專利名稱：一種鈦合金表面化學(xué)發(fā)黑的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及金屬表面化學(xué)處理技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種鈦合金表面化學(xué)發(fā)黑的方法。
背景技術(shù)：
鈦合金具有比強(qiáng)度高、無磁、耐蝕性好、使用溫度寬(可在550 0C下和零下250°c下長期工作而保持性能不變)等特點(diǎn)，被廣泛的應(yīng)用于航空航天、艦船、兵器等軍事工業(yè)部門。鈦及其合金被應(yīng)用在飛機(jī)機(jī)身和蒙皮、發(fā)動(dòng)機(jī)、尾錐、噴管、彈射艙、防火壁、夾層結(jié)構(gòu)、連結(jié)件、航天攝像頭等零部件。在這些領(lǐng)域中為了達(dá)到降低裝備的熱輻射，提高裝備的隱身能力，改善裝備的耐蝕耐磨等實(shí)用性能及消光等功能用途，需要對(duì)鈦合金表面進(jìn)行黑色著色處理。而且鈦合金表面的黑色著色處理同樣能夠滿足醫(yī)療器械、生活日用品等的區(qū)分、裝飾的需求。目前鈦合金表面黑色著色的技術(shù)方法有電鍍或化學(xué)鍍發(fā)黑、陽極氧化發(fā)黑、微弧氧化發(fā)黑、熱處理發(fā)黑四種方法。電鍍或化學(xué)鍍發(fā)黑存在工藝復(fù)雜，成本較高的不足；而且鈦合金表面的鍍層結(jié)合力較差，很難滿足使用的要求。陽極氧化發(fā)黑工藝同樣過于復(fù)雜，而且主要采用鉻酸鹽溶液，存在污染環(huán)境的劣勢，不具備工業(yè)生產(chǎn)的條件(如專利CN101698956A ；CN 101812715A) 。微弧氧化發(fā)黑同樣引入了釩鹽，對(duì)環(huán)境構(gòu)成威脅，而且目前微弧氧化工藝成本過高，不具備推廣價(jià)值(如專利CN 10166190A)。熱處理發(fā)黑則是通過高溫空氣氧化、陽極氧化或微弧氧化，在鈦合金表面獲得一定厚度氧化層后，再經(jīng)過真空熱處理獲得黑色膜層(如專利CN 101177773A)。顯然，該工藝更復(fù)雜、繁瑣，不易控制，成本也更聞。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是，提供一種環(huán)保、低成本、簡單的鈦合金化學(xué)發(fā)黑配方及工藝，在鈦合金表面形成一層黑色的、結(jié)合牢固的膜層，滿足武器裝備隱身、消光和日用品區(qū)分、裝飾需求的鈦合金表面化學(xué)發(fā)黑的方法。采用的技術(shù)方案是:
一種鈦合金表面化學(xué)發(fā)黑的方法，其化學(xué)發(fā)黑溶液由蒸餾水、硫酸、氫氟酸、乳酸、醋酸、檸檬酸、二乙基二硫代氨基甲酸鈉配制而成。鈦合金表面化學(xué)發(fā)黑溶液按體積濃度配比如下:
硫酸90 120g/L
氫氟酸50 60g/L
乳酸100 120g/L
醋酸180 200g/L
檸檬酸8 12g/L
二乙基二硫代甲酸鈉 4 6g/L。
一種鈦合金表面化學(xué)發(fā)黑的方法，包括下列步驟:
(1)將硫酸90 120g/L,氫氟酸50 60g/L,乳酸100 120g/L,醋酸180 200g/L,檸檬酸8 12g/L，二乙基二硫代甲酸鈉4 6g/L、其余為蒸餾水的體積濃度比配制鈦合金表面化學(xué)發(fā)黑溶液，備用；
(2)將鈦及鈦合金工件放入堿洗液中于50 70°C充分?jǐn)嚢?0 15min化學(xué)除油，取
出；
(3)將化學(xué)除油后取出的鈦及鈦合金工件進(jìn)行流水沖洗；
(4)在室溫條件下將鈦及鈦合金工件浸入鈦合金表面化學(xué)發(fā)黑溶液中10 20s浸蝕發(fā)黑，迅速取出；
(5)將發(fā)黑的鈦及鈦合金工件在空氣中靜置30 90s，通風(fēng)、干燥；
(6)對(duì)鈦及鈦合金工件流水沖洗；
(7)將清洗干凈的鈦及鈦合金工件采用烘箱干燥或采用風(fēng)機(jī)吹干。上述的步驟(3)和步驟(6)對(duì)鈦及鈦合金工件流水沖洗，是采用自來水流水沖洗。上述的堿洗液成分為氫氧化鈉30 40g/L，碳酸鈉20 30g/L，硅酸鈉10 15g/L，蒸餾水1L。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)比較有以下優(yōu)點(diǎn):
1)制備工藝簡單，操作容 易，效率高，成本低；
2)溶液配方及整個(gè)處理流程中無污染，對(duì)人體無害，環(huán)保；
3)采用本發(fā)明處理的鈦及鈦合金表面形成了均勻、附著力好 的黑色膜層，能夠滿足使用需求。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1
1)選擇i>10mmTC4棒材,采用含氫氧化鈉30g/L、碳酸鈉20g/L、娃酸鈉10g/L、蒸懼水IL的溶液對(duì)其進(jìn)行出油處理，保持IOmin ；
