CN106367795A - 一种葡萄糖酸钠阳极氧化液及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及了一种葡萄糖酸钠阳极氧化液及其制备方法和应用，用于钛合金表面阳极氧化过程。其目的在于提供一种无酸无氟的阳极氧化电解液，改进目前钛合金阳极氧化工艺中，普遍采用氢氟酸含氟化物有毒物质的缺点。阳极氧化电解液由葡萄糖酸钠、光亮剂和去离子水组成的混合溶液。本发明的阳极氧化电解液，用于钛合金阳极氧化过程，通过控制阳极氧化电解液的浓度、电压和时间，得到了色泽光亮均匀，耐蚀性好阳极氧化膜。
Description
技术领域
本发明涉及一种葡萄糖酸钠阳极氧化液及其制备方法和应用，在钛合金表面获得色泽均匀、致密以及耐蚀的表面氧化膜。属于钛及钛合金表面处理技术领域。
背景技术
钛及钛合金具有优良的热稳定性和高的比强度，已被广泛应用于航空航天、汽车、军工和化工等领域。
但钛及钛合金还有一些不足之处，如耐磨性、电导率和热导率低，与其他金属材料发生接触腐蚀等，限制了其应用范围。为了进一步提高钛及钛合金的使用特性，需要对钛及钛合金材料进行表面处理和改性。钛的化学性质活泼，平衡电位比较负，理论上热力学的腐蚀倾向大，而实际上，其极易与氧发生反应生成氧化膜，且这层膜的耐蚀性能高、电阻率高，使钛合金电化学抗蚀能力大大提高。
钛及其合金表面的氧化膜可通过阳极氧化处理技术获得。根据处理工艺方法的不同可获得几微米至十几微米的的钛氧化物膜层，膜层的耐蚀性能高、电阻率高，使钛合金电化学抗蚀能力大大提高。且膜层的厚度不同，则得到的膜层颜色也不一样，是极其理想的装饰性材料。
目前在钛及钛合金的阳极氧化处理中，电解液大都采用强酸氢氟酸体系，如现有的阳极氧化工艺的行业标准（HB/Z347-2002）中所采用的电解液中均含有氢氟酸。而氢氟酸是剧毒物质，极易挥发，被人体吸入后将会造成一定伤害。其它常见的钛合金阳极氧化处理电解液有以磷酸、或硫酸、或铬酸以及多酸混合的电解液，但电解液中都是有毒、酸性较强的电解液，不符合绿色、可持续的环保型发展理念。戴正宏等采用含葡萄糖酸钠的溶液，对钛合金进行阳极氧化处理，但其成分较为复杂。因此开发成分相对简单，且无酸无氟环保型阳极氧化技术具有十分重要的意义。
发明内容
本发明涉及了一种基于葡萄糖酸钠的阳极氧化电解液，用于钛合金表面阳极氧化过程。其目的在于提供一种无酸无氟的绿色环保的钛及钛合金表面阳极氧化溶电解液可在钛表面获得耐蚀性能好的阳极氧化膜。
本发明的目的在于一种葡萄糖酸钠阳极氧化溶液，所述阳极氧化溶液由葡萄糖酸钠、甲基磺酸、去离子水制备得到，其中，葡萄糖酸钠的加入量为5～30g/L，甲基磺酸1～3mL/L。
本发明的另一目的在于提供所述葡萄糖酸钠阳极氧化溶液的制备方法：将葡萄糖酸钠粉末放入去离子水中，搅拌使葡萄糖酸钠完全溶解，然后，将溶液加热至80～95摄氏度，将甲基磺酸加入到溶液中，搅拌5～10分钟，溶液自然冷却至室温，即得葡萄糖酸钠阳极氧化溶液。
本发明所述葡萄糖酸钠阳极氧化电解液用于钛合金表面阳极氧化过程，可在钛表面获得耐蚀性能好的阳极氧化膜，具体包括以下步骤：
（1）将钛合金表面进行去污处理后，采用机械研磨进行表面处理；
（2）将经过处理后的合金试样作为阳极，石墨板作为阴极，置于葡萄糖酸钠阳极氧化溶液中，接通直流电源进行阳极氧化，取出试样，清洗干燥后在钛合金表面形成TiO2氧化膜。
优选的，本发明步骤（2）中阴极和阳极之间的距离为5~15 cm，阴阳极面积比为2~3:1。
优选的，本发明所述阳极氧化过程中电压为1~10伏，时间为10~30分钟。
优选的，本发明所述干燥过程的条件70~95℃，保温1~2小时。
本发明的有益效果：提供了一种无酸无氟的阳极氧化溶液，改进了目前钛合金阳极氧化工艺中，普遍采用氢氟酸含氟化物有毒物质的缺点。同时，克服了目前常用的阳极氧化用溶液成分较为复杂的缺点，使阳极氧化工艺更为简单、工艺容易控制、阳极氧化质量的稳定等。本发明提供了一种成分简单、无酸无氟的环保型阳极氧化溶液。
附图说明
图1为实施例1~3中所述葡萄糖酸钠电解液阳极氧化处理钛合金试样的表面形貌图；
图2为不同葡萄糖酸钠浓度下得到的氧化膜的Nyquist曲线图。
具体实施方式
现将围绕本发明具体实施例作进一步的说明如下，但本发明不限于以下所述范围，基于本发明所作的任何变换，均落入本发明保护范围。
实施例1
