CN101812715B - 一种钛合金黑色阳极氧化工艺 - Google Patents

一种钛合金黑色阳极氧化工艺 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种氧化工艺，特别是一种针对钛合金黑色阳极氧化工艺，包括有下列工艺步骤：用有机溶剂除油、装挂、化学除油、水洗、酸洗喷砂、水洗、阳极氧化、水洗、干燥、交验；其特征是：阳极氧化处理液按下述重量份配制：化学纯重铬酸钾K2Cr2O7 20-60份，化学纯硫酸锰MnSO4 为10-20份，工业纯发黑剂2-4份，工业纯硫酸铵 (NH4)2SO4 为25-55份，蒸馏水1000份；化学溶剂按下述重量份配制：工业纯氢氧化钠NaOH 30-40份、工业纯碳酸钠Na2CO3 20-30份、工业纯磷酸钠Na3PO4 50-70份、工业纯硅酸钠 10-15份、蒸馏水1000份。本发明保证了钛合金零件表面形成黑色的、均匀牢固的氧化膜层，满足了应用于光学系统中的钛合金表面需要消光的特殊要求。

Description

一种钛合金黑色阳极氧化工艺
技术领域：
本发明涉及一种氧化工艺，特别是一种针对钛合金黑色阳极氧化工艺，属于金属表面处理阳极氧化技术领域。
背景技术：
钛合金具有良好的综合力学性能，组织稳定性高，被广泛应用于火箭发动机的外壳，航空发动机压气机盘、叶轮组件、紧固件等高端科技产业。钛合金制造中一般采用阳极氧化的工艺，在其表面形成一层致密的氧化膜，保护其基体。目前常见的钛合金阳极氧化工艺，会在钛合金表面形成不同颜色的氧化膜（如青色）或多颜色的氧化膜层，使得钛合金用于光学系统时，会影响光学系统的精度或成相效果，并且还存在膜层不牢固，易脱落，影响光学系统的成相效果，进而影响产品的质量。
发明内容：
本发明所要解决的技术问题是：提供一种钛合金黑色阳极氧化工艺，在钛合金零件表面形成黑色的、均匀牢固的氧化膜层，满足了应用于光学系统中的钛合金表面需要消光的特殊要求。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：设计一种钛合金黑色阳极氧化工艺，其流程是按以下步骤进行：
1）、用有机溶剂除油；
2）、装挂；
3）、化学除油；
4）、水洗；
5）、酸洗、喷砂；
6）、水洗；
7）、阳极氧化为黑色；阳极氧化的处理条件是：阳极电流密度为0.1~0.3A/dm2，温度5℃<30℃，阳极时间45-55分钟，阴极是不锈钢板，挂具为铝制挂具，或是钛材或钛合金，给电方式为阶梯式；
8）、水洗；
9）、干燥；
10）、交验 。
一种钛合金黑色阳极氧化工艺， 其特征是：阳极氧化处理液由重铬酸钾K2Cr2O7、硫酸锰MnSO4、发黑剂、硫酸铵 (NH4)2SO4、蒸馏水，按下述重量份配制：重铬酸钾K2Cr2O7  20-60份，硫酸锰MnSO4   10-20份，发黑剂2-4份，硫酸铵 (NH4)2SO4   25-55份，蒸馏水1000份。
所述化学除油的过程中化学溶剂按下述重量份配制：工业纯氢氧化钠NaOH为30-40份、工业纯碳酸钠Na2CO3 为20-30份、工业纯磷酸钠Na3PO4 为50-70份、工业纯硅酸钠10-15份、蒸馏水1000份。
    所述阳极氧化的处理条件是：阳极电流密度为0.2A/dm2，温度25℃，阳极时间50分钟。
    所述的阳极氧化处理液的配置方法是：向蒸馏水中按先后顺序依次加入重铬酸钾K2Cr2O7、硫酸锰MnSO4 、发黑剂、硫酸铵(NH4)2SO4 ，并搅拌均匀。
    所述的重铬酸钾K2Cr2O7为化学纯，硫酸锰MnSO4 为化学纯，发黑剂为工业纯，硫酸铵 (NH4)2SO4为工业纯。
    所述的发黑剂2-4份具体是过硫酸钾K2S2O8为0.2-0.6份，氟化钠NaF为0.02-0.08份,蒸馏水为1.78-3.32份。
阳极氧化处理液的配置：取蒸馏1000kg，先加入化学纯重铬酸钾K2Cr2O7 33 kg溶解后、再按依次顺序加入化学纯硫酸锰MnSO4  14 kg、工业纯发黑剂3 kg、工业纯硫酸铵 (NH4)2SO4  40 kg，并搅拌均匀；其中发黑剂3 kg中含有0.36kg过硫酸钾K2S2O8，0.045kg氟化钠NaF， 2.595kg蒸馏水。
处理后的钛合金表面黑色的氧化膜厚度是3-8μm。
本发明一种钛合金黑色阳极氧化工艺的优点是：由于采用了本发明的钛合金黑色阳极氧化工艺，使得钛合金表面形成黑色的、均匀牢固的氧化膜层，附着力好，不易脱落，用干净的细布用力擦试不掉，更好满足了应用于光学系统中的钛合金表面需要消光的特殊要求。
具体实施方式：
实施例1   
1、阳极氧化处理液的配置：取蒸馏1000kg，先加入化学纯重铬酸钾K2Cr2O7  33 kg溶解后、再按依次顺序加入化学纯硫酸锰MnSO4  14 kg、工业纯发黑剂3 kg、工业纯硫酸铵 (NH4)2SO4  40 kg，并搅拌均匀；其中发黑剂3 kg中含有0.36kg过硫酸钾K2S2O8，0.045kg氟化钠NaF， 2.595kg蒸馏水。
