[发明专利]一种去除钛合金微弧氧化膜层残留基体的方法

说明书

技术领域

本发明属于材料表面改性领域，涉及一种微弧氧化膜层与其钛质基体的分离方法。

背景技术

钛合金由于密度小、比强度高、耐蚀性好等特点，常作为飞机和航天器的主要结构材料。但与钢铁材料相比，钛合金存在着硬度低（通常不超过350HV）、耐磨性差、导热性不高等缺点，在使用过程中易产生“钛火”故障，这些缺点严重限制了钛合金在航空工业中的应用范围。因此，需进行适当的表面处理以提高其硬度、改善其耐磨性。

微弧氧化，也称等离子体电解氧化，是一种新型的表面改性处理技术，大大的提高了其基体阀金属的耐磨性和耐蚀性，且是最具成本和环保效益优势的表面改性技术之一。由于膜层和基体的冶金结合限制了人们对其膜层基体界面处的观察，因此也阻碍了人们对微弧氧化机理的进一步研究。因此，找到一种合适的方法得到完整的微弧氧化膜层可以进一步促进人们对微弧氧化机理更深入的研究。

发明内容

本发明的目的在于提供一种操作简单安全，效率高，无污染的微弧氧化陶瓷层与其钛质基体的分离方法。

本发明的分离方法如下：一种微弧氧化膜层与其钛质基体的分离方法，其特征在于方法步骤如下：

步骤一：分离前制备：

（1）将带有微弧氧化膜层的试样的一面用砂纸打磨至钛合金基体暴露；

（2）将打磨好的试样连接好夹具并用环氧树脂进行镶嵌；

（3）将镶嵌好的试样面向基体的一侧的树脂用砂纸打磨掉，使其基体暴露；

（4）配置电解液为质量分数1.5～10％的NaCl溶液；

（5）在溶液中加入搅拌器，搅拌器转速为650r/min；

（6）连接电路：将步骤（4）所配电解液倒入电解槽中，不锈钢作为阴极通过导线与电源负极连接，镶嵌打磨后的试样作为阳极通过导线与电源正极连接，组成分离所需电路；

步骤二：接通电源，采用恒压法，电压为15V，待基体全部溶解后取出膜层，在溶解过程中检测溶液的pH值，并用稀盐酸调节pH值，使电解溶液保持中性；

采用阳极溶解的方法去除钛基体，发生的反应方程式是：

阳极：Ti-4e→Ti⁴⁺，阴极： 4H₂O+4e→2H₂+4OH^-，总反应：Ti+4H₂O→Ti(OH)₄+2H_2。

步骤三：将步骤二获得的微弧氧化试样用去离子水浸泡10min后取出，烘干以备后续使用。

本发明具有以下优点：1、操作简单，有效，无污染。2、由于钛基体在电解的过程中容易产生依附与基体表面的黑色产物，在搅拌器的作用下可以使黑色产物脱离试样。3、镶嵌后的试样能够牢牢的附着在环氧树脂上，在有搅拌器作用下试样不会随着电解液的流动而脱离树脂。4、采用阳极溶解的方法溶解钛合金基体，得到的膜层完整且纯净。

附图说明

图1为本发明实施例1为去除基体前试样的XRD衍射图。

图2为本发明实施例1去除基体后试样的XRD衍射图。

图3为本发明实施例1未去除基体的试样在扫描电镜下得到的膜层表面的形貌图。

图4为本发明实施例1去除基体后的试样在扫描电镜下得到的膜层与基体界面处的形貌图。

具体实施方式

实施例1

将矩形（20×20×1.5mm）带有微弧氧化陶瓷膜的钛质薄板的一面陶瓷层用砂纸磨掉，使基体暴露；之后夹上夹具，将夹具和试样一起用环氧树脂镶嵌，将镶嵌好的试样面对基体的一侧的树脂用砂纸打磨掉并使其基体暴露，然后将试样与电源的正极连接；将配制好的质量分数为3.5％NaCl溶液倒入电解槽中，用不锈钢与电源负极连接作为阴极，组成分离所需电路，在溶液中加入搅拌器，搅拌速度为650r/min；接通电源，采用恒压电解，电压为15V，在溶解过程中检测并调节pH值，使电解液保持中性，待基体全部溶解后取出；最后将电解后的微弧氧化膜层用去离子水浸泡10min取出，烘干后以备后续使用。