[发明专利]钛或钛合金表面电化学刻蚀方法

说明书

本发明属于金属材料表面处理领域，具体涉及钛或钛合金表面电化学刻蚀方法。本发明所要解决的技术问题是提供稳定安全，并且能够保留金属原色的钛或钛合金表面电化学刻蚀方法。该方法包括如下步骤：a、采用H₂SO₄溶液对钛或钛合金表面进行阴极脱脂处理，直至钛或钛合金表面形成完整水膜，水洗，干燥；b、将干燥后的钛或钛合金放入0.5～2mol/L的H₂SO₄‑乙醇电解液中，进行电化学刻蚀；c、刻蚀结束后，将刻蚀后的钛或钛合金浸泡在HF+HNO₃的混合酸溶液中，直至黑色难溶α‑Ti完全去除，水洗，干燥即可。本发明方法避免了氟化物和甲醇对人体和环境的危害，可以保留金属材料原色，可广泛应用。

技术领域

本发明属于金属材料表面处理领域，具体涉及钛或钛合金表面电化学刻蚀方法。

背景技术

钛和钛合金是一种难加工材料，尤其对于加工钛及钛合金薄壁零件时，由于钛及钛合金材料的热导率低，加工过程中产生的热量不会迅速传递给工件，产生局域高温破坏材料表面，导致零件几何精度下降严重的加工硬化现象。离子束刻蚀、振动加工、激光数控珩磨、表面喷丸等表面工程技术被应用到金属表面微坑阵列的制造加工领域，然而离子束刻蚀对工件的损伤问题突出，加工精度不易控制，振动加工、激光数控珩磨方法均为逐点加工，加工效率低，超声加工方法对机床的要求较高，需要专用的超声机床。

近年来，随着微电子设备和纳米材料的发展，由于电化学刻蚀是制备多孔纳米阵列结构的重要方法，因此逐渐引起人们的广泛关注。电化学刻蚀是一种常用的金属表面处理方法，该方法的优点是设备简单、操作方便、精度可控、生产效率高以及加工材料范围广。此外，电化学刻蚀方法不改变金属基材的机械性能，可有效去除金属基材表面细小的划痕和氧化层制备出粗糙度均匀的金属表面。钛及钛合金经电化学刻蚀后，表面形成具有二级微孔结构的粗糙表面，可改善材料的亲生物性能，提高羟基磷灰石涂层与钛基体之间的结合力。目前电化学刻蚀技术不但可以刻蚀出多孔结构，而且通过改变试验条件可有效控制材料表面孔径，范围可在纳米到微米级较大尺度。

专利文献CN103388173A公开了一种在钛及其合金表面构筑微纳米有序结构的方法，该方法采用的电解液为氯化铵-氢氟酸-氟化铵，电解液含氟化物，对人体和环境都会带来危害。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供稳定安全，并且能够保留金属原色的钛或钛合金表面电化学刻蚀方法。

本发明为解决上述技术问题采用的技术方案是提供了钛或钛合金表面电化学刻蚀方法。

该方法包括如下步骤：

a、采用H₂SO₄溶液对钛或钛合金表面进行阴极脱脂处理，直至钛或钛合金表面形成完整水膜，水洗，干燥；

b、将干燥后的钛或钛合金放入0.5～2mol/L的H₂SO₄-乙醇电解液中，进行电化学刻蚀；

c、刻蚀结束后，将刻蚀后的钛或钛合金浸泡在HF+HNO₃的混合酸溶液中，直至黑色难溶α-Ti完全去除，水洗，干燥即可。

进一步地，步骤a中，所述H₂SO₄溶液的浓度为0.5～2mol/L。

进一步地，步骤a中，所述阴极脱脂处理是以钛或钛合金作为阴极，石墨作为阳极在室温下进行，脱脂电压为10～30V。

进一步地，步骤b中，所述电化学刻蚀是以钛或钛合金作为阳极，以不锈钢板作为阴极。

进一步地，步骤b中，所述电化学刻蚀的电解电压为5～30V。

进一步地，步骤b中，所述电化学刻蚀的刻蚀时间为5～20min。