[發明專利]一種去除鈦合金微弧氧化膜層殘留基體的方法

在審

• 申請號: 201710321162.9
• 申請日: 2017-05-09
• 公開（公告）號: CN107217289A
• 公開（公告）日: 2017-09-29
• 發明（設計）人: 郝千駒;杜楠;趙晴;王帥星
• 申請（專利權）人: 南昌航空大學
• 主分類號: C25D11/26
• 分類號: C25D11/26;C25F5/00;G01N1/32
• 代理公司: 南昌洪達專利事務所36111
• 代理人: 劉凌峰

技術領域

本發明屬于材料表面改性領域，涉及一種微弧氧化膜層與其鈦質基體的分離方法。

背景技術

鈦合金由于密度小、比強度高、耐蝕性好等特點，常作為飛機和航天器的主要結構材料。但與鋼鐵材料相比，鈦合金存在著硬度低（通常不超過350HV）、耐磨性差、導熱性不高等缺點，在使用過程中易產生“鈦火”故障，這些缺點嚴重限制了鈦合金在航空工業中的應用范圍。因此，需進行適當的表面處理以提高其硬度、改善其耐磨性。

微弧氧化，也稱等離子體電解氧化，是一種新型的表面改性處理技術，大大的提高了其基體閥金屬的耐磨性和耐蝕性，且是最具成本和環保效益優勢的表面改性技術之一。由于膜層和基體的冶金結合限制了人們對其膜層基體界面處的觀察，因此也阻礙了人們對微弧氧化機理的進一步研究。因此，找到一種合適的方法得到完整的微弧氧化膜層可以進一步促進人們對微弧氧化機理更深入的研究。

發明內容

本發明的目的在于提供一種操作簡單安全，效率高，無污染的微弧氧化陶瓷層與其鈦質基體的分離方法。

本發明的分離方法如下：一種微弧氧化膜層與其鈦質基體的分離方法，其特征在于方法步驟如下：

步驟一：分離前制備：

（1）將帶有微弧氧化膜層的試樣的一面用砂紙打磨至鈦合金基體暴露；

（2）將打磨好的試樣連接好夾具并用環氧樹脂進行鑲嵌；

（3）將鑲嵌好的試樣面向基體的一側的樹脂用砂紙打磨掉，使其基體暴露；

（4）配置電解液為質量分數1.5～10％的NaCl溶液；

（5）在溶液中加入攪拌器，攪拌器轉速為650r/min；

（6）連接電路：將步驟（4）所配電解液倒入電解槽中，不銹鋼作為陰極通過導線與電源負極連接，鑲嵌打磨后的試樣作為陽極通過導線與電源正極連接，組成分離所需電路；

步驟二：接通電源，采用恒壓法，電壓為15V，待基體全部溶解后取出膜層，在溶解過程中檢測溶液的pH值，并用稀鹽酸調節pH值，使電解溶液保持中性；

采用陽極溶解的方法去除鈦基體，發生的反應方程式是：

陽極：Ti-4e→Ti⁴⁺，陰極： 4H₂O+4e→2H₂+4OH^-，總反應：Ti+4H₂O→Ti(OH)₄+2H_2。

步驟三：將步驟二獲得的微弧氧化試樣用去離子水浸泡10min后取出，烘干以備后續使用。

本發明具有以下優點：1、操作簡單，有效，無污染。2、由于鈦基體在電解的過程中容易產生依附與基體表面的黑色產物，在攪拌器的作用下可以使黑色產物脫離試樣。3、鑲嵌后的試樣能夠牢牢的附著在環氧樹脂上，在有攪拌器作用下試樣不會隨著電解液的流動而脫離樹脂。4、采用陽極溶解的方法溶解鈦合金基體，得到的膜層完整且純凈。

附圖說明

圖1為本發明實施例1為去除基體前試樣的XRD衍射圖。

圖2為本發明實施例1去除基體后試樣的XRD衍射圖。

圖3為本發明實施例1未去除基體的試樣在掃描電鏡下得到的膜層表面的形貌圖。

圖4為本發明實施例1去除基體后的試樣在掃描電鏡下得到的膜層與基體界面處的形貌圖。

具體實施方式

實施例1

將矩形（20×20×1.5mm）帶有微弧氧化陶瓷膜的鈦質薄板的一面陶瓷層用砂紙磨掉，使基體暴露；之后夾上夾具，將夾具和試樣一起用環氧樹脂鑲嵌，將鑲嵌好的試樣面對基體的一側的樹脂用砂紙打磨掉并使其基體暴露，然后將試樣與電源的正極連接；將配制好的質量分數為3.5％NaCl溶液倒入電解槽中，用不銹鋼與電源負極連接作為陰極，組成分離所需電路，在溶液中加入攪拌器，攪拌速度為650r/min；接通電源，采用恒壓電解，電壓為15V，在溶解過程中檢測并調節pH值，使電解液保持中性，待基體全部溶解后取出；最后將電解后的微弧氧化膜層用去離子水浸泡10min取出，烘干后以備后續使用。