鈦及鈦合金表面處理技術(shù)的研究進(jìn)展

鈦和鈦的突出特點(diǎn)是重量輕、比強(qiáng)度高。鈦合金的比拉伸強(qiáng)度高于高強(qiáng)度鋼和高強(qiáng)度鋁合金；鈦合金的熱穩(wěn)定性和抗腐蝕性遠(yuǎn)優(yōu)于鋁合金。但是，鈦合金的導(dǎo)電、導(dǎo)熱性差，彈性模量低，不耐磨，對氫、熱鹽應(yīng)力腐蝕比較敏感，與其他金屬接觸易發(fā)生接觸腐蝕，因此限制了鈦合金的使用。近二十年來，世界上發(fā)達(dá)國家都加強(qiáng)了對鈦合金表面處理技術(shù)的研究，鈦合金鍍覆及陽極氧化技術(shù)逐漸成熟，使得鈦合金在歐美、俄羅斯等發(fā)達(dá)國家的航空航天工業(yè)中得到了廣泛應(yīng)用。在鈦及鈦合金的表面處理技術(shù)中，以陽極氧化處理工藝簡單，氧化膜耐磨性、防接觸腐蝕和防氫脆性好，在工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用較多。1氧化法的太極氧化法1.1工藝除油—水洗—酸洗—水洗—陽極氧化—水洗。1.2預(yù)處理1.2.1化學(xué)除油注：可用水基清洗劑超聲波除油代替化學(xué)除油。1.2.2洗衣粉溶液成分、含量及工藝條件：1.3氧化的極限目前鈦及鈦合金陽極氧化主要在酸性溶液中進(jìn)行。陽極氧化溶液及工藝條件不同，所獲得的氧化膜的顏色、厚度、性能有所差異。1.3.1工作原理(1)溶液成分、含量及工藝條件：(2)陽極氧化起始電流密度為1.0～1.5A/dm2，保持此電流密度逐步將電壓升至100～120V，繼續(xù)氧化30～50min，電流密度自動降至1.0～0.3A/dm2。(3)草酸陽極氧化獲得的氧化膜厚度僅0.2～0.3μm，呈淺灰色，有一定耐磨性和抗腐蝕性。若在8℃以下進(jìn)行陽極氧化，可以提高氧化膜的耐磨性。1.3.2a/dm2電流密度(1)溶液成分、含量及工藝條件：(2)開始氧化時(shí)溶液溫度控制在下限，在1.0～1.5min平穩(wěn)將電流密度升至7A/dm2保持1.0～2.0min。允許用1.0～2.0A/dm2電流密度氧化40±10min。(3)氧化膜厚度為2μm，呈灰色，具有良好的耐磨性、抗腐蝕性和防粘性。1.3.3氧化膜厚度的影響(1)溶液成分、含量及工藝條件：(2)以0.5A/3min～0.5A/2min的速度，將電流密度逐步升至2～4A/dm2，保持此電流密度氧化至所需的氧化膜厚度。(3)此工藝獲得的氧化膜厚度可達(dá)20～40μm，隨著氧化膜厚度的增加，氧化膜的顏色從灰色變?yōu)榛液谏?。氧化膜硬度較高，耐磨性好；氧化膜多孔，吸附性好，若浸膠體石墨和干膜潤滑劑可進(jìn)一步提高抗磨性。1.3.4配方2的氧化反應(yīng)條件鈦及鈦合金著色陽極化的配方比較多，工藝條件的變化對氧化劑膜的色調(diào)有著明顯的影響。(1)溶液成分、含量及工藝條件：(2)采用配方1氧化時(shí)，在15min內(nèi)，逐步將電壓從5V升至50V，氧化膜開始是淺棕色，然后變成蘭紫色，最后變?yōu)榻瘘S色；若開始在1～2min，將電壓平穩(wěn)升至50V，保持15min，氧化膜從淺藍(lán)色變成金黃色。(3)采用配方2氧化時(shí)，在20min內(nèi)逐步將電壓從5V升至9V，在不同的電壓段上會出現(xiàn)不同色調(diào)的氧化膜。1.3.5表面活性劑當(dāng)鈦及鈦合金陽極氧化膜達(dá)不到要求時(shí)，可以根據(jù)零件的尺寸和精度，采用機(jī)械加工或吹砂或化學(xué)法退除氧化膜，然后重新進(jìn)行陽極氧化?；瘜W(xué)退氧化膜溶液的成分、含量及工藝條件：2鈦及鈦合金表面處理技術(shù)鈦及鈦合金的表面處理技術(shù)近年來發(fā)展的非常迅速，但仍跟不上整個(gè)科學(xué)技術(shù)發(fā)展對鈦合金材料使用的要求。例如在鈦合金表面制作高強(qiáng)度、耐磨、耐高溫鍍涂層、化學(xué)轉(zhuǎn)化層和裝飾性強(qiáng)的氧化膜層，是今后一段時(shí)間內(nèi)鈦及鈦合金表面處理技術(shù)研究方