CN102337574A

CN102337574A - 一种宽幅钛板阳极氧化液及氧化方法

Info

Publication number: CN102337574A
Application number: CN2011102996102A
Authority: CN
Inventors: 杨胜; 李晓谦; 易丹青; 刘会群
Original assignee: Central South University
Current assignee: Central South University
Priority date: 2011-10-08
Filing date: 2011-10-08
Publication date: 2012-02-01

Abstract

一种宽幅钛板阳极氧化液及氧化方法，属于金属表面处理技术领域。本发明以纯钛板或钛合金板为阳极，纯钛板为阴极，在温度为15-30℃的由H₃PO₄，H₂C₂O₄，C₆H₁₁NaO₇，H₂O₂及水组成的阳极氧化溶液中进行恒电压阳极氧化着色，得到彩色的表而氧化着色膜。本发明获得的表面氧化着色膜表面无孔，光泽美观，与基体附着紧密，耐污耐蚀性能提高。本发明优点是产品尺寸规格大、表面质量优良，采用的化学品成本低，腐蚀性小，环保性好，工艺质量稳定、设备简单、实用，操作方便，适合推广应用。

Description

一种宽幅钛板阳极氧化液及氧化方法

技术领域

本发明涉及一种宽幅钛板阳极氧化液及氧化方法，属于金属表面处理技术领域。

发明内容

在钛及钛合金的表面处理技术中，以阳极氧化处理工艺简单，氧化膜耐磨性、防接触腐蚀和防氢脆性好，在工业生产中应用较多。钛合金阳极氧化的电解液种类包括酸、碱和盐类多种形式，其中酸性电解液是适合工业化生产，目前主要采用二元、三元酸，如硫酸、草酸、铬酸和磷酸。硫酸作为强酸，电解时反应剧烈，不利于成膜，而且其本身的腐蚀性强，不是一种环保、优质的电解液。在H₂SO₄体系中进行钛的阳极氧化处理得到多种颜色的氧化膜。草酸阳极氧化是日本人发明的，在日本应用较广，由于其溶解性比硫酸小，故可以得到更厚的膜层。但是其价格比硫酸昂贵许多，所用电解电压也比硫酸高，能耗大，所以不是一种经济和适合生产的电解液。铬酸法是英国人最早使用的，经过不断修改，在工业上得到广泛应用，但是铬元素有毒且有高致癌性，不适合生物医学用钛材料的阳极氧化。磷酸作为一种中强酸，能较好地调节阳极氧化时膜层的形成和溶解，较迅速地达到膜层的平衡。另外，磷酸价格便宜，使用后的废水对环境的污染相对较小，适合于工业生产。但是，目前报道的钛合金阳极氧化电解液存在的主要问题是二元酸和三元酸的稳定性相对较差，在阳极氧化成膜过程中，对于尺寸在10cm×10cm范围内的钛板，一般能达到要求，但当钛板的尺寸增大后，则成膜厚度存在较大的偏差，着色不均匀，在多次长时间阳极氧化过程中，存在温度的变化，以及溶液上下成分偏差，导致钛及其合金表面处理存在着表面质量差，附着性不好，不致密，表面存在孔隙等缺陷，使其容易附着污物，耐久性不良，易变色，表面层易脱落，耐腐蚀性欠佳。这些都成为制约钛及钛合金表面氧化着色应用的障碍。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术之不足而提供一种以多元混合酸为基、在较低的能耗下，在宽幅纯钛板上形成一层光滑、均匀、致密的阳极氧化膜的宽幅钛板阳极氧化液及氧化方法。

本发明一种宽幅钛板阳极氧化液，包括H₃PO₄、H₂O₂、H₂O按体积百分比组成的混合液中，按每升混合液添加20-200gC₆H₁₁NaO₇构成；所述H₃PO₄、H₂O₂、H₂O的体积百分比为：浓度为15mol/L的H₃PO₄ 1-10％；浓度为10mol/L的H₂O₂ 0.5-3％；余量为H₂O。

本发明一种宽幅钛板阳极氧化液，包括H₃PO₄、H₂C₂O₄、H₂O₂、H₂O按体积百分比组成的混合液中，按每升混合液添加20-200gC₆H₁₁NaO₇构成；所述H₃PO₄、H₂C₂O₄、H₂O₂、H₂O的体积百分比为：浓度为15mol/L的H₃PO₄ 1-10％；浓度为0.033mol/L的H₂C₂O₄ 0-2％、浓度为10mol/L的H₂O₂ 0.5-3％；余量为H₂O。

本发明一种宽幅钛板阳极氧化方法，工艺步骤是：

将宽幅钛板按常规方法脱脂、酸洗、水洗后进行阳极氧化着色，然后按常规方法进行水洗、烘干；所述阳极氧化着色工艺参数为：以宽幅钛板为阳极，纯钛为阴极，阳极与阴极的面积比为：阳极∶阴极≤1∶2，氧化液恒温，温度范围为15-25℃；氧化电压为恒电压，电压范围为：25-80V；氧化时间2-8分钟。

本发明一种宽幅钛板阳极氧化方法中，所述氧化液恒温采用恒温水浴或油浴对氧化液加热，同时对氧化液进行搅拌实现。

本发明由于采用上述氧化液配方及氧化工艺，以多元混合酸为基的纯钛阴极氧化方法，在较低的能耗下，在宽幅纯钛板上形成一层光滑、均匀、致密的阳极氧化膜，镀膜层表面均匀无孔，颜色一致，无色差，。同时采用弱酸体系，减少了阳极氧化制备过程中对环境和人体造成的危害，本发明设备简单、实用，操作方便，适合推广应用。通过采用恒温水浴或油浴对氧化液加热，同时对氧化液进行搅拌实现氧化过程温度的恒定和溶液成分均匀的目的。

