[发明专利]钛涂层及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及表面处理领域，特别是涉及熔盐电沉积钛涂层及其制备方法。

背景技术

钛密度小、重量轻、强度高、容易加工、具金属光泽，钛的硬度与钢铁差不多，而它的重量几乎只有同体积的钢铁的一半。现在，在宇宙火箭和导弹中，就大量用钛代替钢铁。被美誉为“太空金属”。钛没有磁性，用钛建造的核潜艇不必担心磁性水雷的攻击。钛的耐热性很好，熔点高达1668℃。钛最重要的性能之一就是具有良好的抗腐蚀能力，不受大气和海水的影响。在常温下，不会被稀盐酸、稀硫酸、硝酸或稀碱溶液所腐蚀，只有氢氟酸、热的浓盐酸、浓硫酸等才可对它作用，就连最凶猛的酸——王水，也不能腐蚀它。钛被认为是一种稀有金属，这是由于在自然界中其存在分散并难于提取。高的成本使得钛金属的发展和利用受到阻碍，尤其在民用上。事实上，在很多情况下，只要在基体金属表面涂覆上一薄层的钛层就能起到良好的保护作用。

现有的在基体表面镀钛是采用等离子体物理溅射气相沉积技术，将钛等离子化，以铁或不锈钢为基体，在基体上直接沉积一层钛薄膜。但是这种方法需要特殊的等离子化设备，并且要求钛的纯度较高，因此生产成本较高。

发明内容

基于此，有必要提供一种设备简单、成本低廉的钛涂层及其制备方法。

一种钛涂层的制备方法，包括以下步骤：

以基板为阴极，钛板为阳极，以含有K₂TiF₆的共晶盐为熔盐；在惰性气体保护下升温至710-750℃，于250-600mA/cm²恒电流下反应0.5-2小时，即在基板上得到钛涂层；所述K₂TiF₆在所述共晶盐中的重量百分含量为14-16%；按摩尔百分含量计，所述共晶盐的组成为：NaCl49-51%、KCl49-51%；或所述共晶盐的组成为：NaCl40-41%、KCl50-51%、NaF9-10%。

共晶盐的选取主要是依据盐的共晶反应，根据共晶反应的成分和温度来选取的，这样能降低熔盐的熔点和操作温度，如纯NaCl的熔点为800℃，纯KCl为770℃，K₂TiF₆为780℃，但当共晶为NaCl-KCl-K₂TiF₆时，其操作温度可以降到750℃以下。相较于仅由NaCl和KCl组成的共晶盐，增加了NaF的共晶盐能使熔盐的熔点降低，操作温度可以降低一些，更加方便，但氟化物的腐蚀性比氯化物强，价格也较高，但其用量少，总体来说用以上两种盐和三种盐效果相当。

在其中一个实施例中，所述K₂TiF₆在所述共晶盐中的重量百分含量为15%。

在其中一个实施例中，按摩尔百分含量计，所述共晶盐的组成为NaCl50%和KCl50%。此时，反应条件优选为：在惰性气体保护下升温至750℃，于500mA/cm²恒电流下反应1小时。

在其中一个实施例中，按摩尔百分含量计，所述共晶盐的组成为：40.25%NaCl、50.5%KCl和9.25%NaF。此时，反应条件优选为：在惰性气体保护下升温至710℃，于500mA/cm²恒电流下反应1小时。

在其中一个实施例中，还设有参比电极，所述参比电极为镍电极或Ag/AgCl电极；所述基板为不锈钢板。

本发明还提供了上述制备方法制备得到的钛涂层。所述钛涂层的厚度为1-8μm。

上述钛涂层的制备方法，采用NaCl-KCl-K₂TiF₆或NaCl-KCl-NaF-K₂TiF₆为熔盐，所述熔盐为价格低廉的固体，容易购买、贮存和运输，挥发性小，反应腐蚀性小；以纯钛板做阳极，采用熔盐电沉积的方式制备钛涂层，反应迅速，沉积效率高；所用设备简单，成本低廉，操作容易。所述制备方法得到的钛涂层致密性好，纯度高且与基体结合紧密。

附图说明

图1为本发明实施例1的钛涂层的表面形貌图、截面扫描电镜图和X射线衍射图；

图2为本发明实施例2的钛涂层的表面形貌图、截面扫描电镜图和X射线衍射图；

图3为本发明实施例3的钛涂层的截面扫描电镜图和X射线衍射图；

图4为本发明实施例4的钛涂层的截面扫描电镜图和X射线衍射图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明做详细的阐述。

实施例1