CN103215579B - 一种钛合金表面化学发黑的方法 - Google Patents

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Abstract

一种钛合金表面化学发黑的方法，化学发黑溶液按体积浓度配是，硫酸90～120g/L，氢氟酸50～60g/L，乳酸100～120g/L，醋酸180～200g/L，柠檬酸8～12g/L，二乙基二硫代甲酸钠4～6g/L、其余为蒸馏水。包括下列步骤：将钛及钛合金工件化学除油；将工件取出流水冲洗；将钛及钛合金工件浸蚀发黑；将钛及钛合金工件取出空气静置；对工件进行流水冲洗清洗；对清洗干净的工件进行干燥。本发明制备工艺简单，操作容易，效率高，成本低；溶液配方及整个处理流程中无污染，对人体无害，环保。

Description

一种钛合金表面化学发黑的方法
技术领域
本发明涉及金属表面化学处理技术领域，特别是涉及一种钛合金表面化学发黑的方法。
背景技术
钛合金具有比强度高、无磁、耐蚀性好、使用温度宽（可在550 ℃ 下和零下 250 ℃下长期工作而保持性能不变）等特点，被广泛的应用于航空航天、舰船、兵器等军事工业部门。钛及其合金被应用在飞机机身和蒙皮、发动机、尾锥、喷管、弹射舱、防火壁、夹层结构、连结件、航天摄像头等零部件。在这些领域中为了达到降低装备的热辐射，提高装备的隐身能力，改善装备的耐蚀耐磨等实用性能及消光等功能用途，需要对钛合金表面进行黑色着色处理。而且钛合金表面的黑色着色处理同样能够满足医疗器械、生活日用品等的区分、装饰的需求。
目前钛合金表面黑色着色的技术方法有电镀或化学镀发黑、阳极氧化发黑、微弧氧化发黑、热处理发黑四种方法。电镀或化学镀发黑存在工艺复杂，成本较高的不足；而且钛合金表面的镀层结合力较差，很难满足使用的要求。阳极氧化发黑工艺同样过于复杂，而且主要采用铬酸盐溶液，存在污染环境的劣势，不具备工业生产的条件（如专利CN 101698956A；CN 101812715A）。微弧氧化发黑同样引入了钒盐，对环境构成威胁，而且目前微弧氧化工艺成本过高，不具备推广价值（如专利CN 10166190A）。热处理发黑则是通过高温空气氧化、阳极氧化或微弧氧化，在钛合金表面获得一定厚度氧化层后，再经过真空热处理获得黑色膜层（如专利CN 101177773A）。显然，该工艺更复杂、繁琐，不易控制，成本也更高。
发明内容
本发明要解决的技术问题是，提供一种环保、低成本、简单的钛合金化学发黑配方及工艺，在钛合金表面形成一层黑色的、结合牢固的膜层，满足武器装备隐身、消光和日用品区分、装饰需求的钛合金表面化学发黑的方法。
采用的技术方案是：
一种钛合金表面化学发黑的方法，其化学发黑溶液由蒸馏水、硫酸、氢氟酸、乳酸、醋酸、柠檬酸、二乙基二硫代氨基甲酸钠配制而成。钛合金表面化学发黑溶液按体积浓度配比如下：
硫酸                   90～120g/L
氢氟酸                 50～60g/L
        乳酸                   100～120g/L
醋酸                   180～200g/L
        柠檬酸                 8～12g/L
二乙基二硫代甲酸钠     4～6g/L。
一种钛合金表面化学发黑的方法，包括下列步骤：
（1）将硫酸90～120g/L，氢氟酸50～60g/L，乳酸100～120g/L，醋酸180～200g/L，柠檬酸8～12g/L，二乙基二硫代甲酸钠4～6g/L、其余为蒸馏水的体积浓度比配制钛合金表面化学发黑溶液，备用；
（2）将钛及钛合金工件放入碱洗液中于50～70℃充分搅拌10～15min化学除油，取出；
（3）将化学除油后取出的钛及钛合金工件进行流水冲洗；
（4）在室温条件下将钛及钛合金工件浸入钛合金表面化学发黑溶液中10～20s浸蚀发黑，迅速取出；
（5）将发黑的钛及钛合金工件在空气中静置30～90s，通风、干燥；
（6）对钛及钛合金工件流水冲洗；
（7）将清洗干净的钛及钛合金工件采用烘箱干燥或采用风机吹干。
上述的步骤（3）和步骤（6）对钛及钛合金工件流水冲洗，是采用自来水流水冲洗。
上述的碱洗液成分为氢氧化钠30～40g/L，碳酸钠20～30g/L，硅酸钠10～15g/L，蒸馏水1L。
本发明与现有技术比较有以下优点：
1）          制备工艺简单，操作容易，效率高，成本低；
2）          溶液配方及整个处理流程中无污染，对人体无害，环保；
3）          采用本发明处理的钛及钛合金表面形成了均匀、附着力好
的黑色膜层，能够满足使用需求。
具体实施方式
实施例1
1）选择Φ10mmTC4棒材，采用含氢氧化钠30g/L、碳酸钠20g/L、硅酸钠10g/L、蒸馏水1L的溶液对其进行出油处理，保持10min；
2）配制含硫酸120g/L、氢氟酸60g/L、乳酸120g/L、醋酸200g/L、柠檬酸8g/L、二乙基二硫代甲酸钠4g/L的化学发黑处理液；
3）将经过冲洗的步骤1）试样浸入发黑溶液中保持20s后，取出；
4）将经过浸渍的试样在空气中静置90s后，采用自来水冲洗干净；
5）干燥试样，获得发黑效果。
实施例2
1）选择50*50*2mm厚TA2板材，采用含氢氧化钠40g/L、碳酸钠30g/L、硅酸钠15g/L、蒸馏水1L的溶液对其进行出油处理，保持在15min；
2）配制含硫酸90g/L、氢氟酸50g/L、乳酸100g/L、醋酸180g/L、柠檬酸12g/L、二乙基二硫代甲酸钠6g/L的化学发黑处理液；
3）将经过冲洗的步骤1）试样浸入发黑溶液中保持10s后，拿出；
4）将经过浸渍的试样在空气中静置60s后，采用自来水冲洗干净；
5）干燥试样，获得发黑效果。
实施例3
1）选择钛合金工件，采用含氢氧化钠35g/L、碳酸钠25g/L、硅酸钠12g/L、蒸馏水1L的溶液对其进行出油处理，保持在15min；
2）配制含硫酸90g/L、氢氟酸50g/L、乳酸100g/L、醋酸180g/L、柠檬酸12g/L、二乙基二硫代甲酸钠6g/L的化学发黑处理液；
3）将经过冲洗的步骤1）试样浸入发黑溶液中保持15s后，拿出；
4）将经过浸渍的试样在空气中静置40s后，采用自来水冲洗干净；
5）干燥试样，获得发黑效果。