    2、化学溶剂的配置：取蒸馏水1000 kg，先加入工业纯氢氧化钠NaOH  35 kg溶解后、再按依次顺序加入工业纯碳酸钠Na2CO3   25 kg、工业纯磷酸钠Na3PO4  60 kg、工业纯硅酸钠  12 kg，并搅拌均匀。
3、阳极氧化处理
将钛合金零件顺次经1）、用有机溶剂除油：它是在温度23℃用干净的汽油，也可以是其它有机溶剂将钛合金零件浸泡4分钟，对于其它油污较大的螺纹或细槽状的零件可用细毛刷刷去油污，除油后让钛合金零件自然干燥或用压缩空气吹干；2）、装挂；3）、化学除油：将钛合金零件放入化学溶剂中在温度为78℃时浸泡6.5分钟； 4）、水洗：用流动的水冲洗；5）、酸洗（喷砂）；6）、水洗：用流动的水冲洗；7）阳极氧化，钛合金零件用铝制挂具悬挂，挂具用于钛合金零件接触处要接触良好，然后放入配置好的阳极氧化处理液，保持处理液温度<30℃，阴极采用不锈钢板，阳极电流密度控制在0.2A/dm2，以阶梯式方式给电，阳极氧化时间50分钟。
此种配方和条件为最佳，该工艺配方和条件下，钛合金零件经阳极氧化处理后，其氧化膜厚度为5.5μm，黑色，均匀细密，覆盖完整；再经8）水洗：用流动的水冲洗；9）干燥：烘干或用压缩空气吹干；10）交验：钛合金零件表面形成黑色氧化膜层用干净的细布反复用力擦试，没有任何脱落或起皮的现象。
实施例2  
1、阳极氧化处理液的配置：取蒸馏1000kg，先加入化学纯重铬酸钾K2Cr2O7   20 kg溶解后、再按依次顺序加入化学纯硫酸锰MnSO4 10 kg、工业纯发黑剂2kg 、工业纯硫酸铵 (NH4)2SO4  25 kg，并搅拌均匀；其中发黑剂2 kg中含有0.2kg过硫酸钾K2S2O8，0.02kg氟化钠NaF， 1.78kg蒸馏水。
     2、化学溶剂的配置：取蒸馏水1000 kg，先加入工业纯氢氧化钠NaOH  30kg溶解后、再按依次顺序加入工业纯碳酸钠Na2CO3   20 kg、工业纯磷酸钠Na3PO4  50 kg、工业纯硅酸钠 10 kg，并搅拌均匀。
3、阳极氧化处理
将钛合金零件顺次经1）、用有机溶剂除油：它是在温度10℃用干净的汽油，也可以是其它有机溶剂将钛合金零件浸泡3分钟，对于其它油污较大的螺纹或细槽状的零件可用细毛刷刷去油污，除油后让钛合金零件自然干燥或用压缩空气吹干；2）、装挂；3）、化学除油：将钛合金零件放入化学溶剂中在温度为70℃时浸泡3分钟； 4）、水洗：用流动的水冲洗；5）、酸洗（喷砂）；6）、水洗：用流动的水冲洗；7）阳极氧化，钛合金零件用钛材制挂具悬挂，挂具用于钛合金零件接触处要接触良好，然后放入配置好的阳极氧化处理液，保持处理液温度5℃，阴极采用不锈钢板，阳极电流密度控制在0.1A/dm2，以阶梯式方式给电，阳极氧化时间45分钟。
此种配方和条件下，钛合金零件经阳极氧化处理后，其氧化膜厚度为3μm，浅黑色，均匀细密，覆盖完整；再经8）水洗：用流动的水冲洗；9）干燥：烘干或用压缩空气吹干；10）交验：钛合金零件表面形成浅黑色氧化膜层用干净的细布反复用力擦试，没有任何脱落或起皮的现象。
实施例3  
1、阳极氧化处理液的配置：取蒸馏1000kg，先加入化学纯重铬酸钾K2Cr2O7   60 kg溶解后、再按依次顺序加入化学纯硫酸锰MnSO4   20 kg、工业纯发黑剂4kg 、工业纯硫酸铵 (NH4)2SO4  55 kg，并搅拌均匀；其中发黑剂4kg中含有0.6kg过硫酸钾K2S2O8，0.08kg氟化钠NaF，3.32kg蒸馏水。 
 2、化学溶剂的配置：取蒸馏水1000 kg，先加入工业纯氢氧化钠NaOH  40kg溶解后、再按依次顺序加入工业纯碳酸钠Na2CO3   30 kg、工业纯磷酸钠Na3PO4 70 kg、工业纯硅酸钠 15 kg，并搅拌均匀。
3、阳极氧化处理
将钛合金零件顺次经1）、用有机溶剂除油：它是在温度35℃用干净的汽油，也可以是其它有机溶剂将钛合金零件浸泡5分钟，对于其它油污较大的螺纹或细槽状的零件可用细毛刷刷去油污，除油后让钛合金零件自然干燥或用压缩空气吹干；2）、装挂；3）、化学除油：将钛合金零件放入化学溶剂中在温度为85℃时浸泡10分钟； 4）、水洗：用流动的水冲洗；5）、酸洗（喷砂）；6）、水洗：用流动的水冲洗；7）阳极氧化，钛合金零件用钛合金制挂具悬挂，挂具用于钛合金零件接触处要接触良好，然后放入配置好的阳极氧化处理液，保持处理液温度30℃，阴极采用不锈钢板，阳极电流密度控制在0.3A/dm2，以阶梯式方式给电，阳极氧化时间55分钟。
此种配方和条件下，钛合金零件经阳极氧化处理后，其氧化膜厚度为8μm，深黑色，均匀细密，覆盖完整；再经8）水洗：用流动的水冲洗；9）干燥：烘干或用压缩空气吹干；10）交验：钛合金零件表面形成深黑色氧化膜层用干净的细布反复用力擦试，没有任何脱落或起皮的现象。
采用了本发明的钛合金黑色阳极氧化工艺，使得钛合金零件表面形成黑色的、均匀牢固的氧化膜层，附着力好，不易脱落，用干净的细布反复用力擦试，没有任何脱落或起皮的现象，更好满足了应用于光学系统中的钛合金表面需要消光的特殊要求。

