專利名稱：一種鈦合金黑色陽極氧化工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種氧化工藝，特別是一種針對(duì)鈦合金黑色陽極氧化工藝，屬于金屬表面 處理陽極氧化技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
鈦合金具有良好的綜合力學(xué)性能，組織穩(wěn)定性高，被廣泛應(yīng)用于火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的外殼，航 空發(fā)動(dòng)機(jī)壓氣機(jī)盤、葉輪組件、緊固件等高端科技產(chǎn)業(yè)。鈦合金制造中一般采用陽極氧化的 工藝，在其表面形成一層致密的氧化膜，保護(hù)其基體。目前常見的鈦合金陽極氧化工藝，會(huì) 在鈦合金表面形成不同顏色的氧化膜(如青色)或多顏色的氧化膜層，使得鈦合金用于光學(xué) 系統(tǒng)時(shí)，會(huì)影響光學(xué)系統(tǒng)的精度或成相效果，并且還存在膜層不牢固，易脫落，影響光學(xué)系 統(tǒng)的成相效果，進(jìn)而影響產(chǎn)品的質(zhì)量。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種鈦合金黑色陽極氧化工藝，在鈦合金零件表 面形成黑色的、均勻牢固的氧化膜層，滿足了應(yīng)用于光學(xué)系統(tǒng)中的鈦合金表面需要消光的 特殊要求。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是設(shè)計(jì)一種鈦合金黑色陽極氧化 工藝，其流程是按以下步驟進(jìn)行
1)、用有機(jī)溶劑除油；
2)、裝掛;
3)、化學(xué)除油；
4)、水洗；
5)、酸洗、噴砂；
6)、水洗；
7)、陽極氧化為黑色；陽極氧化的處理?xiàng)l件是陽極電流密度為0.Γ0. 3A/dm2，溫度 5°C <30°C，陽極時(shí)間45-55分鐘，陰極是不銹鋼板，掛具為鋁制掛具，或是鈦材或鈦合金，給 電方式為階梯式；
8)、水洗；
9)、干燥;
10)、交驗(yàn)。一種鈦合金黑色陽極氧化工藝，其特征是陽極氧化處理液由重鉻酸鉀K2Cr2O7、硫 酸錳MnSO4、發(fā)黑劑、硫酸銨(NH4)2SO4、蒸餾水，按下述重量份配制重鉻酸鉀K2Cr2O7 20-60 份，硫酸錳MnSO4 10-20份，發(fā)黑劑2_4份，硫酸銨(NH4) 2S04 25-55份，蒸餾水1000份。所述化學(xué)除油的過程中化學(xué)溶劑按下述重量份配制工業(yè)純氫氧化鈉NaOH為 30-40份、工業(yè)純碳酸鈉Na2CO3為20-30份、工業(yè)純磷酸鈉Na3PO4為50-70份、工業(yè)純硅酸 鈉10-15份、蒸餾水1000份。所述陽極氧化的處理?xiàng)l件是陽極電流密度為0. 2A/dm2，溫度25°C，陽極時(shí)間 50分鐘。
所述的陽極氧化處理液的配置方法是向蒸餾水中按先后順序依次加入重鉻 酸鉀K2Cr2O7、硫酸猛MnS04、發(fā)黑劑、硫酸銨(NH4) 2S04,并攪拌均勻。所述的重鉻酸鉀K2Cr2O7為化學(xué)純，硫酸錳MnSO4為化學(xué)純，發(fā)黑劑為工業(yè)純，硫 酸銨(NH4)2SO4為工業(yè)純。所述的發(fā)黑劑2-4份具體是過硫酸鉀K2S2O8為0. 2-0. 6份，氟化鈉NaF為 0.02-0. 08 份，蒸餾水為 1. 78-3. 32 份。陽極氧化處理液的配置取蒸餾1000kg，先加入化學(xué)純重鉻酸鉀K2Cr20733kg溶 解后、再按依次順序加入化學(xué)純硫酸錳MnSO4 14kg、工業(yè)純發(fā)黑劑3kg、工業(yè)純硫酸銨 (NH4)2SO4 40kg,并攪拌均勻；其中發(fā)黑劑3kg中含有0. 36kg過硫酸鉀K2S2O8,0. 