[發(fā)明專利]一種鈦及鈦合金表面陽極氧化著色方法

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• 申請?zhí)枺?/td>: 201510643527.0
• 申請日: 2015-10-08
• 公開（公告）號: CN105239133A
• 公開（公告）日: 2016-01-13
• 發(fā)明（設計）人: 詹肇麟;楊艷蓉;付天琳;崔昌興;劉忠;李莉;劉建雄
• 申請（專利權）人: 昆明理工大學
• 主分類號: C25D11/26
• 分類號: C25D11/26
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發(fā)明涉及一種鈦及鈦合金表面陽極氧化著色方法，屬于金屬表面處理技術領域。

背景技術

鈦及鈦合金具有良好的機械性能和力學性能、密度低、剛度大，硬度低、耐高溫、耐蝕性好，被廣泛應用于航空航天、汽車、軍工和化工等領域。鈦及鈦合金還存在一些固有缺陷，如硬度低、耐磨性差、導熱導電性不良。當鈦與其他金屬材料的零件接觸連接時，由于過大的電位差，極易產生電偶腐蝕，導致與其相連的零件產生腐蝕。為了進一步提高鈦及鈦合金的使用特性，需要對鈦及鈦合金材料進行表面處理和改性。

公開號CN1844483專利給出了一種鈦及鈦合金表面陽極氧化著色的方法，涉及的電解液為磷酸體系。該專利雖然可以獲得色彩豐富，色澤光亮，耐蝕性好，裝飾效果好的陽極氧化膜，但工藝較復雜，且生產時間長，成本較高。公開號CN101812715也公開了一種黑色陽極氧化膜工藝，該專利雖然獲得了黑色、均勻牢固的陽極氧化膜，但只能形成單一的著色效果。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的在于提供一種鈦及鈦合金表面陽極氧化著色方法，可在鈦及鈦合金表面獲得耐蝕性能好，裝飾效果佳的彩色陽極氧化膜工藝，具體包括以下步驟：

（1）將裁剪成一定尺寸的鈦或鈦合金試樣經打磨等方式對表面進行處理，去除表面缺陷、污染等，然后，用去離子水、無水酒精等對表面進行仔細清洗，確保表面清潔，然后進行電解拋光，清洗干凈后備用；

（2）將步驟（1）處理過的試樣放置濃硫酸和甲基磺酸的混合溶液中進行陽極氧化處理，在混合溶液中濃硫酸的加入量為50~150mL/L、甲基磺酸加入量為5~10mL/L；

（3）將陽極氧化處理后的試樣迅速用乙醇、去離子水清洗，然后在真空下進行干燥得到著色后的試樣

優(yōu)選的，本發(fā)明所述電解拋光以鈦或鈦合金為陰極，石墨板為陽極，陰陽極面積比為1:2~1:3，極間距離為2~10cm；拋光液的溫度為15~25℃，電源電壓為3~10V。

優(yōu)選的，本發(fā)明步驟（1）所述電解拋光所用拋光液為氫氟酸、濃硝酸和水的混合溶液，其中，氫氟酸、濃硝酸、水的體積比為1~3:8~6:100；電解拋光時間為1~10分鐘。

優(yōu)選的，本發(fā)明步驟（1）中所述清洗過程為：電解拋光后的試樣，迅速用去離子水清洗，并在乙醇溶液中進行超聲波清洗10~30分鐘。

優(yōu)選的，本發(fā)明步驟（1）中所述干燥的溫度為50~60℃。

優(yōu)選的，本發(fā)明所述陽極氧化處理過程以鈦或鈦合金為陽極，石墨板為陰極，陰陽極面積比為1:2~1:3，極間距離為5~15cm；溶液的溫度為15~25℃，接通直流電源，電壓6~15V，接通電源進行陽極氧化處理。

優(yōu)選的，本發(fā)明步驟（2）中所述陽極氧化處理時間為3~10min

優(yōu)選的，本發(fā)明所述的步驟（3）中的干燥過程：真空度為0.1~0.04MPa，溫度為100~120℃，時間為1~2h。

本發(fā)明所述的濃硫酸、甲基磺酸、氫氟酸、濃硝酸均為市售的分析純。

本發(fā)明的有益效果：本發(fā)明工藝過程簡單，采用電解拋光表面處理和陽極氧化2兩步工藝，大大簡化了傳統(tǒng)鈦合金陽極氧化工藝。同時，采用的陽極氧化處理工藝使處理時間縮短，提高了效率。獲得的氧化膜顏色均勻，不易掉色，抗腐蝕性能好，自腐蝕電位顯著提高，自腐蝕電流密度顯著降低；鈍化區(qū)范圍更大，腐蝕電流密度較低，并保持恒定；氧化膜均勻致密，并且自修復能力提高。

附圖說明

圖1為實施例1鈦陽極氧化試樣表面形貌；

圖2為實施例1鈦陽極氧化試樣表面顯微組織特性；

圖3為氧化膜的Tafel極化曲線圖；

圖4為實施例2鈦陽極氧化試樣表面顯微組織特性；

圖5為實施例2鈦陽極氧化試樣平整度。

具體實施方式

下面結合附圖和具體實施例對本發(fā)明作進一步詳細說明，但本發(fā)明的保護范圍并不限于所述內容。

實施例1

本實施提供一種鈦表面陽極氧化著色方法，具體包括以下步驟：

（1）室溫下，將尺寸10mm×10mm×0.2mm的工業(yè)純鈦先后置于丙酮、乙醇溶液中超聲波震蕩，處理20min后取出，然后用去離子水清洗備用。