CN103498138B - 钛合金紧固件涂覆前磷化处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明创造提供了一种钛合金紧固件涂覆前磷化处理方法及其磷化处理液，包括在适当的磷化处理液中对钛合金紧固件进行磷化处理的步骤，所述的磷化处理液为由适量含有磷酸根离子(PO₄ ^3-)的磷酸盐、含有氟离子(F^-)的氟化物和冰醋酸组成的溶液。采用本发明方法生产工艺简单，生产效率高，成本低，能够增加涂料与钛合金的附着力，达到相关标准要求。

Description

钛合金紧固件涂覆前磷化处理方法

技术领域

本发明创造涉及一种钛合金紧固件涂覆前的表面处理方法，尤其涉及一种航空航天用钛合金紧固件涂覆前磷化处理方法。

背景技术

钛合金紧固件具有质轻、高强度、耐疲劳、耐腐蚀等优良的综合性能，因此已成为现代飞机、发动机和机载设备上连接装配用的的重要部件。由于钛合金紧固件与机体结构连接处存在电位差，极易产生电位腐蚀，因此常常在钛合金紧固件表面涂覆一层防腐层，多为铝涂层，从而防止电化学腐蚀，并且能够提高耐热、耐粘性、润滑性以及耐应力脆化等性能。

涂覆效果的好坏是直接影响钛合金紧固件质量稳定性与飞机安全性的关键因素，涂层均匀性、致密性以及附着力是评价涂覆效果的技术指标。由于钛合金紧固件经过机械加工后表面光滑，涂覆附着力不佳，容易造成涂覆涂料产生在使用过程中产生脱落，因此在对钛合金紧固件进行涂覆前需要对其表面进行处理，能够增强涂覆涂料的附着力。目前钛合金紧固件涂覆涂料一般采用喷砂或脉冲阳极氧化，但喷砂需要专用的喷砂机，且可能造成尺寸变化和疲劳性能不合格；脉冲阳极化需要专用的脉冲电源，工艺复杂，生产效率低。

发明内容

本发明创造为解决现有技术中的问题，提供了一种钛合金紧固件涂覆前磷化处理方法，包括在适当的磷化处理液中对钛合金紧固件进行磷化处理的步骤，所述的磷化处理液为由适量含有磷酸根离子(PO₄ ^3-)的磷酸盐、含有氟离子(F^-)的氟化物和冰醋酸组成的溶液。

所述磷化处理液中，磷酸根离子(PO₄ ^3-)的浓度为0.08～0.16mol/L，氟离子(F^-)的浓度为0.48～1.19mol/L，冰醋酸(HAc)的浓度为50～100mL/L；优选的，所述氟离子(F^-)的浓度为0.48～1mol/L。

进一步，所述钛合金紧固件涂覆前磷化处理方法包括如下步骤，将钛合金紧固件浸入含有磷酸根离子(PO₄ ^3-)的磷酸盐、含有氟离子(F^-)的氟化物和冰醋酸组成的溶液中，在30～60℃下反应5～10分钟。

进一步，所述钛合金紧固件涂覆前磷化处理方法还包括，在磷化处理液中对钛合金紧固件进行磷化处理前，对钛合金紧固件进行表面除油和去除氧化皮的步骤，对钛合金紧固件在加工、制造过程中使用的油脂、油和润滑剂等油污，以及钛合金紧固件表面的氧化皮进行清除，例如使用碱或乳剂进行浸泡清除。

进一步，所述磷化处理液中，含有磷酸根离子(PO₄ ^3-)的磷酸盐优选为磷酸钠(Na₃PO₄·12H₂O)。

进一步，所述磷化处理液中，含有氟离子(F^-)的氟化物优选为氟化钠、氟化钾或氟化氢。

所述磷化处理液的配制过程为，根据欲配置处理液的体积计算出待加入的磷酸盐和氟化物的质量以及冰醋酸的体积，先在槽中先加入1/3～1/2体积的水，然后按照计算好的质量或体积分别加入磷酸盐、氟化物和冰醋酸，搅拌使其全部溶解后，补充水至规定的体积即可。

