[發明專利]一種鈦及鈦合金表面陽極氧化著色的方法

無效

• 申請號: 201010172834.2
• 申請日: 2010-05-14
• 公開（公告）號: CN102242387A
• 公開（公告）日: 2011-11-16
• 發明（設計）人: 馬薇薇;劉忙仔;洪艷萍
• 申請（專利權）人: 廈門科廈技術有限公司
• 主分類號: C25D11/26
• 分類號: C25D11/26
• 代理公司: 廈門市首創君合專利事務所有限公司 35204
• 代理人: 張松亭

技術領域

本發明涉及一種鈦及鈦合金表面陽極氧化著色工藝；尤其適合，在鈦或鈦合金表面獲得陽極氧化膜。

背景技術

近年來，鈦及鈦合金因其具有獨特的性質而越來越受到人們的關注，因此被廣泛應用于國防尖端科技、民用工業、民生用品等各個領域。例如：在航空航天方面，由于鈦及鈦合金比重小、重量輕、比強度高，而應用于新一代飛機生產；在醫學上，鈦及鈦合金耐腐蝕性好，生物相容性好，與人體排斥性低，廣泛應用于牙齒和骨骼的種植體，以及血管內支架等醫療領域，成為一種引人注目的生物金屬材料；在建筑上，由于鈦及鈦合金獨特的特點，其用量逐年增加，一些發達國家也相繼建起了鈦材建筑物；此外，在日常消費品如手表、手機外殼，筆記本外殼，眼鏡框，鏡架等方面的應用也在不斷的擴大。

但是，鈦及鈦合金也有一些不足之處，如耐磨性差，對氫及熔鹽應力腐蝕比較敏感，與其他金屬接觸易發生接觸腐蝕等，限制了其應用范圍。因此，為進一步擴大鈦的應用領域，必須對其表面進行改性處理。而鈦及鈦合金表面陽極氧化是一種工藝簡單，成本低廉，效果顯著的表面處理技術。國外在20世紀60～70年代就十分重視鈦陽極氧化工藝的研究，取得了較大進展，并應用于各行業。而國內關于鈦及鈦合金表面陽極氧化處理方面的研究相對較晚，至今仍未建立相應的國家標準。

目前，一般工程上的鈦及鈦合金陽極氧化工藝中的酸腐蝕活化步驟所采用的主要物質為含氫氟酸(或氟化物)的溶液。如現有的陽極氧化工藝的行業標準(HB/Z347-2002)中所采用的兩種腐蝕液中均含氫氟酸。而氫氟酸是一種高毒物質，極易揮發到空氣中，在使用其過程中易對設備、工人身體健康造成一定程度的危害；且在排放過程中只能對其進行稀釋后排放，而無其他處理方式，易對環境造成一定程度的污染。因此開發出一種無氟環保型陽極氧化新技術迫在眉睫。此外，采用傳統的鈦合金陽極氧化工藝所獲得的氧化膜表面容易被污染，指紋污染后顏色易發生變化，且被污染后不易恢復，嚴重影響了其裝飾效果，限制了其應用范圍?？偠灾?，鈦及鈦合金陽極氧化著色工藝存在以下的幾個問題和幾個難點。

目前鈦及鈦合金陽極氧化著色工藝存在的問題：

(1)陽極氧化工藝工程上一般都含酸腐蝕活化步驟，而且一般采用的主要物質為含氫氟酸(或氟化物)的溶液，對環境污染嚴重，不利于安全生產。

(2)陽極氧化工藝獲得的氧化膜表面較粗糙，色彩不夠絢麗，光澤度不夠高，在裝飾品領域(如鈦首飾方面)的應用受到限制。

(3)陽極氧化工藝所采用的電解液一般以磷酸和磷酸鹽為主，導致廢液的處理較為困難。

鈦及鈦合金陽極氧化著色工藝存在的難點：

(1)由于鈦化學性質活潑，經加工后的零件表面不僅存在自然形成的氧化膜，而且還存在污染層。這些膜層的存在會引起著色不均勻，但是去除這些膜層的方法又很少。

(2)工藝條件的變動對著色效果影響較大，要獲得均勻的著色效果必須嚴格控制條件，包括：溫度、電流密度、電壓、電解液成分等。

(3)陽極氧化膜表面能較高，膜表面易吸附臟污物質而被污染，易發生指紋污染而使顏色發生變化；另外，被污染后難恢復，從而影響其美觀，影響裝飾效果。

發明內容

本發明的目的在于解決上述難點、問題，彌補目前陽極氧化工藝的不足；旨在提供一種廉價、簡單，無氟環保型工藝方法，以實現達到綠色安全生產和可持續發展。

本發明工藝步驟如下：

裝掛步驟1→除油，清洗步驟2→電解拋光步驟3→第二次清洗步驟4→陽極氧化步驟5→第三次清洗步驟6→拆卸步驟7→干燥，檢驗步驟8；

其中：步驟3是在20～30℃，電流密度10～20A·dm^-2，電壓15～40V下，以鈦或鈦合金工件為陽極，不銹鋼網或鈦網為陰極，工作距離為2～15mm，陰陽面積比為1～10∶1，在非水電解液中電解拋光；

步驟5是在15～35℃，電流密度5～10A·dm^-2，電壓13～92V下，將氧化前處理后的鈦或鈦合金放入無磷電解液中陽極氧化處理2～10min。

所述的除油，清洗步驟包括除油步驟，流動熱水洗步驟，流動冷水洗步驟。

所述的第二次清洗步驟包括流動冷水洗步驟和去離子水洗步驟。

所述第三次清洗步驟包括流動冷水洗步驟和流動熱去離子水洗步驟。

所述的鈦為工業純鈦，鈦合金為TC4鈦合金。