045kg氟化 鈉NaF，2. 595kg蒸餾水。處理后的鈦合金表面黑色的氧化膜厚度是3-8 μ m。本發(fā)明一種鈦合金黑色陽極氧化工藝的優(yōu)點(diǎn)是由于采用了本發(fā)明的鈦合金黑色 陽極氧化工藝，使得鈦合金表面形成黑色的、均勻牢固的氧化膜層，附著力好，不易脫落，用 干凈的細(xì)布用力擦試不掉，更好滿足了應(yīng)用于光學(xué)系統(tǒng)中的鈦合金表面需要消光的特殊要 求。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例1
1、陽極氧化處理液的配置取蒸餾1000kg，先加入化學(xué)純重鉻酸鉀K2Cr2O7 33kg溶 解后、再按依次順序加入化學(xué)純硫酸錳MnSO4 14kg、工業(yè)純發(fā)黑劑3kg、工業(yè)純硫酸銨 (NH4)2SO4 40kg,并攪拌均勻；其中發(fā)黑劑3kg中含有0. 36kg過硫酸鉀K2S2O8,0. 045kg氟化 鈉NaF，2. 595kg蒸餾水。2、化學(xué)溶劑的配置取蒸餾水1000kg，先加入工業(yè)純氫氧化鈉NaOH 35kg溶解 后、再按依次順序加入工業(yè)純碳酸鈉Na2CO3 25kg、工業(yè)純磷酸鈉Na3PO4 60kg、工業(yè)純硅酸 鈉12kg，并攪拌均勻。3、陽極氧化處理
將鈦合金零件順次經(jīng)1)、用有機(jī)溶劑除油它是在溫度23°C用干凈的汽油，也可以是 其它有機(jī)溶劑將鈦合金零件浸泡4分鐘，對(duì)于其它油污較大的螺紋或細(xì)槽狀的零件可用細(xì) 毛刷刷去油污，除油后讓鈦合金零件自然干燥或用壓縮空氣吹干；2)、裝掛；3)、化學(xué)除油 將鈦合金零件放入化學(xué)溶劑中在溫度為78°C時(shí)浸泡6. 5分鐘；4)、水洗用流動(dòng)的水沖洗； 5)、酸洗(噴砂);6)、水洗用流動(dòng)的水沖洗；7)陽極氧化，鈦合金零件用鋁制掛具懸掛，掛具 用于鈦合金零件接觸處要接觸良好，然后放入配置好的陽極氧化處理液，保持處理液溫度 <30°C，陰極采用不銹鋼板，陽極電流密度控制在0. 2A/dm2,以階梯式方式給電，陽極氧化時(shí) 間50分鐘。此種配方和條件為最佳，該工藝配方和條件下，鈦合金零件經(jīng)陽極氧化處理后，其 氧化膜厚度為5. 5 μ m，黑色，均勻細(xì)密，覆蓋完整；再經(jīng)8)水洗用流動(dòng)的水沖洗；9)干燥 烘干或用壓縮空氣吹干；10)交驗(yàn)鈦合金零件表面形成黑色氧化膜層用干凈的細(xì)布反復(fù) 用力擦試，沒有任何脫落或起皮的現(xiàn)象。實(shí)施例2
1、陽極氧化處理液的配置取蒸餾1000kg，先加入化學(xué)純重鉻酸鉀K2Cr2O7 20kg溶解后、再按依次順序加入化學(xué)純硫酸錳MnS0410kg、工業(yè)純發(fā)黑劑2kg、工業(yè)純硫酸銨(NH4)2SO4 25kg，并攪拌均勻；其中發(fā)黑劑2kg中含有0. 2kg過硫酸鉀K2S2O8,0. 02kg氟化鈉NaF, 1.78kg蒸餾水。2、化學(xué)溶劑的配置取蒸餾水1000kg，先加入工業(yè)純氫氧化鈉NaOH 30kg溶解后、再按依次順序加入工業(yè)純碳酸鈉Na2CO3 20kg、工業(yè)純磷酸鈉Na3PO4 50kg、工業(yè)純硅 酸鈉10kg，并攪拌均勻。3、陽極氧化處理