Claims (6)

1.一种钛合金黑色阳极氧化工艺，其流程是按以下步骤进行：
1）、用有机溶剂除油；
2）、装挂；
3）、化学除油；
4）、水洗；
5）、酸洗、喷砂；
6）、水洗；
7）、阳极氧化为黑色；阳极氧化的处理条件是：阳极电流密度为0.1~0.3A/dm2，温度5℃～30℃，阳极时间45-55分钟，阴极是不锈钢板，挂具为铝制挂具，或是钛材或钛合金，给电方式为阶梯式；
8）、水洗；
9）、干燥；
10）、交验；
阳极氧化处理液由重铬酸钾K2Cr2O7、硫酸锰MnSO4、发黑剂、硫酸铵 (NH4)2SO4、蒸馏水，按下述重量份配制：重铬酸钾K2Cr2O7  20-60份，硫酸锰MnSO4   10-20份，发黑剂2-4份，硫酸铵 (NH4)2SO4   25-55份，蒸馏水1000份；所述化学除油的过程中化学溶剂按下述重量份配制：工业纯氢氧化钠NaOH  30-40份、工业纯碳酸钠Na2CO3   20-30份、工业纯磷酸钠Na3PO4  50-70份、工业纯硅酸钠  10-15份、蒸馏水1000份；阳极氧化的处理条件是：阳极电流密度为0.2A/dm2，温度25℃，阳极时间50分钟。
2.根据权利要求1所述的一种钛合金黑色阳极氧化工艺，其特征是：所述的阳极氧化处理液的配置方法是：向蒸馏水中按先后顺序依次加入重铬酸钾K2Cr2O7、硫酸锰MnSO4 、发黑剂、硫酸铵(NH4)2SO4 ，并搅拌均匀。
3.根据权利要求1所述的一种钛合金黑色阳极氧化工艺，其特征是：所述的重铬酸钾K2Cr2O7为化学纯，硫酸锰MnSO4 为化学纯，发黑剂为工业纯，硫酸铵 (NH4)2SO4为工业纯。
4.根据权利要求1所述的一种钛合金黑色阳极氧化工艺，其特征是：所述的发黑剂2-4份具体是过硫酸钾K2S2O8为0.2-0.6份，氟化钠NaF为0.02-0.08份,蒸馏水为1.78-3.32份。
5.根据权利要求1所述的一种钛合金黑色阳极氧化工艺，其特征是：阳极氧化处理液的配置：取蒸馏1000kg，先加入化学纯重铬酸钾K2Cr2O7 33 kg溶解后、再按依次顺序加入化学纯硫酸锰MnSO4  14 kg、工业纯发黑剂3 kg、工业纯硫酸铵 (NH4)2SO4  40 kg，并搅拌均匀；其中发黑剂3 kg中含有0.36kg过硫酸钾K2S2O8，0.045kg氟化钠NaF， 2.595kg蒸馏水。
6.根据权利要求1所述的一种钛合金黑色阳极氧化工艺，其特征是：处理后的钛合金表面黑色的氧化膜厚度是3-8μm。
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