[發明專利]一種鈦合金球閥表面耐磨絕緣膜層的制備方法

有效

• 申請號: 202011216827.8
• 申請日: 2020-11-04
• 公開（公告）號: CN112323114B
• 公開（公告）日: 2022-08-23
• 發明（設計）人: 呼丹;屈靜;陶路路;翁特;楊小龍;張宇舵;高廣睿;王寶云
• 申請（專利權）人: 西安賽福斯材料防護有限責任公司
• 主分類號: C25D11/26
• 分類號: C25D11/26
• 代理公司: 西安創知專利事務所 61213
• 代理人: 馬小燕

本發明公開了一種鈦合金球閥表面耐磨絕緣膜層的制備方法，該方法包括：一、將鈦合金球磨研磨后酸洗得到表面活化的鈦合金球閥；二、采用硅酸鹽混合磷酸鹽溶液體系的引弧電解液在表面活化的鈦合金球閥上進行氧化反應形成薄膜層；三、采用鋁酸鹽體的成膜電解液在表面形成薄膜層的鈦合金球閥上進行氧化反應形成耐磨絕緣膜層。本發明采用分步微弧氧化法，預先采用磷酸鹽體系微弧氧化制備薄膜層，有效降低了后續鋁酸鹽體系微弧氧化的擊穿電壓，從而鈦合金球閥表面容易起弧并產生較為均勻的弧光，制備得到均勻的耐磨絕緣膜層，實現了鈦合金球閥表面耐磨絕緣膜層的制備，提高了鈦合金球閥的耐磨和絕緣性能。

技術領域

本發明屬于微弧氧化膜層的制備技術領域，具體涉及一種鈦合金球閥表面耐磨絕緣膜層的制備方法。

背景技術

球閥由于具有流體阻力小，啟閉迅速、方便等優點，被廣泛應用于船舶管路以實現海水通斷功能。鈦合金以其質輕、比強度高、耐腐蝕性好、抗沖擊性好、耐熱耐低溫性好等突出優點被越來越多地應用于國內船舶管路中，但是鈦合金卻存在不耐磨損的缺點，該缺點會導致球閥耐磨性下降從而影響其密封性能和使用壽命。同時，為了有效避免與鈦合金球閥接觸的由銅、鋼合金制造的附件產生接觸腐蝕，鈦合金球閥表面的絕緣性也要求較高。因此，耐磨性高、絕緣性好是鈦合金球閥正常使用的重要指標要求。

通常制備表面防護膜層是提高鈦合金表面耐磨性與絕緣性的最有效、應用最普遍的方法。微弧氧化作為一種新興的金屬表面膜層制備技術，通過施加高壓使金屬表面產生弧光放電，從而原位生長出以氧化物為主的陶瓷膜層。微弧氧化技術制備的膜層具有良好的絕緣性、結合力，同時也具有制備工藝簡單、不受工件形狀限制、膜層組分易調節等優點。通常微弧氧化成膜溶液體系最常見的是硅酸鹽、磷酸鹽及鋁酸鹽。但硅酸鹽、磷酸鹽中制備的微弧氧化膜層耐磨性達不到使用工況的要求，鋁酸鹽中制備出的膜層中含有Al₂TiO₅相，硬度最高，耐磨性最好。但大型工件直接在鋁酸鹽中起弧較為困難，電壓要加高到650V以上才能起弧，不利于膜層的生長質量及后續過程的加壓。

發明內容

本發明所要解決的技術問題在于針對上述現有技術的不足，提供了一種鈦合金球閥表面耐磨絕緣膜層的制備方法。該方法采用分步微弧氧化法，預先采用磷酸鹽體系微弧氧化制備薄膜層，有效降低了后續鋁酸鹽體系微弧氧化的擊穿電壓，從而鈦合金球閥表面容易起弧并產生較為均勻的弧光，制備得到均勻的耐磨絕緣膜層，實現了鈦合金球閥表面耐磨絕緣膜層的制備，提高了鈦合金球閥的耐磨和絕緣性能。

為解決上述技術問題，本發明采用的技術方案是：步驟一、將鈦合金球磨研磨至表面平整光潔，然后浸入到混合酸中進行酸洗，再用蒸餾水沖洗除去表面殘余酸液，得到表面活化的鈦合金球閥；

步驟二、將步驟一中得到的表面活化的鈦合金球閥浸沒在脈沖微弧氧化設備的微弧氧化槽內盛放的引弧電解液中，且與陰極板距離均等，然后將表面活化的鈦合金球閥與電源正極相接，將陰極板與電源負極相接，再調節脈沖微弧氧化設備的參數進行氧化反應，在鈦合金球閥表面形成薄膜層；所述引弧電解液的成分包括硅酸鈉、六偏磷酸鈉和氫氧化鈉，其中，硅酸鈉的含量為10g/L～40g/L，六偏磷酸鈉的含量為5g/L～25g/L，氫氧化鈉的含量為0.2g/L～0.8g/L；

步驟三、將步驟二中表面形成薄膜層的鈦合金球閥浸沒在脈沖微弧氧化設備的微弧氧化槽內盛放的成膜電解液中，將表面形成薄膜層的鈦合金球閥與電源正極相接，將陰極板與電源負極相接，再調節脈沖微弧氧化設備的參數進行氧化反應，形成耐磨絕緣膜層，關閉脈沖微弧氧化設備后取出并采用蒸餾水清洗后吹干，得到表面具有耐磨絕緣膜層的鈦合金球閥；所述成膜電解液的成分包括主成分偏鋁酸鈉和添加劑，所述添加劑為氟鋯酸鉀、磷酸鈉、六偏磷酸鈉、氟化鈉和氫氧化鈉中的一種或兩種以上，其中，成膜電解液中偏鋁酸鈉的含量為10g/L～50g/L，成膜電解液中添加劑的加入量為：氟鋯酸鉀2g/L～8g/L，磷酸鈉5g/L～20g/L，六偏磷酸鈉5g/L～20g/L，氟化鈉1g/L～5g/L，氫氧化鈉0.2g/L～1.5g/L。