CN103105455A - 一种钛合金阳极氧化膜退膜溶液的分析方法 - Google Patents

Abstract

一种钛合金阳极氧化膜退膜溶液的分析方法，其特征是包括氢氧化钠含量的分析、葡萄糖酸钠含量的分析。本发明的优点是：1、获得了一种操作简便，结果准确的分析方法。2、本分析方法能对钛合金阳极氧化膜退膜溶液实行有效监控，确保钛合金阳极氧化膜退除干净，且能重新氧化出质量合格的阳极氧化膜。利用这种分析方法测得的氢氧化钠、葡萄糖酸钠含量的平均误差均在5%以内，满足企业对退膜溶液各组分浓度的测定。该分析方法操作简单、实用性强、准确度高。

Description

一种钛合金阳极氧化膜退膜溶液的分析方法

技术领域

本发明涉及一种退膜溶液的分析方法，尤其涉及一种钛合金阳极氧化膜退膜溶液的分析方法。 

技术背景

钛合金具有密度小、比强度高、优良的耐蚀性等特性，广泛应用于航空、医疗、化工等重要领域，尤其在航空领域，其作为一种轻型高强度的金属结构材料，代替钢和铝合金降低飞机重量，这诸多的优点使钛合金在航空工业上具有广泛的应用。按其用途，飞机上钛合金零部件可大致分为三种类型：非结构零部件、发动机零部件、飞机结构件。 

为防止和减轻钛合金与其它金属材料接触时存在的接触腐蚀，提高钛合金的抗蚀能力及其表面性能，钛合金通常采用阳极氧化处理获得阳极氧化膜。钛合金的阳极氧化是指以电化学方式使阳极上生成氧，并与阳极钛表面进行反应形成氧化膜的方法。该氧化膜不仅能增强钛合金耐腐蚀性能，改善物理、力学性能（如耐磨、润滑、表面附着力）的，同时还可以改变材料外观，使其具有特殊的色调，起到各种表面艺术装饰、标识等作用。 

然而，对钛及其合金进行阳极氧化处理的同时，难免会产生一定的废品。如：氧化膜层不均匀，膜层有色差，膜层与基体结合力差等问题，因此，需要对这些不合格的阳极氧化的钛合金工件进行回收处理，由此涉及到对钛及钛合金表面氧化膜的退除。 

退除氧化膜主要有物理方法退膜和化学方法退膜，而物理方法退膜，设备投入较大，对复杂零件适应性较差，生产难以控制，一般多采用化学退膜溶液对钛合金阳极氧化膜进行退除。目前化学退膜溶液分为酸性和碱性，酸性退膜溶液具有强烈的腐蚀作用，易造成钛合金吸氢，使材料发生氢脆。很多对尺寸精度要求较高的钛合金零件也不适宜采用酸性退膜溶液。 

研究发现，一种由氢氧化钠和葡萄糖酸钠组成的碱性退膜体系，槽液环保、稳定，能够抑制退膜过程中钛合金吸氢，适合航空企业生产的要求。 

钛合金阳极氧化膜主要成分是TiO₂，TiO₂是两性氧化物，氢氧化钠的主要作用是溶解氧化膜，TiO₂在氢氧化钠的作用下发生以下反应： 

         TiO₂+2NaOH（浓）→Na₂TiO₃+H₂O

偏钛酸钠呈胶状，不溶于水，阻碍反应的继续进行，而经葡萄糖酸钠络合的偏钛酸钠在水中的溶解能力提高，此外，葡萄糖酸钠降低反应界面的表面张力，提高界面润湿性，有利于钛合金重新阳极氧化上膜。

    因退膜溶液各成分的浓度影响了退膜效果的好坏，准确的分析是生产顺利进行的首要条件，也是补加成分、维持退膜溶液浓度的首要依据。为此，需要一种简单、准确的分析方法来分析钛合金阳极氧化膜退膜溶液的氢氧化钠和葡萄糖酸钠的含量，从而进行准确的补加，为钛合金阳极氧化膜环保碱性退膜溶液的推广应用提供技术支持。 

发明内容

本发明首次提供一种钛合金阳极氧化膜退膜溶液的分析方法，此方法能够满足实际生产的需要，具有操作简便、重现性好、准确度高和实用性强的特点。 

本发明包括对退膜溶液中氢氧化钠NaOH含量的分析、葡萄糖酸钠C₆H₁₁NaO₇含量的分析。 

氢氧化钠NaOH的分析：酸碱滴定法测定氢氧化钠 

    分析步骤：移液管吸取1mL钛合金阳极氧化膜退膜溶液，放置在250mL锥形瓶中，加纯水50mL、15g/L的氯化钡BaCl₂溶液5mL、酚酞指示剂2滴，用盐酸HCl标准溶液滴定至无色，记下此时消耗盐酸HCl标准溶液的体积，则氢氧化钠NaOH的含量为：