本实施例所述所述葡萄糖酸钠阳极氧化溶液具体配置过程为：室温下，在1L去离子水中加入5g葡萄糖酸钠，采用机械搅拌的方式使葡萄糖酸钠完全溶解，然后，将溶液加热至80摄氏度后，将1毫升甲基磺酸加入到溶液中，搅拌5分钟，然后，溶液自然冷却至室温，配置成阳极氧化电解液。
本实施例所述葡萄糖酸钠阳极氧化溶液用于钛合金表面阳极氧化过程，具体包括以下步骤：
（1）室温下，将尺寸10 mm×10 mm×0.2 mm的TA1先后置于无水乙醇溶液中超声波清洗，处理30 min后取出，然后用去离子水清洗备用；将表面清洗脱脂处理后的试样经不同规格的砂纸进行打磨、抛光至镜面。
（2）将抛光处理后的TA1试样放入溶液中，以TA1为阳极，石墨板为阴极，阴阳极面积比为1:2，间距离为5 cm，电压调整为1 V，恒压阳极氧化处理10 min后取出，用去离子水中清洗，然后放入干燥箱中，在70 ℃下保温2 h。取出试样，获得致密均匀的钛阳极氧化膜，如图1所示。
实施例2
本实施例所述所述葡萄糖酸钠阳极氧化溶液具体配置过程为：室温下，在1L去离子水中加入15 g葡萄糖酸钠，采用机械搅拌的方式使葡萄糖酸钠完全溶解，然后，将溶液加热至90摄氏度，将2毫升甲基磺酸加入到溶液中，再搅拌8分钟，然后，溶液自然冷却至室温，配置成阳极氧化溶液。
本实施例所述葡萄糖酸钠阳极氧化溶液用于钛合金表面阳极氧化过程，具体包括以下步骤：
（1）室温下，将尺寸10 mm×10 mm×0.2 mm的TA1先后置于无水乙醇溶液中超声波清洗，处理30 min后取出，然后用去离子水清洗备用；将表面清洗脱脂处理后的试样经不同规格的砂纸进行打磨、抛光至镜面。
（2）将抛光处理后的TA1试样放入溶液中，以TA1为阳极，石墨板为阴极，阴阳极面积比为3:1；阴阳极间距离为10 cm，电压调整为7.5 V，恒压阳极氧化处理20 min后取出，用去离子水中清洗，然后放入干燥箱中，在95 ℃下保温1 h。取出试样，获得致密均匀的钛阳极氧化膜，如图1所示。
实施例3
本实施例所述所述葡萄糖酸钠阳极氧化溶液具体配置过程为：室温下，在1L去离子水中加入30 g葡萄糖酸钠，采用机械搅拌的方式使葡萄糖酸钠完全溶解，然后，将溶液加热至95摄氏度，将3毫升甲基磺酸加入到溶液中，再搅拌10分钟，然后，溶液自然冷却至室温，配置成阳极氧化溶液。
本实施例所述葡萄糖酸钠阳极氧化溶液用于钛合金表面阳极氧化过程，具体包括以下步骤：
（1）室温下，将尺寸10 mm×10 mm×0.2 mm的TC4先后置于无水乙醇溶液中超声波清洗，处理30 min后取出，然后用去离子水清洗备用；将表面清洗脱脂处理后的试样经不同规格的砂纸进行打磨、抛光至镜面。
（2）将抛光处理后的TC4试样放入溶液中，以TC4为阳极，石墨板为阴极，阴阳极面积比为2:1，阴阳极间距离为15 cm，电压调整为10 V，恒压阳极氧化处理30 min后取出，用去离子水中清洗，然后放入干燥箱中，在90 ℃下保温1 h。取出试样，获得致密均匀的钛阳极氧化膜，如图1所示。
Claims (6)
1.一种葡萄糖酸钠阳极氧化电解液，其特征在于：所述阳极氧化液由葡萄糖酸钠、甲基磺酸、去离子水制备得到，其中，葡萄糖酸钠5～30 g/L，甲基磺酸1～3 mL/L。
2.根据权利要求1所述的钛合金阳极氧化电解液的制备方法，其特征在于：将葡萄糖酸钠粉末放入去离子水中，使酒石酸钠完全溶解，然后，将溶液加热至80～95℃，将甲基磺酸加入到溶液中，搅拌5～10分钟，溶液自然冷却至室温即为葡萄糖酸钠阳极氧化电解液。
3.权利要求1所述葡萄糖酸阳极氧化电解液用于阳极氧化处理，其特征在于，具体包括以下步骤：
（1）将钛合金表面进行去污处理后，采用机械研磨进行表面处理；
（2）将经过处理后的钛合金试样作为阳极，石墨板作为阴极，置于葡萄糖酸钠阳极氧化溶液中，接通直流电源进行阳极氧化，取出试样，清洗干燥后在钛合金表面形成TiO2氧化膜。
4.根据权利要求3所述葡萄糖酸钠阳极氧化电解液用于阳极氧化处理，其特征在于：步骤（2）中阴极和阳极之间的距离为5~15 cm；阴阳极面积比为2~3:1。
5.根据权利要求3所述葡萄糖酸阳极氧化电解液用于阳极氧化处理，其特征在于：阳极氧化过程中电压为1~10伏，时间为10~30分钟。
6.根据权利要求3所述葡萄糖酸钠阳极氧化电解液用于阳极氧化处理，其特征在于：干燥过程的条件70~95℃，保温1~2小时。
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