钛合金阳极氧化电解液配方与电源波形的选择_殷英

钛合金阳极氧化电解液配方与电源波形的选择_殷英 第29卷第12期 2005年12月机 械 工 程 材 料Materials for Mechanical EngineeringVol.29 No.12Dec.2005 钛合金阳极氧化电解液配方与电源波形的选择 殷英,邱望标,杨绿 (贵州大学机械工程与自动化学院,贵州贵阳550003) 摘 要:通过摩擦试验、耐腐蚀性等试验,讨论了钛合金阳极氧化着色中电源波形及阳极氧化着色电解液配方对着色膜性能的影响。结果表明:电源波形是钛合金阳极氧化着色过程的关键因素之一,选择脉冲直流电源可以获得较好的着色膜性能;适当加强钛合金阳极氧化过程中电解液对阳极氧化膜的溶解作用可以提高氧化膜的生成速度和氧化膜的性能。 关键词:钛合金;阳极氧化;电源波形;电解液配方 中图分类号:TG174.451 文献标识码:A 文章编号:1000-3738(2005)12-0035-03 SelectionofAnodizingElectrolyteFormulaandElectricWaveForm forTitaniumAlloys YINYing,QIUWang-biao,YANGLü (GuizhouUniversity,Guiyang550003,China) ——————————————————————————————————————————————— Abstract:Effectofelectricwaveformandanodizingelectrolyteformulaonthequalityofoxidizingfilmwasstudiedbywearabilityandcorrosionresistanceexperiments.Electricwaveformwasoneofthekeyfactorsinanodizing,andselectingpulseDCpowerenabledtheoxidizingfilmtohavegoodquality;andproperlystrengtheningthereversedissolvingprocessofanodizingcouldaccelerateanodizingspeedandimprovethequalityofoxidizingfilm. titaniumalloy;anodizing;electricwaveform;electrolyteformulaKeywords: 1 引 言 钛合金由于其低密度、高耐腐蚀性、较高的强度 和好的塑性等优点,广泛应用于国防、化工、船舶等 行业。近年来,钛合金制品越来越多地出现在人们的 日常生活中,如建筑装饰中的屋顶板材和照明器具的 反射板、雕塑艺术品;体育器材中的网球和羽毛球的 球拍、高尔夫球棒、击剑面罩、滑雪板、自行车车身;手 机外壳、眼睛架等。这就对钛合金表面装饰及处理提 出更新、更高的要求。阳极氧化着色是钛合金表面处 理的一种常用 方法 快递客服问题件处理详细方法山木方法pdf计算方法pdf华与华方法下载八字理论方法下载 ,但还存在着色膜颜色控制较 难,结合强度不尽理想等问 题 快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题 。为此,作者就钛合金 阳极氧化中电源对着色过程的影响以及阳极氧化的 电解液成分对着色膜性能的影响进行了研究。[2-4][1]原材料采用 ——————————————————————————————————————————————— 钛合金TC10板,规格为60mm×100mm×1.5mm,其化学成分(质量分数/%)为:6Al,2Sn,6V,0.5Fe,0.5Cu。先用市售白猫牌洗洁精对TC10板进行脱脂,后用去离子水洗;然后放入 HF(1.13g/cm3)40g/L,HNO3(1.42g/cm3)20g/L的溶液中浸蚀10min,除去表面的自然氧化膜,以提高阳极氧化膜的结合强度;再进行去离子水洗;然后进行阳极氧化。阳极氧化电压在1,110V之间选取;阳极氧化电解液A:H3PO4(75ml/L)、C6H11NaO7(200g/L)[2];B:H3PO4(50,200ml/L)、草酸(5,20g/L)、HF(1.13g/cm3,15ml/L)、pH值分别为1,2,3、KMnO4(2,8g/L)溶液;聚氯乙烯电解槽;阴极用 不锈钢板制成桶状,接电源负极。阳极氧化着色电 源:半波整流电源、全波整流电源、平滑直流电源、脉 冲直流电源(图1),最后将阳极氧化后的试样用去 离子水洗后放入80,100?的去离子水中封闭15 ,20min,进行沸水填充。 2.2 试验方法 阳极氧化膜的结合力及耐磨性能采用橡皮施以 35 2 试样制备与试验方法2.1 试样制备收稿日期:2004-09-28; 修订日期:2004-12-16基金项目:贵州省科学技术基金资助项目作者简介:殷英(1959-),女,贵州贵阳人,讲师,学士。 