专利名称：用于钛及钛合金阳极氧化返修件的高效环保处理液的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种高效环保的处理液，能去除钛及钛合金阳极氧化返修件的氧化膜，并能活化工件表面使其重新阳极氧化上膜，也能活化钛及钛合金无膜白件表面，使其阳极氧化上膜。
背景技术：
钛及钛合金具有比重小、比强度高、耐高温、耐腐蚀以及其它优异性能，在军事、航空、航天、医用、化工等领域得到越来越广泛的应用。而经过阳极氧化处理的钛及钛合金零部件，因其表面生成氧化物膜又赋予它们具有更好的耐腐蚀、抗擦伤性能。但钛及钛合金化学活性高，在空气中易生成一层极薄的致密的氧化保护膜，该膜层阻止了阳极氧化膜的生长，因此钛合金在阳极氧化前，必须经过活化处理，才能获取质量优异的阳极氧化膜层。另外，钛及钛合金在阳极氧化过程中由于某些偶然的因素，如装挂、 拆卸、氧化工艺参数控制不当等原因而导致膜层不符合质量检验要求时，工件需要还修，将膜层去除，并重新阳极氧化。去除钛及钛合金阳极氧化膜的方法有物理和化学法。常用物理方法有低压辉光放电法，离子溅射法，激光清洗法等，物理方法作业成本高、存在死角。所以一般采用化学法，常用的化学方法有酸性去膜液法，碱性去膜液法。酸性去膜液法一般采用强酸(HCl、HNO3)与HF混合去膜，去膜机理是由于F_的络合作用，形成可溶性的H2TiF6。该法速度快，但会侵蚀基体，产生吸氢导致氢脆，使材料的强度和服役寿命急剧降低，同时HF强烈腐蚀皮肤，可经皮肤吸收而引起人体中毒。碱性去膜法是由于二氧化钛为两性物质，会与强碱反应，但反应产物钛酸盐不溶于水，会附着在表面，如何彻底干净地去除不溶性附着产物是关键。该法一般不会产生吸氢和基体侵蚀。目前较好的一种方法是以双氧水H2O2、氢氧化钠NaOH (氢氧化钾Κ0Η)为主要组分的碱性去膜液，双氧水H2O2在强碱疏松氧化膜和穿孔的作用下，渗透到氧化膜的内层，与基体上的钒、铁、锰等催化活性中心接触发生催化分解反应产生氧气(利用的是双氧水的还原性)，通过氧气流(包括溶液中过氧化氢分解产生的氧气)，彻底剥除氧化膜层及产生的钛酸盐不溶性产物。并且该去膜液也起着活化表面的作用，使得无膜白件和阳极氧化返修件均能阳极氧化上膜。该法虽然简单易行，但由于在加热、强碱和杂质离子(铁、锰等)条件下H2O2 稳定性极差，连续使用困难。
发明内容
本发明的目的是提供一种环保效率高、槽液稳定性能好、承载量大、槽液维护简单，兼有退膜或活化功能的处理液，该处理液去膜效果好，并起着活化作用，能使返修工件和无膜白件阳极氧化上膜。本发明涉及的钛及钛合金阳极氧化膜返修件的处理液，由强碱、阻垢剂、分散剂、活化剂、蒸馏水组成。关键点是阻垢剂和分散剂起着协同效应使强碱与二氧化钛反应产生的不溶性产物钛酸盐产生畸变作用，不产生附着。活化剂主要为还原体系，能使基体表面钛产生变价态。本发明涉及的处理液含强碱2 30wt%、阻垢剂2-20 wt%、分散剂2-20 wt%、活化剂 O. 05-1 wt%，其余为水。配制时按比例与蒸馏水溶解搅匀。本发明涉及的钛及钛合金阳极氧化返修件去膜和活化方法是将返修件放入 50-800C的处理液中，搅拌处理f 30min，取出用自来水冲洗晾干或吹干，处理过的返修件能重新阳极氧化上膜。如果是钛及钛合金无膜白件，处理时间较短，约为Ι-lOmin，处理后能阳极氧化上膜。本发明涉及的处理液不含HF，是一种环保处理液，阻垢剂、分散剂主要起着畸变作用，消耗量小，槽液承载量大、稳定性能好、维护简单。具体实施方法
