[发明专利]一种基于草酸钠体系的钛合金阳极氧化方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种钛合金阳极氧化表面处理方法，特别是一种安全环保条件下钛合金阳极 氧化方法，属于金属表面处理技术领域。

背景技术

钛及钛合金是一种比强度高，耐蚀性强的新型材料，具有极其优越的高温性能和易钝化 性能，被大量应用于航空航天、舰船、化学等诸多领域。由于钛合金的自然钝化膜厚度非常 薄，其抗腐蚀性能及耐磨性能受到一定的限制。通过阳极氧化在其表面制备一层致密的阳极 氧化膜则是一种能提高钛合金氧化膜层厚度及抗腐蚀性能的有效表面处理方法。阳极氧化膜 层的性能主要取决于它的组成、结构以及厚度。

钛合金阳极氧化分为碱性阳极氧化和酸性阳极氧化两大类，而酸性阳极氧化又分为硫酸 型阳极氧化和硫酸磷酸型阳极氧化。酸性阳极氧化的电解液组份均为强酸。在实际应用过程 中，首先，酸性电解液的制备会对实验设备、操作人员造成一定程度的危害；其次，阳极氧 化反应非常剧烈，容易腐蚀仪器，危害人体，污染环境；最后，废电解液在排放过程中只能 采用稀释处理的办法，影响工厂周边生态环境。另外，电解液中的H在化学反应过程中容易进 入钛合金基体，在酸性阳极氧化工艺之后，钛合金材料在应用中易产生氢脆，影响其使用寿 命，使之存在一定程度的安全隐患。目前，部分碱性阳极氧化工艺中会含有氟离子。氟是有 毒物质，影响人体健康，污染生态环境。另外，不含氟的碱性阳极氧化工艺中，成膜的厚度 较薄，膜厚在0.5-2μm的范围内。

发明内容

针对上述现行的钛合金酸性阳极氧化工艺和碱性阳极氧化工艺所存在的问题与缺点，本 发明旨在提供一种基于草酸钠体系的钛合金阳极氧化方法，能在较低的能耗，不发生火花放 电状态下，在钛及钛合金表面快速生成一层光滑、均匀、致密且较厚的阳极氧化膜。同时本 方法能在很大程度上减小阳极氧化工艺在处理工程中对环境和人体造成的危害，降低生产废 液的处理难度。本发明具有操作方便，工艺简单，环境友好的特点，是一种绿色、安全的钛 合金阳极氧化方法。

本发明的技术方案如下：

以钛合金为阳极，不锈钢为阴极，控制阳极∶阴极面积比不大于1∶2，在温度为10～40℃ 的电解液中，采用脉冲电源通过控制电流密度的方式进行阳极氧化，经过一定缓启时间达到 额定阳极氧化参数后，持续时间为20-60min，阳极氧化过程中保持搅拌，搅拌强度为 50r/min～300r/min。

所述脉冲电源的参数为：

脉冲电源电流密度            3A/dm²～10A/dm²，

脉冲频率                    60freq/min～120freq/min

占空比                      20％～60％

所述阳极氧化电解液的组成为：

草酸钠                      5g/L～20g/L

氢氧化钠                    5g/L～20g/L

磷酸三钠                    5g/L～10g/L

四硼酸钠                    5g/L～10g/L

硅酸钠                      3g/L～10g/L

乙二醇                      5ml/L～20ml/L

所述缓启时间是指：在阳极氧化初期控制电流密度使之在60～300秒内从0A/dm²升到所 需电流密度3A/dm²～10A/dm²。

阳极氧化始终在无火花放电下进行。

本发明是一种基于草酸钠体系的钛合金阳极氧化方法，旨在环保安全的条件下实现钛合 金表面阳极氧化膜的制备，其生产流程与普通阳极氧化工艺相同：

除油脱脂→水洗→阳极氧化→水洗→烘干

本发明的优点在于：阳极氧化处理步骤中不采用强酸、氢氟酸或氟化物，很大程度上降 低对环境的污染和人体的危害；阳极氧化所需的电源采用脉冲电源，其能耗低。本发明公开 的阳极氧化方法可以在高强高韧钛合金上生成4～8μm的氧化膜，该氧化膜致密均匀，耐盐雾 腐蚀1000h以上。

附图说明

图1是实施例1中钛合金阳极氧化膜外观照片；