2)配制含硫酸120g/L、氫氟酸60g/L、乳酸120g/L、醋酸200g/L、檸檬酸8g/L、二乙基二硫代甲酸鈉4g/L的化學(xué)發(fā)黑處理液；
3)將經(jīng)過沖洗的步驟I)試樣浸入發(fā)黑溶液中保持20s后，取出；
4)將經(jīng)過浸潰的試樣在空氣中靜置90s后，采用自來水沖洗干凈；
5)干燥試樣，獲得發(fā)黑效果。實(shí)施例2
1)選擇50*50*2mm厚TA2板材,采用含氫氧化鈉40g/L、碳酸鈉30g/L、娃酸鈉15g/L、蒸餾水IL的溶液對(duì)其進(jìn)行出油處理，保持在15min ；
2)配制含硫酸90g/L、氫氟酸50g/L、乳酸100g/L、醋酸180g/L、檸檬酸12g/L、二乙基二硫代甲酸鈉6g/L的化學(xué)發(fā)黑處理液；
3)將經(jīng)過沖洗的步驟I)試樣浸入發(fā)黑溶液中保持IOs后，拿出；
4)將經(jīng)過浸潰的試樣在空氣中靜置60s后，采用自來水沖洗干凈；
5)干燥試樣，獲得發(fā)黑效果。
實(shí)施例3
1)選擇鈦合金工件，采用含氫氧化鈉35g/L、碳酸鈉25g/L、硅酸鈉12g/L、蒸餾水IL的溶液對(duì)其進(jìn)行出油處理，保持在15min ；
2)配制含硫酸90g/L、氫氟酸50g/L、乳酸100g/L、醋酸180g/L、檸檬酸12g/L、二乙基二硫代甲酸鈉6g/L的化學(xué)發(fā)黑處理液；
3)將經(jīng)過沖洗的步驟I)試樣浸入發(fā)黑溶液中保持15s后，拿出；
4)將經(jīng)過浸潰的試樣在空氣中靜置40s后，采用自來水沖洗干凈；
5)干燥試樣，獲得發(fā) 黑效果。
權(quán)利要求
1.一種鈦合金表面化學(xué)發(fā)黑的方法，其特征在于化學(xué)發(fā)黑溶液由蒸餾水、硫酸、氫氟酸、乳酸、醋酸、檸檬酸、二乙基二硫代氨基甲酸鈉配制而成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鈦合金表面化學(xué)發(fā)黑的方法，其特征在于所述的鈦合金表面化學(xué)發(fā)黑溶液按體積濃度配比如下: 硫酸90 120g/L 氫氟酸50 60g/L 乳酸100 120g/L 醋酸180 200g/L 檸檬酸8 12g/L 二乙基二硫代 甲酸鈉 4 6g/L。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鈦合金表面化學(xué)發(fā)黑的方法，其特征在于包括下列步驟: (1)將硫酸90 120g/L,氫氟酸50 60g/L,乳酸100 120g/L,醋酸180 200g/L,檸檬酸8 12g/L，二乙基二硫代甲酸鈉4 6g/L、其余為蒸餾水的體積濃度比配制鈦合金表面化學(xué)發(fā)黑溶液，備用； (2)將鈦及鈦合金工件放入堿洗液中于50 70°C充分?jǐn)嚢?0 15min化學(xué)除油，取出； (3)將化學(xué)除油后取出的鈦及鈦合金工件進(jìn)行流水沖洗； (4)在室溫條件下將鈦及鈦合金工件浸入鈦合金表面化學(xué)發(fā)黑溶液中10 20s浸蝕發(fā)黑，迅速取出； (5)將發(fā)黑的鈦及鈦合金工件在空氣中靜置30 90s，通風(fēng)、干燥； (6)對(duì)鈦及鈦合金工件流水沖洗； (7)對(duì)清洗干凈的鈦及鈦合金工件采用烘箱干燥或采用風(fēng)機(jī)吹干。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種鈦合金表面化學(xué)發(fā)黑的方法，其特征在于所述的步驟(3)和步驟(6)對(duì)鈦及鈦合金工件流水沖洗，是采用自來水流水沖洗。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種鈦合金表面化學(xué)發(fā)黑的方法，其特征在于所述的堿洗液成分為氫氧化鈉30 40g/L,碳酸鈉20 30g/L,娃酸鈉10 15g/L,蒸懼水1L。
全文摘要
一種鈦合金表面化學(xué)發(fā)黑的方法，化學(xué)發(fā)黑溶液按體積濃度配是，硫酸90～120g/L，氫氟酸50～60g/L，乳酸100～120g/L，醋酸180～200g/L，檸檬酸8～12g/L，二乙基二硫代甲酸鈉4～6g/L、其余為蒸餾水。包括下列步驟將鈦及鈦合金工件化學(xué)除油；將工件取出流水沖洗；將鈦及鈦合金工件浸蝕發(fā)黑；將鈦及鈦合金工件取出空氣靜置；對(duì)工件進(jìn)行流水沖洗清洗；對(duì)清洗干凈的工件進(jìn)行干燥。本發(fā)明制備工藝簡單，操作容易，效率高，成本低；溶液配方及整個(gè)處理流程中無污染，對(duì)人體無害，環(huán)保。
文檔編號(hào)C23C22/34GK103215579SQ201310134529
公開日2013年7月24日 申請日期2013年4月18日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月18日
發(fā)明者趙暉, 王小輝, 李玉海 申請人:沈陽理工大學(xué)