[發(fā)明專(zhuān)利]用于鈦合金表面快速制備滲碳/氧化/類(lèi)金剛石沉積復(fù)合膜層的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201811464566.4
• 申請(qǐng)日: 2018-12-03
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN109371444B
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-12-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 金小越;薛文斌;尚宏忠;陳琳;余佳浩
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 北京市輻射中心;北京師范大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): C25D11/26
• 分類(lèi)號(hào): C25D11/26;C25D15/00
• 代理公司: 北京德崇智捷知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11467
• 代理人: 董柏雷

本發(fā)明涉及鈦合金表面處理技術(shù)領(lǐng)域，尤其是用于鈦合金表面快速制備滲碳/氧化/類(lèi)金剛石沉積復(fù)合膜層的方法。包括以下步驟：a.將電解液的各組分按比例混合后攪拌均勻，電解液各組分的重量百分比為：甲酰胺5?15％、乙酰胺5?15％、甘油20?40％、納米石墨粉1?5％、氯化鈉5?10％及去離子水10?65％；b.將待處理的鈦合金進(jìn)行表面清洗和預(yù)處理；c.陰極滲碳/氧化/類(lèi)金剛石沉積處理。本發(fā)明處理后的復(fù)合膜層，表面硬度可以達(dá)到鈦基體的3倍以上。同時(shí)，該電解液和工藝適合純鈦及各種牌號(hào)的鈦合金。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及鈦合金表面處理技術(shù)領(lǐng)域，尤其是用于鈦合金表面快速制備滲碳/氧化/類(lèi)金剛石沉積復(fù)合膜層的方法。

背景技術(shù)

目前鈦合金陽(yáng)極等離子體電解氧化(PEO)又稱(chēng)作微弧氧化技術(shù)(MAO)技術(shù)已經(jīng)日趨成熟，在含有鋁酸鹽、磷酸鹽、硅酸鹽中的一種或多種的電解液中，鈦及鈦合金陽(yáng)極表面可制備厚度為十幾到幾十微米的陶瓷膜，其組織成分及膜層性能已有系統(tǒng)研究。研究表明，在鈦合金表面制備陽(yáng)極等離子體電解氧化膜可以有效降低鈦合金表面摩擦系數(shù)及磨損率并提高材料表面的耐磨性；Yerokhin等人的研究表明，此種膜層可以有效提高鈦合金的耐腐蝕性能；Usta等人證明鈦合金表面氧化膜具有很好的生物兼容性；另外，PEO氧化膜可以有效提高鈦合金抗高溫摩擦磨損性能。目前，國(guó)內(nèi)外研究者系統(tǒng)地研究了鈦合金表面陽(yáng)極PEO氧化膜的組織結(jié)構(gòu)、摩擦磨損性能、耐蝕性能、催化性能、生物兼容性及抗高溫?zé)嵴鸷涂垢邷匮趸阅?。結(jié)果表明，等離子電解氧化處理可以有效提高鈦及鈦合金的綜合性能，是一種有前景的鈦及鈦合金表面改性方法。

然而傳統(tǒng)的等離子體電解氧化是將鈦及鈦合金工件置于陽(yáng)極的位置，并在其表面生長(zhǎng)出鈦氧化物為主的陶瓷膜層，氧化時(shí)間從十幾分鐘到一個(gè)小時(shí)不等，厚度一般不超過(guò)30μm。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是：為了解決現(xiàn)有的制備方法的制成品壽命較短且強(qiáng)度不高的不足，本發(fā)明提供了一種用于鈦合金表面快速制備滲碳/氧化/類(lèi)金剛石沉積復(fù)合膜層的方法，通過(guò)特定的電解液中對(duì)其進(jìn)行快速陰極滲碳/氧化/類(lèi)金剛石沉積處理，形成下層為滲碳層、上層為包含類(lèi)金剛石的氧化層的復(fù)合膜層，表面硬度可以達(dá)到鈦基體的3倍以上。同時(shí)，該電解液和工藝適合純鈦及各種牌號(hào)的鈦合金。

本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是：

一種用于鈦合金表面快速制備滲碳/氧化/類(lèi)金剛石沉積復(fù)合膜層的方法，包括以下步驟：

a.將電解液的各組分按比例混合后攪拌均勻，電解液各組分的重量百分比為：甲酰胺5-15％、乙酰胺5-15％、甘油20-40％、納米石墨粉1-5％、氯化鈉5-10％及去離子水10-65％；

b.將待處理的鈦合金進(jìn)行表面清洗和預(yù)處理；

c.陰極滲碳/氧化/類(lèi)金剛石沉積處理，將鈦合金完全浸泡在電解液的電解槽中，電解液作為陰極，石墨板作為陽(yáng)極，陰極處理工作電壓為140V–460V，處理時(shí)間為1min–10min。

具體地，步驟a中，所述攪拌方式為超聲波攪拌。

具體地，步驟b中，所述清洗和預(yù)處理方法為：用360#-1200#砂紙對(duì)鈦合金表面進(jìn)行打磨，并用丙酮去除鈦合金表面的雜質(zhì)。

本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明提供了一種用于鈦合金表面快速制備滲碳/氧化/類(lèi)金剛石沉積復(fù)合膜層的方法，通過(guò)特定的電解液中對(duì)其進(jìn)行快速陰極滲碳/氧化/類(lèi)金剛石沉積處理，形成下層為滲碳層、上層為包含類(lèi)金剛石的氧化層的復(fù)合膜層，表面硬度可以達(dá)到鈦基體的3倍以上。同時(shí)，該電解液和工藝適合純鈦及各種牌號(hào)的鈦合金。

具體實(shí)施方式

步驟一、將電解液的各組分混合后，用超聲波攪拌攪拌均勻；電解液水溶液或懸濁液各組分按重量百分比計(jì)算：甲酰胺5-15％、乙酰胺5-15％、甘油20-40％、納米石墨粉1-5％、氯化鈉5-10％及去離子水10-65％。