钛及钛合金表面处理技术的研究进展

钛及钛合金表面处理技术的研究进展

钛和钛的突出特点是重量轻、比强度高。钛合金的比拉伸强度高于高强度钢和高强度铝合金；钛合金的热稳定性和抗腐蚀性远优于铝合金。但是，钛合金的导电、导热性差，弹性模量低，不耐磨，对氢、热盐应力腐蚀比较敏感，与其他金属接触易发生接触腐蚀，因此限制了钛合金的使用。近二十年来，世界上发达国家都加强了对钛合金表面处理技术的研究，钛合金镀覆及阳极氧化技术逐渐成熟，使得钛合金在欧美、俄罗斯等发达国家的航空航天工业中得到了广泛应用。在钛及钛合金的表面处理技术中，以阳极氧化处理工艺简单，氧化膜耐磨性、防接触腐蚀和防氢脆性好，在工业生产中应用较多。1氧化法的太极氧化法1.1工艺除油—水洗—酸洗—水洗—阳极氧化—水洗。1.2预处理1.2.1化学除油注：可用水基清洗剂超声波除油代替化学除油。1.2.2洗衣粉溶液成分、含量及工艺条件：1.3氧化的极限目前钛及钛合金阳极氧化主要在酸性溶液中进行。阳极氧化溶液及工艺条件不同，所获得的氧化膜的颜色、厚度、性能有所差异。1.3.1工作原理(1)溶液成分、含量及工艺条件：(2)阳极氧化起始电流密度为1.0～1.5A/dm2，保持此电流密度逐步将电压升至100～120V，继续氧化30～50min，电流密度自动降至1.0～0.3A/dm2。(3)草酸阳极氧化获得的氧化膜厚度仅0.2～0.3μm，呈浅灰色，有一定耐磨性和抗腐蚀性。若在8℃以下进行阳极氧化，可以提高氧化膜的耐磨性。1.3.2a/dm2电流密度(1)溶液成分、含量及工艺条件：(2)开始氧化时溶液温度控制在下限，在1.0～1.5min平稳将电流密度升至7A/dm2保持1.0～2.0min。允许用1.0～2.0A/dm2电流密度氧化40±10min。(3)氧化膜厚度为2μm，呈灰色，具有良好的耐磨性、抗腐蚀性和防粘性。1.3.3氧化膜厚度的影响(1)溶液成分、含量及工艺条件：(2)以0.5A/3min～0.5A/2min的速度，将电流密度逐步升至2～4A/dm2，保持此电流密度氧化至所需的氧化膜厚度。(3)此工艺获得的氧化膜厚度可达20～40μm，随着氧化膜厚度的增加，氧化膜的颜色从灰色变为灰黑色。氧化膜硬度较高，耐磨性好；氧化膜多孔，吸附性好，若浸胶体石墨和干膜润滑剂可进一步提高抗磨性。1.3.4配方2的氧化反应条件钛及钛合金着色阳极化的配方比较多，工艺条件的变化对氧化剂膜的色调有着明显的影响。(1)溶液成分、含量及工艺条件：(2)采用配方1氧化时，在15min内，逐步将电压从5V升至50V，氧化膜开始是浅棕色，然后变成兰紫色，最后变为金黄色；若开始在1～2min，将电压平稳升至50V，保持15min，氧化膜从浅蓝色变成金黄色。(3)采用配方2氧化时，在20min内逐步将电压从5V升至9V，在不同的电压段上会出现不同色调的氧化膜。1.3.5表面活性剂当钛及钛合金阳极氧化膜达不到要求时，可以根据零件的尺寸和精度，采用机械加工或吹砂或化学法退除氧化膜，然后重新进行阳极氧化。化学退氧化膜溶液的成分、含量及工艺条件：2钛及钛合金表面处理技术钛及钛合金的表面处理技术近年来发展的非常迅速，但仍跟不上整个科学技术发展对钛合金材料使用的要求。例如在钛合金表面制作高强度、耐磨、耐高温镀涂层、化学转化层和装饰性强的氧化膜层，是今后一段时间内钛及钛合金表面处理技术研究方