將鈦合金零件順次經(jīng)1)、用有機(jī)溶劑除油它是在溫度10°c用干凈的汽油，也可以是其它有機(jī)溶劑將鈦合金零件浸泡3分鐘，對(duì)于其它油污較大的螺紋或細(xì)槽狀的零件可用細(xì) 毛刷刷去油污，除油后讓鈦合金零件自然干燥或用壓縮空氣吹干；2)、裝掛；3)、化學(xué)除油 將鈦合金零件放入化學(xué)溶劑中在溫度為70°C時(shí)浸泡3分鐘；4)、水洗用流動(dòng)的水沖洗； 5)、酸洗(噴砂);6)、水洗用流動(dòng)的水沖洗；7)陽極氧化，鈦合金零件用鈦材制掛具懸掛，掛 具用于鈦合金零件接觸處要接觸良好，然后放入配置好的陽極氧化處理液，保持處理液溫 度5°C，陰極采用不銹鋼板，陽極電流密度控制在0. lA/dm2,以階梯式方式給電，陽極氧化 時(shí)間45分鐘。此種配方和條件下，鈦合金零件經(jīng)陽極氧化處理后，其氧化膜厚度為3 μ m，淺黑 色，均勻細(xì)密，覆蓋完整；再經(jīng)8)水洗用流動(dòng)的水沖洗；9)干燥烘干或用壓縮空氣吹干； 10)交驗(yàn)鈦合金零件表面形成淺黑色氧化膜層用干凈的細(xì)布反復(fù)用力擦試，沒有任何脫落 或起皮的現(xiàn)象。實(shí)施例3
1、陽極氧化處理液的配置取蒸餾1000kg，先加入化學(xué)純重鉻酸鉀K2Cr2O7 60kg溶 解后、再按依次順序加入化學(xué)純硫酸錳MnSO4 20kg、工業(yè)純發(fā)黑劑4kg、工業(yè)純硫酸銨 (NH4)2SO4 55kg，并攪拌均勻；其中發(fā)黑劑4kg中含有0. 6kg過硫酸鉀K2S2O8,0. 08kg氟化鈉 NaF, 3. 32kg 蒸餾水。2、化學(xué)溶劑的配置取蒸餾水1000kg，先加入工業(yè)純氫氧化鈉NaOH 40kg溶解 后、再按依次順序加入工業(yè)純碳酸鈉Na2CO3 30kg、工業(yè)純磷酸鈉Na3P0470kg、工業(yè)純硅酸鈉 15kg，并攪拌均勻。3、陽極氧化處理
將鈦合金零件順次經(jīng)1)、用有機(jī)溶劑除油它是在溫度35°C用干凈的汽油，也可以是 其它有機(jī)溶劑將鈦合金零件浸泡5分鐘，對(duì)于其它油污較大的螺紋或細(xì)槽狀的零件可用細(xì) 毛刷刷去油污，除油后讓鈦合金零件自然干燥或用壓縮空氣吹干；2)、裝掛；3)、化學(xué)除油 將鈦合金零件放入化學(xué)溶劑中在溫度為85°C時(shí)浸泡10分鐘；4)、水洗用流動(dòng)的水沖洗； 5)、酸洗(噴砂);6)、水洗用流動(dòng)的水沖洗；7)陽極氧化，鈦合金零件用鈦合金制掛具懸掛， 掛具用于鈦合金零件接觸處要接觸良好，然后放入配置好的陽極氧化處理液，保持處理液 溫度30°C，陰極采用不銹鋼板，陽極電流密度控制在0. 3A/dm2,以階梯式方式給電，陽極氧 化時(shí)間55分鐘。此種配方和條件下，鈦合金零件經(jīng)陽極氧化處理后，其氧化膜厚度為8 μ m,深黑 色，均勻細(xì)密，覆蓋完整；再經(jīng)8)水洗用流動(dòng)的水沖洗；9)干燥烘干或用壓縮空氣吹干； 10)交驗(yàn)鈦合金零件表面形成深黑色氧化膜層用干凈的細(xì)布反復(fù)用力擦試，沒有任何脫落或起皮的現(xiàn)象。
采用了本發(fā)明的鈦合金黑色陽極氧化工藝，使得鈦合金零件表面形成黑色的、均 勻牢固的氧化膜層，附著力好，不易脫落，用干凈的細(xì)布反復(fù)用力擦試，沒有任何脫落或起 皮的現(xiàn)象，更好滿足了應(yīng)用于光學(xué)系統(tǒng)中的鈦合金表面需要消光的特殊要求。
權(quán)利要求
一種鈦合金黑色陽極氧化工藝，其流程是按以下步驟進(jìn)行1)、用有機(jī)溶劑除油；2)、裝掛；3)、化學(xué)除油；4)、水洗；5)、酸洗、噴砂；6)、水洗；7)、陽極氧化為黑色；陽極氧化的處理?xiàng)l件是陽極電流密度為0.1~0.3A/dm2，溫度5℃<30℃，陽極時(shí)間45-55分鐘，陰極是不銹鋼板，掛具為鋁制掛具，或是鈦材或鈦合金，給電方式為階梯式；8)、水洗；9)、干燥；10)、交驗(yàn) 。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鈦合金黑色陽極氧化工藝，其特征是陽極氧化處理液 由重鉻酸鉀K2Cr2O7、硫酸錳MnSO4、發(fā)黑劑、硫酸銨(NH4) 2S04、蒸餾水，按下述重量份配制重 鉻酸鉀K2Cr2O7 20-60份，硫酸錳MnSO4 10-20份，發(fā)黑劑2_4份，硫酸銨(NH4) 2S04 25-55 份，蒸餾水1000份。