................ （1）

式中：

        C——待测定的氢氧化钠NaOH的浓度，g/L

      C_HCl——盐酸HCl标准溶液的浓度，mol/L      

      M——氢氧化钠NaOH的相对分子质量，40

      V——消耗的盐酸HCl标准溶液的体积，mL

      1——移取钛合金阳极氧化膜退膜溶液的体积，mL

葡萄糖酸钠C₆H₁₁NaO₇含量的分析：非水滴定法测定葡萄糖酸钠

分析步骤：移液管吸取5mL钛合金阳极氧化膜退膜溶液，放置在250mL锥形瓶中，加纯水50mL、酚酞指示剂2滴，用37%的HCl溶液滴定至淡粉色，用0.01mol/L的HCl溶液滴定至无色，将此时的溶液在电热炉上加热烘干。在加热烘干过程中，当溶液变红时继续用0.01mol/L的HCl溶液滴至无色，使溶液在干燥前保持无色。结晶后，用75mL36%的冰醋酸将结晶加热溶解，直至不溶物不再溶解。冷却之后加喹哪啶红指示剂5滴，用高氯酸HClO₄标准溶液滴定至无色，记下此时消耗高氯酸HClO₄标准溶液的体积，则葡萄糖酸钠C₆H₁₁NaO₇的含量为：

................ （2）

式中：

        C——待测定的葡萄糖酸钠C₆H₁₁NaO₇的浓度，g/L

        C_HClO4——高氯酸HClO₄标准溶液的浓度，mol/L       

        M——葡萄糖酸钠C₆H₁₁NaO₇的相对分子质量，218.14

        V——消耗的高氯酸HClO₄标准溶液的体积，mL

        5——移取钛合金阳极氧化膜退膜溶液的体积，mL。

    本发明的优点是： 

1、本分析方法采用多组分法，利用这种分析方法测得的氢氧化钠和葡萄糖酸钠含量的平均误差都在5%以内。2、该分析方法操作简单、准确、有效、成本低，企业生产易掌握。3、根据该分析方法对钛合金阳极氧化膜退膜溶液各组分浓度进行连续检测，按工艺要求及时补加各成份，可使钛合金重新氧化出合格的氧化膜，满足生产需求。

具体实施方法 

下面结合实例，对本发明作进一步说明。首先按照钛合金阳极氧化膜退膜溶液工艺配方的要求，配制氢氧化钠NaOH含量为85.22 g/L，葡萄糖酸钠C₆H₁₁NaO₇含量为30.26g/L的钛合金阳极氧化膜退膜溶液，再按照上述的分析方法对各成分进行分析，分析结果如下：

（1）氢氧化钠NaOH含量的分析

 氢氧化钠NaOH的分析结果见表1。

  

表1退膜溶液中的氢氧化钠NaOH含量及分析误差

                                                   

（2）葡萄糖酸钠C₆H₁₁NaO₇含量的分析 

    葡萄糖酸钠C₆H₁₁NaO₇的分析结果见表2。

表2 退膜溶液中的葡萄糖酸钠C₆H₁₁NaO₇含量及分析误差 

    由上述分析结果可知，本发明的分析方法的测量误差均不超过5%，且该方法操作简单，满足生产要求。

Claims (1)

1.  一种钛合金阳极氧化膜退膜溶液的分析方法，其特征是该方法包括氢氧化钠含量的分析、葡萄糖酸钠含量的分析；

氢氧化钠NaOH的分析：酸碱滴定法测定氢氧化钠；

    分析步骤：移液管吸取1mL钛合金阳极氧化膜退膜溶液，放置在250mL锥形瓶中，加纯水50mL、15g/L的氯化钡BaCl₂溶液5mL、酚酞指示剂2滴，用盐酸HCl标准溶液滴定至无色，记下此时消耗盐酸HCl标准溶液的体积，则氢氧化钠NaOH的含量为：

................ （1）

式中：

        C——待测定的氢氧化钠NaOH的浓度，g/L

      C_HCl——盐酸HCl标准溶液的浓度，mol/L      

      M——氢氧化钠NaOH的相对分子质量，40

      V——消耗的盐酸HCl标准溶液的体积，mL

      1——移取钛合金阳极氧化膜退膜溶液的体积，mL

葡萄糖酸钠C₆H₁₁NaO₇含量的分析：非水滴定法测定葡萄糖酸钠；

分析步骤：移液管吸取5mL钛合金阳极氧化膜退膜溶液，放置在250mL锥形瓶中，加纯水50mL、酚酞指示剂2滴，用质量百分比37%的HCl溶液滴定至淡粉色，用0.01mol/L的HCl溶液滴定至无色，将此时的溶液在电热炉上加热烘干，在加热烘干过程中，当溶液变红时继续用0.01mol/L的HCl溶液滴至无色，使溶液在干燥前保持无色，结晶后，用75mL质量百分比36%的冰醋酸将结晶加热溶解，直至不溶物不再溶解，冷却之后加喹哪啶红指示剂5滴，用高氯酸HClO₄标准溶液滴定至无色，记下此时消耗高氯酸HClO₄标准溶液的体积，则葡萄糖酸钠C₆H₁₁NaO₇的含量为：

................ （2）

式中：

        C——待测定的葡萄糖酸钠C₆H₁₁NaO₇的浓度，g/L

        C_HClO4——高氯酸HClO₄标准溶液的浓度，mol/L       

        M——葡萄糖酸钠C₆H₁₁NaO₇的相对分子质量，218.14

        V——消耗的高氯酸HClO₄标准溶液的体积，mL

        5——移取钛合金阳极氧化膜退膜溶液的体积，mL。