[發(fā)明專利]一種對鈦合金零件涂層進行擴散處理的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200910262711.5
• 申請日: 2009-12-28
• 公開（公告）號: CN101760715A
• 公開（公告）日: 2010-06-30
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 馮立新;張敏燕;張平則
• 申請（專利權(quán)）人: 無錫麟龍鋁業(yè)有限公司
• 主分類號: C23C2/12
• 分類號: C23C2/12;C23C2/02;C23C2/26;C23G1/10
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技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種對鈦合金零件涂層進行擴散處理的方法。

背景技術(shù)

鈦合金具有強度高，耐蝕性強等優(yōu)點而成為重要的航空材料。鈦合金的使用， 對減輕飛機重量，提升飛機性能具有重要意義。然而，鈦合金自身雖具有良好的 耐腐蝕性能。但當(dāng)其與鋁合金及合金鋼接觸時，在應(yīng)力與環(huán)境協(xié)同作用下，則易 于發(fā)生接觸腐蝕而導(dǎo)致失效。

接觸腐蝕是一種電偶腐蝕，即異種金屬在同一種介質(zhì)中接觸，由于金屬電位 不同使電位較低的金屬溶解速度加快，造成接觸處的局部腐蝕。控制接觸腐蝕根 本措施是通過合理的選材，適當(dāng)?shù)剡M行表面改性與表面涂鍍層處理，使接觸件異 種材料的電位接近，從而降低或消除接觸腐蝕。在航空工業(yè)上，控制鈦合金及其 連接結(jié)構(gòu)接觸腐蝕的主要手段是采用各類表面工程技術(shù)。一種方法是采用化學(xué)鍍 或者電鍍等方法，將材料表面改性，使相接觸的材料具有相近的電位，從而有效 地防止電偶腐蝕。如B767客機的鈦合金緊固件全部采用離子鍍鋁處理后再與鋁 合金接觸，降低鈦-鋁之間的電偶效應(yīng)；采用陽極氧化或化學(xué)轉(zhuǎn)化膜層處理，是 降低鈦合金與鋁合金和合金鋼接觸腐蝕的另外一種途徑。涂漆或涂膠也是防止鈦 合金與其它金屬接觸腐蝕的重要手段，如用環(huán)氧鋅黃底漆、XM-33-4雙組分密封 膠防護，可以防止0Cr13Ni8Mo2Al與LY12和TC4的接觸時的電偶腐蝕。

但目前上述的手段均存在一定的問題，共性的問題是上述的技術(shù)手段工藝 復(fù)雜，生產(chǎn)成本高，并且更為嚴重的是，采用上述技術(shù)手段獲得的涂鍍層在環(huán)境、 應(yīng)力協(xié)同作用下，很容易剝落而失去防護效果，并且很多技術(shù)手段成本高，要求 待加工的工件尺寸、形狀有一定限制，因此存在很大的局限性，因此上述方法并 不適合我國目前的制造現(xiàn)狀因此，研發(fā)行之有效的改善涂層與基體結(jié)合強度的新 工藝，已成為當(dāng)前產(chǎn)業(yè)發(fā)展的迫切需求。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)中這些問題，本發(fā)明提供一種對鈦合金零件涂層進行擴散處理 的方法，從而徹底解決了現(xiàn)在技術(shù)中存在的問題。

本發(fā)明提供的對鈦合金零件涂層進行擴散處理的方法，包括：

第一步：對零件進行預(yù)處理；

第二步：將零件放在氣氛保護爐內(nèi)預(yù)熱；

第三步：將經(jīng)預(yù)熱的零件浸入鍍液中浸沒，浸沒過程中對零件施以旋轉(zhuǎn)；

第四步：擴散處理，將已浸鍍的零件放入真空爐內(nèi)，500～600℃保溫2～5小時， 使界面處的原子擴散而在基體上形成擴散層從而實現(xiàn)與涂層與基體的冶金結(jié)合。

優(yōu)選的，第一步對零件進行預(yù)處理包括除油、除銹處理和浸蝕處理。

更優(yōu)選的，其中所述浸蝕處理是將除油除銹后的零件放在鹽酸和氫氟酸混合 溶液中，室溫浸蝕1～3分鐘，所述鹽酸和氫氟酸混合溶液以體積計算鹽酸HCl占 94％～96％，氫氟酸HF占4％～6％。

優(yōu)選的，其中第二步：將所述零件放在氣氛保護爐內(nèi)經(jīng)600～700℃預(yù)熱10～20 分鐘。

優(yōu)選的，其中第三步：將經(jīng)預(yù)熱的零件浸入鍍液中，浸沒1～5分鐘，其中所 述鍍液主要由鋁、硅、鋅、稀土元素、微合金元素和納米氧化物顆粒增強劑組成， 所述微合金元素選自鎂、鐵、銅、錳、鉻、鋯中的一種或任意幾種，所述納米氧 化物顆粒增強劑選自TiO₂、CeO₂中的一種或兩種，各組成成份占鍍液總質(zhì)量百 分比為：硅含量：8～24％，鋅含量：1.2～3.1％，稀土元素的含量：0.02～0.5％， 微合金元素的總含量：0.02～5.0％，所述納米氧化物顆粒增強劑的總含量：1～2 ％，Al：余量。

更優(yōu)選的，其中所述納米氧化物顆粒增強劑的平均粒徑為15～60nm。

更優(yōu)選的，其中所述微合金元素中各組成成份的具體加入量占總質(zhì)量百分比 為：鎂含量：0.5～3.2％，鐵含量：0.05～1％，銅含量0.05～0.5％，錳含量：1.0～2.0 ％，鉻含量：0.5～2.0％，鋯含量：0.02～0.5％。

優(yōu)選的，其中所述第四步中使界面處的原子擴散而在基體上形成的擴散層厚 度為10～30μm。

另一方面，本發(fā)明還提供一種涂層經(jīng)過擴散處理的鈦合金零部件，其中：所 述零部件表面的涂層厚度為200-300μm，所述涂層中還包含使界面處原子擴散而 在基體上形成的擴散層，通過所述擴散層實現(xiàn)涂層與基體的冶金結(jié)合，所述擴散 層的厚度為10～30μm。