[发明专利]一种钛合金表面化学粗化方法

说明书

本发明公开了一种钛合金表面化学粗化方法，包括对钛合金表面依次进行除油、水洗、化学粗化、水洗、烘干；所述化学粗化为采用粗化溶液于10℃～50℃温度下进行粗化；所述粗化溶液由氧化剂、含F^‑的腐蚀剂、润湿剂复配而成，其中，氧化剂、F^‑、润湿剂在粗化溶液中的质量浓度分别为10％～60％、2％～10％、3％～8％。本发明操作简单，加工效率高，且不会在零件上产生额外的应力。

技术领域

本发明属于金属表面处理技术领域，具体涉及一种钛合金表面化学粗化方法。

背景技术

金属表面粗化工艺是一种常见的表面处理工艺，其是消光、提高油漆或涂层结合力、增加胶结强度、装饰中常用的一种方法。传统的表面粗化工艺可以分为物理手段和化学手段。物理手段一般包括砂纸、水砂纸打磨、喷砂、电刻蚀、激光刻蚀、等离子刻蚀等。化学手段包括化学蚀刻、电解腐蚀等。物理手段通常对零件的结构尺寸有一定的要求。这是因为加工过程中需要给加工器械提供工作空间，更有一些加工手段只适用于加工平面或要求真空环境加工。同时物理加工手段往往还会在零件上产生额外应力，对于变形率有严格要求的零件或单面加工的零件通常是不能使用的。

发明内容

本发明的目的是提供一种不受零件形状、尺寸限制、且不会在零件上产生额外应力的钛合金表面化学粗化方法。

本发明采用如下技术方案：

一种钛合金表面化学粗化方法，包括对钛合金表面依次进行除油、水洗、化学粗化、水洗、烘干；所述化学粗化为采用粗化溶液于10℃～35℃温度下进行粗化；所述粗化溶液由氧化剂、含F^-的腐蚀剂、润湿剂复配而成，其中，氧化剂、F^-、润湿剂在粗化溶液中的质量浓度分别为10％～60％、2％～10％、3％～8％。

本发明中将钛合金浸渍于粗化溶液内进行化学粗化。

除油和水洗为常规的预处理步骤，除油可采用金属表面清洗剂室温浸泡清洗。例如TY130型号清洗剂。

进一步的，氧化剂为HNO₃、硝酸盐、H₂O₂中的一种或多种，但不限于此。

进一步的，腐蚀剂为氢氟酸、氟化氢铵、氟化铵、氟化钾、氟化钠中的一种或多种，但不限于此。

进一步的，润湿剂为甜菜碱类表面活性剂、氟碳类表面活性剂、脂肪醇聚氧乙烯醚类表面活性剂、聚氧乙烯烷基胺表面活性剂、硫酸化物类表面活性剂、磺化物类表面活性剂(RO-SO₃-M)中的一种或多种复配而成。

作为优选，粗化溶液中，氧化剂、F^-、润湿剂在粗化溶液中的质量浓度分别为40％～60％、5％～10％、5％～8％。

粗化时间一般为5min～30min，优选为5min～16min。

参见图1～3，图1所示为喷砂处理的钛合金TC4宏观表面，图3所示为常规酸洗处理后的钛合金TC4宏观表面，图2所示为本发明方法处理后的钛合金TC4宏观表面，从图中可以明显看出，本发明可获得近似喷砂处理的表面效果，目前还没有化学手段能使钛合金表面达到该粗化效果。

化学粗化本质是对金属表面进行不均匀腐蚀溶解。首选，金属的晶界和晶粒内部存在成分不均匀，导致金属的电位不均匀，因此出现晶界和晶粒之间的不均匀腐蚀。通常情况下，晶界的腐蚀速度会略大于晶粒。当钛合金接触到酸性溶液时，润湿剂迅速包围金属表面，形成润湿包裹层，腐蚀剂提供的氟离子必须透过润湿包裹层才能接触到金属表面，此时，腐蚀才能正常发生。润湿包裹层的存在使氟离子与金属反应速度发生了改变，也影响了氢原子从金属表面脱离的速度。氧化剂可从微观上改变钛金属表面的钝化与腐蚀性质，进而增强粗化效果。另一方面，氧化剂还可减少钛合金在腐蚀过程中的渗氢。氟离子、氧化剂、润湿剂的共同作用，在钛合金表面形成了均匀的粗化效果。