殷英,等:钛合金阳极氧化电解液配方与电源波形的选择 (a) 半波整流电源(b) 全波整流电源(c) 平滑直流电源 图1 电压波形 ——————————————————————————————————————————————— (d) 直流脉冲电源 Fig.1 Voltageoscillograms 175000Pa的压力擦拭试样表面100次,观察色膜 颜色有否变化。施加压力采用在截面尺寸为12mm×19mm橡皮上加重物40N的方法来控制。 阳极氧化膜的耐腐蚀性能采用YWX1Q-150型盐雾试验机,在中性盐雾((50?5)g/LNaCl,ISO3768-1976 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 )中试验100h和用氢氟酸1%、硝酸10%(质量分数)溶液点滴着色膜表面,记录从试样着色膜表面接触点滴液体到开始起泡的时间。 (a) 阶跃接入 3 试验结果与分析 3.1 电源对着色膜性能的影响 3.1.1 电源波形对着色膜性能的影响 将TC10钛合金板在同种电解液中,分别用四种电源进行阳极氧化试验。 从表1可见,在相同的终值电压(40V)作用下,采用直流脉冲电源对TC10钛合金在同种电解液中进行阳极氧化,得到的着色膜的耐盐雾腐蚀、耐酸腐蚀、耐磨性及结合力较好,而采用半波整流电源所得到的阳极氧化膜性能较差。 表1 不同电源波形阳极氧化着色试验结果Tab.1 Anodizingexperimentdataofdifferent ——————————————————————————————————————————————— electricwaveforms 电 源半波整流平滑直流全波整流脉冲直流 起泡时间/s 727379100 盐雾试验 差中良优 结合力及耐磨性 差良良优 加压 方式阶跃接入恒流渐加 (b) 恒流渐加图2 电压加压方式 Fig.2 Themeasuresofinputtingvoltage 表2 两种不同的加压方式对着色膜的影响Tab.2 Theeffectoftwodifferentinputtingvoltage measuresontheprocessofanodizing 起泡时间 /s82110 盐雾试验较差较好 耐磨性及结合力较差较好 颜色均匀性有斑点均匀 颜色深蓝浅蓝 极氧化膜的表面而产生斑点;而采用恒流渐加方式可以控制氧化——————————————————————————————————————————————— 速度,从而提高氧化膜的性能。3.2 电解液对钛合金阳极氧化着色的影响 将TC10钛合金板在不同的电解液中用相同波形的电源进行阳极氧化着色试验,结果见表3。 表3 不同电解液对着色膜的影响 Tab.3 Theeffectofvariousanodizingelectrolyteformulas ontheoxidizingfilm 电解液A B 酸点滴起泡时间/s81106 中性盐雾试验较差较好 耐磨性及结合力较差较好 氧化时间 /s300122 颜色蓝浅蓝 3.1.2 电源的加压方式对着色膜性能的影响 采用直流脉冲波形的电源进行阳极氧化时,一种加压方式采用阶跃接入方式(图2a);另一种采用恒流渐加接入方式(图2b)。 从表2可见,加载终值电压(40V)时,恒流渐加方式可获得较好的阳极氧化膜。这一点可以这样解释:在浸蚀工序后钛合金表面的氧化膜已被腐蚀,而钛合金基体的电阻率低,可视为导体,故阶跃接入方式加压刚开始时电流强度较大,反应很快, ——————————————————————————————————————————————— 会灼伤阳 36 从表3可见,电解液对钛合金阳极氧化着色过程和氧化膜性能有较大的影响,电解液A阳极氧化过程所需的时间较长,氧化膜的性能较差;电解液B阳极氧化过程较快,氧化膜的性能较好。对这一点 殷英,等:钛合金阳极氧化电解液配方与电源波形的选择 可作如下的解释:在相同的终值电压作用下,pH值为4的电解液A对阳极氧化膜的溶解作用较小,而 且电解液成分中只有磷酸对氧化膜组分中TiO有溶解作用(钛合金阳极氧化膜由TiO和TiO2组成[5]),因此在钛合金表面生成一层氧化膜后,电解液A中氧化膜层孔隙率低,电阻较大,明显地阻止了电流的进一步增大,氧化过程减弱;相反电解液B的pH值为1,对TiO的溶解作用加强,而且B中的HF组分能很好地溶解氧化膜层的TiO2成分,增加氧化膜的孔隙率,更利于电压的局部击穿,氧化过程得以继续下去,直到氧化过程的速率与电解液的溶解作用的速率相同而达到一个平衡状态,因此电解液B更利于获得更厚的钛合金阳极氧化膜而不出现色斑,更易获得综合性能良好的阳极氧化膜。 色膜。 (2)电压的加压方式对着色膜性能有影响,其中恒流渐加方式可获得更好的氧化膜性能。 (3)适当加强钛合金阳极氧化过程中电解液对氧化膜的溶解过程可以提高阳极氧化膜的生成速度和氧化膜的性能。 ——————————————————————————————————————————————— 参考文献: [1] WierzchonT.钛合金表面工程———新的应用前景[J].中国表 面工程,2003,16(6):1-4. 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