溶液中进行超声清洗，去离子水漂洗。

(2)在乙二醇600ml/L，酸性氟化铵45g/L，氯化镍30g/L，硼酸60g/L，乳酸35ml/L，醋酸230ml/L的混合溶液中活化处理，温度40℃，时间40min，去离子水漂洗，干燥。

(3)将经(1)～(2)处理的零件放入气氛保护炉内，600℃预热20分钟。

(4)在气氛保护熔炼炉内，将经预热的钢零件浸入镀液中，浸没1分钟，浸没过程中对零件施以旋转。

实施例2

(1)将零件除油后，通过液体喷砂进行除锈处理，磨料粒度为0.12mm，喷砂时间为15分钟。喷砂后，通过机械研磨实施精细抛光，随后在丙酮溶液中进行超声清洗，去离子水漂洗。

(2)在乙二醇900ml/L，酸性氟化铵25g/L，氯化镍10g/L，硼酸20g/L，乳酸10ml/L，醋酸70ml/L的混合溶液中活化处理，温度50℃，时间35min，去离子水漂洗，干燥。

(3)将经(1)～(2)处理的零件放入气氛保护炉内，650℃预热15分钟。

(4)在气氛保护熔炼炉内，将经预热的钢零件浸入镀液中，浸没3分钟，浸没过程中对零件施以旋转。

实施例3

(1)将零件除油后，通过液体喷砂进行除锈处理，磨料粒度为0.15mm，喷砂时间为10分钟。喷砂后，通过机械研磨实施精细抛光，随后在丙酮溶液中进行超声清洗，去离子水漂洗。

(2)在乙二醇700ml/L，酸性氟化铵35g/L，氯化镍20g/L，硼酸50g/L，乳酸20ml/L，醋酸180ml/L的混合溶液中活化处理，温度60℃，时间30min。去离子水漂洗，干燥。

(3)将经(1)～(2)处理的零件放入气氛保护炉内，700℃预热10分钟。

(5)在气氛保护熔炼炉内，将经预热的钢零件浸入镀液中，浸没5分钟，浸没过程中对零件施以旋转。

其中，实施例1-3中镀液的组成和含量如下表1所示，并且需要特别说明的是，表1中仅仅是给出本发明镀液的一些优选实施例，尽管表1的微合金元素同时包含镁、铁、铜、锰、铬、锆这六种元素，但这些并非是作为必要技术特征加以描述的，本发明的微合金元素可以选自镁、铁、铜、锰、铬、锆中的任一种或几种。

表1：各组成成份占总重量的质量百分比含量(％)

优选的，其中第四步中所述镀液中还添加了纳米氧化物颗粒增强剂，所述纳米氧化物颗粒增强剂的含量占总的质量百分比1～2％。

综上所述，尽管上面列举了本发明一些优选的实施方式，但本发明的发明构思并不局限于此，凡在此基础上，对本发明进行非实质性的改动，均应落入本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种对钛合金零件进行浸镀的方法，包括：

第一步：对零件表面进行除锈处理；

第二步：对零件进行表面活化处理；

第三步：将零件放在气氛保护炉内预热；

2.根据权利要求1所述的方法，其中第一步中除锈处理是通过喷射砂浆使零部件的表面除锈，所述喷射砂浆的磨料粒度为0.1～0.15mm，喷砂时间为10～20分钟，喷砂后，再通过机械研磨实施精细抛光，随后在丙酮溶液中进行超声清洗。

3.根据权利要求1所述的方法，其中第二步中表面活化处理的处理温度为40～60℃，时间为30～40min，所述表面活化处理的活化液的配方为：

乙二醇C₂H₆O₂ 600～900ml/L

酸性氟化铵NH₄HF₂ 25～45g/L

氯化镍NiCl₂-6H₂O 10～30g/L

硼酸H₃BO₃ 20～60g/L

乳酸C₃H₆O₃ 10～35ml/L

醋酸C₂H₄O₂ 70～230ml/L。

4.根据权利要求1所述的方法，其中第三步中将所述零件放在气氛保护炉内经600～700℃预热10～20分钟。

5.根据权利要求1所述的方法，其中第四步中将经预热的零件浸入镀液中浸没1～5分钟。

6.如权利要求1所述的方法，其中第四步中所述镀液中还添加了纳米氧化物颗粒增强剂，所述纳米氧化物颗粒增强剂的含量占总的质量百分比：1～2％。

7.如权利要求6所述的方法，其中所述纳米氧化物颗粒增强剂的平均粒径为15～60nm。

8.如权利要求6所述的方法，其中所述纳米氧化物颗粒增强剂选自TiO₂、CeO₂中的一种或两种。

9.根据权利要求1所述的方法，其中所述微合金元素中各组成成份的具体加入量占总质量百分比为：镁含量：0.5～3.2％，铁含量：0.05～1％，铜含量0.05～0.5％，锰含量：1.0～2.0％，铬含量：0.5～2.0％，锆含量：0.02～0.5％。

10.根据权利要求1所述的方法，其中第四步中所述镀液各组成成份占镀液总质量百分比为：硅含量：10～18％，锌含量：1.5～2.5％，稀土元素的含量：0.1～0.3％，微合金元素总的含量：0.05～4.0％，Al：余量。