本发明优点是产品表面光滑无孔、与基体结合紧密、质量优良，采用的化学品成本低，腐蚀性小，环保性好，工艺质量稳定。

综上所述，本发明综合各种电解液的阳极氧化效果，采用混合酸的形式，通过阳极氧化工艺优化，获得制备宽幅钛板稳定性工艺解决着色均匀性问题。同时采用弱酸体系，减少了阳极氧化制备过程中对环境和人体造成的危害，本发明设备简单、实用，操作方便，适合推广应用。

具体实施方式

实施例一

1、阳极氧化工艺步骤为：

脱脂和酸洗-水洗-阳极氧化着色-水洗-烘干。

2、阳极氧化：

将脱脂、酸洗后大小为30mm×30mm×2mm的纯TA1钛板作为阳极，纯钛TA1为阴极，阳极∶阴极面积比不大于1∶2，在温度为25℃的阳极氧化溶中以一定电参数进行恒电压阳极氧化着色，然后水洗烘干，得到彩色的表面氧化着色膜。

所述阳极氧化溶液组成为(体积百分比)：浓度为15mol/L的H₃PO₄ 4％；浓度为10mol/L的H₂O₂ 0.5％；H₂O 94.5％，上述组分组成的混合液中，每升添加30gC₆H₁₁NaO₇。所述电参数为：电压：25V；持续时间：2分钟。

3、成膜效果：所制膜为蓝色，色泽均匀，颜色亮丽，表面光泽。

实施例二

1、阳极氧化工艺步骤为：

脱脂和酸洗-水洗-阳极氧化着色-水洗-烘干。

2、阳极氧化：

将脱脂、酸洗后大小为50mm×50mm×1mm的纯TA1钛板作为阳极，纯钛TA1为阴极，阳极∶阴极面积比不大于1∶2，在温度为25℃的阳极氧化溶中以一定电参数进行恒电压阳极氧化着色，然后水洗烘干，得到彩色的表面氧化着色膜。

所述阳极氧化溶液组成为(体积百分比)：浓度为15mol/L的H₃PO₄ 1％；浓度为0.033mol/L的H₂C₂O₄ 1％、浓度为10mol/L的H₂O₂ 1.5％；H₂O 97％，上述组分组成的混合液中，每升添加150gC₆H₁₁NaO₇。所述电参数为：电压：40V；持续时间：5分钟。

3、成膜效果：所制膜为黄绿色，色泽均匀，颜色亮丽，表面光泽。

实施例三

1、阳极氧化工艺步骤为：

脱脂和酸洗-水洗-阳极氧化着色-水洗-烘干。

2、阳极氧化：

将脱脂、酸洗后大小为100mm×100mm×2mm的纯TA1钛板作为阳极，纯钛TA1为阴极，阳极∶阴极面积比不大于1∶2，在温度为25℃的阳极氧化溶中以一定电参数进行恒电压阳极氧化着色，然后水洗烘干，得到彩色的表面氧化着色膜。

所述阳极氧化溶液组成为(体积百分比)：浓度为15mol/L的H₃PO₄ 10％；浓度为0.033mol/L的H₂C₂O₄ 2％、浓度为10mol/L的H₂O₂ 3％；H₂O 85％，上述组分组成的混合液中，每升添加200gC₆H₁₁NaO₇。所述电参数为：电压：80V；持续时间：8分钟。

3、成膜效果：所制膜为红色，色泽均匀，颜色亮丽，表面光泽。

Claims

1.一种宽幅钛板阳极氧化液，包括H₃PO₄、H₂O₂、H₂O按体积百分比组成的混合液中，按每升混合液添加20-200gC₆H₁₁NaO₇构成；所述H₃PO₄、H₂O₂、H₂O的体积百分比为：浓度为15mol/L的H₃PO₄ 1-10％；浓度为10mol/L的H₂O₂0.5-3％；余量为H₂O。

2.根据权利要求1所述的一种宽幅钛板阳极氧化液，包括H₃PO₄、H₂C₂O₄、H₂O₂、H₂O按体积百分比组成的混合液中，按每升混合液添加20-200gC₆H₁₁NaO₇构成；所述H₃PO₄、H₂C₂O₄、H₂O₂、H₂O的体积百分比为：浓度为15mol/L的H₃PO₄ 1-10％；浓度为0.033mol/L的H₂C₂O₄ 0-2％、浓度为10mol/L的H₂O₂0.5-3％；余量为H₂O。

3.一种宽幅钛板阳极氧化方法，其特征在于：将宽幅钛板按常规方法脱脂、酸洗、水洗后进行阳极氧化着色，然后按常规方法进行水洗、烘干；

所述阳极氧化着色工艺参数为：以宽幅钛板为阳极，纯钛为阴极，阳极与阴极的面积比为：阳极∶阴极≤1∶2，氧化液恒温，温度范围为15-25℃；氧化电压为恒电压，电压范围为：25-80V；氧化时间2-8分钟。

4.根据权利要求3所述的一种宽幅钛板阳极氧化方法，其特征在于：所述氧化液恒温采用恒温水浴或油浴对氧化液加热，同时对氧化液进行搅拌实现。