[发明专利]一种钛合金表面制备红色和绿色涂层的方法

说明书

本发明公开了一种钛合金表面制备红色和绿色涂层的方法，属于金属表面处理技术中的着色领域；包括以下步骤：首先对钛合金表面进行预处理后放入配置好的电解液中，采用交流脉冲电源进行微弧氧化；微弧氧化后按照配方配制料浆法所用釉料，机械混合后稀释喷涂，最后利用烧结法获得不同颜色不同烧结温度的搪瓷膜层。本发明采用微弧氧化后进行料浆烧结处理着色的方法，在提高钛合金表面膜层的性能的同时，提高了色彩的丰富程度；所制备的搪瓷涂层色泽均匀，不易褪色，结合强度高；工艺简单，具有可操作性。

技术领域

本发明涉及阀金属表面处理与防护技术领域，特别涉及钛合金表面制备红色和绿色涂层的方法。

背景技术

微弧氧化技术亦称阳极火花沉积、微弧放电氧化、等离子微放电氧化及等离子体电解氧化。它是将铝、镁、钛、锆等金属及其合金作为阳极置于特定的电解液中，在高电压、强电场环境中发生微弧放电现象，在热化学、等离子化学和电化学共同作用下生成以基体金属的氧化物等陶瓷相组成的膜层。

目前钛合金表面着色处理有多种方式，包括直接微弧氧化法、电镀法、激光着色法等。钛合金表面直接通过微弧氧化技术进行着色得到陶瓷层及复合涂层的颜色较为单一，且难以实现定向着色，在很多领域的应用受到限制。电镀法生产设备昂贵、生产环境污染大易产生工业废水，同时镀层的结合性较差。激光着色不需要专门的涂料，具有无接触、加工灵活的优点，但是着色稳定性均匀性较差。

发明内容

本发明的目的在于提供一种钛合金表面制备红色和绿色涂层的方法，解决了钛合金只利用微弧氧化着色制备表面膜层颜色单一的缺点，可以实现表面颜色多样化。

本发明的技术方案为：一种钛合金表面制备红色和绿色涂层的方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)预处理：先用砂纸湿磨，将表面切割痕迹及附着的物质清除，最终得到光滑平整的表面，使用无水乙醇清洗后吹干；

(2)微弧氧化电解液的配制：主盐为硅酸钠，成膜剂为氟化钠，络合剂为六偏磷酸钠；

(3)微弧氧化处理：以钛合金为阳极，不锈钢槽为阴极，阳极浸没在配置好的电解液中；采用交流双脉冲微弧氧化设备对钛合金进行微弧氧化处理，设置好电参数，同时施加机械搅拌和开动冷却装置；

(4)搪瓷涂层浆料制备：将粉料按照配比配好后加入黏土，溶入无水乙醇中，后倒入球磨罐中，机械混合；

(5)搪瓷涂层喷涂：将球磨料烘干后加入无水乙醇，稀释至20～25g/L；倒入喷枪中，均匀喷涂至试样表面，吹干后放入干燥箱中在100～150℃下干燥1～2h；

(6)搪瓷涂层的烧结：将烘干后的搪瓷涂层放入真空炉中高温烧结，烧结后空冷。

进一步地，步骤(2)微弧氧化电解液配方为：主盐为10～20g/L硅酸钠，成膜剂1～3g/L氟化钠，络合剂为5～7g/L六偏磷酸钠；对应步骤(3)电参数设置为：电压为450～500V，频率450～500Hz，电流0.3～1.7A，占空比15～20％；同时施加机械搅拌和开动冷却装置，温度控制在10℃～70℃，处理时间30～50min。

进一步地，步骤(4)搪瓷涂层浆料制备中粉料包括基体剂、助溶剂、乳浊剂、辅助剂和着色剂；其中，基体剂包括SiO₂、TiO₂，助溶剂包括B₂O₃、K₂O，乳浊剂包括ZrO₂，辅助剂包括ZnO、CaO、Al₂O₃，着色剂包括Fe₂O₃、Cr₂O₃。