Claims (3)

1.一种钛合金表面化学发黑的方法，其特征在于化学发黑溶液由蒸馏水、硫酸、氢氟酸、乳酸、醋酸、柠檬酸、二乙基二硫代甲酸钠配制而成，其制备方法包括下列步骤：
(1)将硫酸90～120g/L，氢氟酸50～60g/L，乳酸100～120g/L，醋酸180～200g/L，柠檬酸8～12g/L，二乙基二硫代甲酸钠4～6g/L、其余为蒸馏水的体积浓度比配制钛合金表面化学发黑溶液，备用；
(2)将钛及钛合金工件放入碱洗液中于50～70℃充分搅拌10～15min化学除油，取出；
(3)将化学除油后取出的钛及钛合金工件进行流水冲洗；
(4)在室温条件下将钛及钛合金工件浸入钛合金表面化学发黑溶液中10～20s浸蚀发黑，迅速取出；
(5)将发黑的钛及钛合金工件在空气中静置30～90s，通风、干燥；
(6)对钛及钛合金工件流水冲洗；
(7)对清洗干净的钛及钛合金工件采用烘箱干燥或采用风机吹干。
2.根据权利要求1所述的一种钛合金表面化学发黑的方法，其特征在于所述的步骤(3)和步骤(6)对钛及钛合金工件流水冲洗，是采用自来水流水冲洗。
3.根据权利要求1所述的一种钛合金表面化学发黑的方法，其特征在于所述的碱洗液成分为氢氧化钠30～40g/L，碳酸钠20～30g/L，硅酸钠10～15g/L，蒸馏水1L。
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