下面结合实例，对本发明作进一步说明。本发明涉及处理液中的强碱可以选用NaOH、Κ0Η、乙醇钠或进行复配。本发明涉及处理液中的阻垢剂可以选用乙二胺四甲亚基膦酸钠、羟基亚乙基二膦酸四钠、乙二胺四亚甲基膦酸五钠、二乙烯三胺五亚甲基膦酸五钠、葡萄糖酸钠、草酸钠等或复配。本发明涉及处理液中的分散剂可以选用聚乙二醇400、聚乙二醇600、二乙醇胺、 聚丙烯酸钠、聚环氧琥珀酸钠、聚天冬氨酸钠、丙烯酸-2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸共聚物、 丙烯酸-丙烯酸羟丙酯共聚物等或复配。本发明涉及处理液中的活化剂可以选用硫代硫酸钠、连二亚硫酸钠、偏重亚硫酸钾、二乙基羟胺、异抗坏血酸钠等或复配。实施案例
(1)IL处理液配方氢氧化钾100g,
聚环氧琥珀酸钠40g，草酸钠40g，葡萄糖酸钠60g 聚天冬氨酸钠(40wt%) 40ml 异抗坏血酸钠lg 水余量
(2)IL处理液配制先加部分水与其它物质按比例搅拌混合均匀，再补加水至1L。(3)无膜白件处理及结果
将上述处理液搅拌，并加热至70°C，放入钛及钛合金无膜白件(60 X 60 X 8mm的TC4钛合金样片)，处理8min后，取出用水冲洗后，表面颜色变为均匀的蓝灰色，阳极氧化30min， 能生成均匀的黄色氧化膜，用测厚仪测量膜层厚度为25. 0±3μπι。而不采用该处理液处理的无膜白件直接阳极氧化30min，无法上膜。(4)返修件处理及结果
将上述处理液搅拌，并加热至60°C，放入钛及钛合金阳极氧化返修件(黄色阳极氧化膜厚为25. 0±3μπι的60X60X8mm TC4钛合金样片)，处理15min后，取出用水冲洗并自然晾干，表面颜色为均匀的蓝灰色，用测厚仪测量膜层厚度为O. 5 μ m，重新阳极氧化30min，能生成均匀的黄色氧化膜，用测厚仪测量膜层厚度为25. 0±3 μ m。(5)承载量及结果
IL处理液，按步骤(4)连续操作，可以处理钛及钛合金阳极氧化返修件(钛合金样片同
(4))10片，去膜效果都较好，水位略有降低。处理第11片时，去膜效果略差，但延长时间也可达到较好效果。而过氧化氢体系，每做一片均要补加过氧化氢。
权利要求
1.一种适用于钛及钛合金阳极氧化不合格件返修、氧化前活化的高效环保的处理液， 其特征在于含强碱2 30wt%、阻垢剂2-20 wt%、分散剂2-20 wt%、活化剂O. 05-1 wt%，其余为水。
2.根据权利I要求的强碱，其特征在于可以选用氢氧化钾、氢氧化钠、乙醇钠等或复配。
3.根据权利I要求的阻垢剂，其特征在于可以选用乙二胺四甲亚基膦酸钠、羟基亚乙基二膦酸四钠、乙二胺四亚甲基膦酸五钠、二乙烯三胺五亚甲基膦酸五钠、葡萄糖酸钠、草酸钠等或复配。
4.根据权利I要求的分散剂，其特征在于可以选用聚乙二醇400、聚乙二醇600、二乙醇胺、聚丙烯酸钠、聚环氧琥珀酸钠、聚天冬氨酸钠、丙烯酸-2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸共聚物、丙烯酸-丙烯酸羟丙酯共聚物等或复配。
5.根据权利I要求的活化剂，其特征在于可以选用硫代硫酸钠、连二亚硫酸钠、偏重亚硫酸钾、二乙基羟胺、异抗坏血酸钠等或复配。
6.采用权利I要求的处理液处理钛及钛合金及其阳极氧化返修件，其特征在于将返修件或无膜白件放入5(T80°C的处理液中，处理f30min，取出用水冲洗后，进行阳极氧化上膜。
全文摘要
本发明公开了一种用于钛及钛合金阳极氧化返修件的高效环保处理液，该处理液既能去除氧化膜，又能活化工件表面促使返修件或无膜白件阳极氧化上膜。该处理液含强碱2~30wt%、阻垢剂2-20wt%、分散剂2-20wt%、活化剂0.05-1wt%，其余为水。处理液工件温度50~80℃，处理时间1-30min，槽液稳定性好、承载量大、维护简单、环境友好。经处理液处理过的钛及钛合金的力学性能不会降低，能确保氧化膜的质量。
文档编号C23G1/20GK102586791SQ20121003132
公开日2012年7月18日 申请日期2012年2月13日 优先权日2012年2月13日
发明者吴光辉, 吴筱兰, 周雅, 王春霞, 肖胜辉, 超敏 申请人:江西洪都航空工业集团有限责任公司