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鈦合金黑色陽極氧化工藝，其特征是所述化學(xué)除油的 過程中化學(xué)溶劑按下述重量份配制工業(yè)純氫氧化鈉NaOH 30-40份、工業(yè)純碳酸鈉Na2CO3 20-30份、工業(yè)純磷酸鈉Na3PO4 50-70份、工業(yè)純硅酸鈉10-15份、蒸餾水1000份。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鈦合金黑色陽極氧化工藝，其特征是陽極氧化的處理 條件是陽極電流密度為0. 2A/dm2，溫度25°C，陽極時(shí)間50分鐘。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種鈦合金黑色陽極氧化工藝，其特征是所述的陽極氧化 處理液的配置方法是向蒸餾水中按先后順序依次加入重鉻酸鉀K2Cr2O7、硫酸錳MnSO4、發(fā) 黑劑、硫酸銨(NH4) 2S04,并攪拌均勻。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種鈦合金黑色陽極氧化工藝，其特征是所述的重鉻酸鉀 K2Cr2O7為化學(xué)純，硫酸錳MnSO4為化學(xué)純，發(fā)黑劑為工業(yè)純，硫酸銨(NH4)2SO4為工業(yè)純。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種鈦合金黑色陽極氧化工藝，其特征是所述的發(fā)黑劑2-4 份具體是過硫酸鉀K2S2O8為0. 2-0. 6份，氟化鈉NaF為0. 02-0. 08份，蒸餾水為1. 78-3. 32 份。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鈦合金黑色陽極氧化工藝，其特征是陽極氧化處理液 的配置取蒸餾1000kg，先加入化學(xué)純重鉻酸鉀K2Cr20733kg溶解后、再按依次順序加入化 學(xué)純硫酸錳MnSO4 14kg、工業(yè)純發(fā)黑劑3kg、工業(yè)純硫酸銨(NH4)2SO4 40kg，并攪拌均勻；其 中發(fā)黑劑3kg中含有0. 36kg過硫酸鉀K2S2O8,0. 045kg氟化鈉NaF，2. 595kg蒸餾水。
9.根據(jù)權(quán)利要求1和2所述的一種鈦合金黑色陽極氧化工藝，其特征是處理后的鈦 合金表面黑色的氧化膜厚度是3-8 μ m。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種氧化工藝，特別是一種針對(duì)鈦合金黑色陽極氧化工藝，包括有下列工藝步驟用有機(jī)溶劑除油、裝掛、化學(xué)除油、水洗、酸洗噴砂、水洗、陽極氧化、水洗、干燥、交驗(yàn)；其特征是陽極氧化處理液按下述重量份配制化學(xué)純重鉻酸鉀K2Cr2O7 20-60份，化學(xué)純硫酸錳MnSO4為10-20份，工業(yè)純發(fā)黑劑2-4份，工業(yè)純硫酸銨(NH4)2SO4為25-55份，蒸餾水1000份；化學(xué)溶劑按下述重量份配制工業(yè)純氫氧化鈉NaOH 30-40份、工業(yè)純碳酸鈉Na2CO3 20-30份、工業(yè)純磷酸鈉Na3PO4 50-70份、工業(yè)純硅酸鈉 10-15份、蒸餾水1000份。本發(fā)明保證了鈦合金零件表面形成黑色的、均勻牢固的氧化膜層，滿足了應(yīng)用于光學(xué)系統(tǒng)中的鈦合金表面需要消光的特殊要求。
文檔編號(hào)C25D11/26GK101812715SQ20101013149
公開日2010年8月25日 申請(qǐng)日期2010年3月24日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月24日
發(fā)明者姜鳳琴, 李麥翠, 王新軍 申請(qǐng)人:西安北方光電有限公司