目前世界上研制出的钛合金有数百种，为满足航空高温使用要求，需要耐温性能够达到300℃以上的紧固件材料，西方与中国常用于航空航天的钛合金紧固件材料有TC4、BT16等，本发明磷化处理方法适用于上述各种航空航天用钛合金紧固件材料。采用本发明方法生产工艺简单，生产效率高，成本低，并且采用本方法处理后，使得钛合金紧固件材料表面获得疏松多孔的结构，能够增加铝涂料和二硫化钼干膜润滑剂与钛合金的附着力，达到NAS4006、CMT-CT-402、ISO2409等标准要求。(注：NAS4006美国宇航标准委员会颁布的航空钛合金紧固件铝涂层规范，CMT-CT-402是中国商用飞机公司发布的钛合金紧固件铝涂层规范，ISO2409是国际标准化组织发布的色漆和清漆附着力的划格试验规范)

表1为本发明与另外两种涂覆前对钛合金紧固件表面进行处理的方法比较，以TC4(Ti-6A1-4V)钛合金为例，说明了本发明方法具有的优势效果。

表1三种钛合金紧固件涂覆预处理方法比较

具体实施方式

下面对本发明创造做进一步详细说明。

实施例1

将钛合金紧固件除油并清洗干净，达到水膜不破，然后浸入装有磷化处理液的反应槽中，该磷化处理液每单位体积(每升)中含有磷酸钠(Na₃PO₄·12H₂O)30g、氟化钠(NaF)20g、冰醋酸(HAc)100ml，30℃下反应10分钟，反应完成后将钛合金紧固件取出并水洗干燥。

实施例2

将钛合金紧固件除油并清洗干净，达到水膜不破，然后浸入装有磷化处理液的反应槽中，该磷化处理液每单位体积(每升)中含有磷酸钠(Na₃PO₄·12H₂O)60g、氢氟酸(HF)25g、冰醋酸(HAc)50ml，60℃下反应5分钟，反应完成后将钛合金紧固件取出并水洗干燥。

为验证本发明技术方案的效果，分别选取不同材料和规格的钛合金紧固件各3～5个，按照实施例1和实施例2的方法进行磷化处理，在磷化处理后采用喷涂工艺涂覆铝涂料，并对涂层性能是否满足NAS4006、CMT-CT-402、ISO2409标准要求进行验证，如表2所示。

表2不同材料和规格的钛合金紧固件的标准检验结果

其中，上述验证过程中，对不同材料和规格的钛合金紧固件判定“满足”NAS4006、CMT-CT-402、ISO2409标准的指标要求如下表3所示。

表3判定满足NAS4006、CMT-CT-402、ISO2409标准的指标要求

需要指出的是，本发明不限于上述实施例，在不脱离本发明思想和实质内容的情况下，对上述实施例进行的各种修改和变形均属于本发明范畴。

Claims (5)

1.一种钛合金紧固件涂覆前磷化处理方法，包括将钛合金紧固件浸入磷化处理液中，在30～60℃下反应5～10分钟的步骤，所述的磷化处理液中，磷酸根离子(PO₄ ^3-)的浓度为0.08～0.16mol/L，氟离子(F^-)的浓度为0.48～1.19mol/L，冰醋酸(HAc)的浓度为50～100mL/L。

2.根据权利要求1所述钛合金紧固件涂覆前磷化处理方法，其特征在于：所述氟离子(F^-)的浓度优选为0.48～1mol/L。

3.根据权利要求1所述钛合金紧固件涂覆前磷化处理方法，其特征在于：所述钛合金紧固件涂覆前磷化处理方法还包括，在磷化处理液中对钛合金紧固件进行磷化处理前，对钛合金紧固件进行表面除油和去除氧化皮的步骤。

4.根据权利要求1所述钛合金紧固件涂覆前磷化处理方法，其特征在于：所述磷化处理液中，含有磷酸根离子(PO₄ ^3-)的磷酸盐优选为Na₃PO₄·12H₂O。

5.根据权利要求1所述钛合金紧固件涂覆前磷化处理方法，其特征在于：所述磷化处理液中，含有氟离子(F^-)的氟化物优选为氟化钠、氟化钾或氟化氢。