专利名称：一种钛合金前处理方法
技术领域：
本发明涉及钛合金前处理的方法，具体是一种钛合金前处理方法，涉及采用钛合金化学统切废液作为钛合金电镀或化学镀前处理活化的方法。
背景技术：
钛合金比强度高、比重小，耐蚀性优良，已广泛应用于航空航天、化工等工业中，但是钛合金也有一些缺陷，如耐磨性差、接触电阻大、导电性不好和可焊性不良等，这些缺陷极大的限制了钛合金的进一步扩大应用和开发。为了更进一步提高钛合金的应用范围及使用寿命，一般需要对钛合金进行表面处理，如镀镍、转化膜来达到延长寿命的目的，其中镍镀层(包括电镀镍层和化学镀镍层)因其具有良好的物理、化学性能，简单易操作性及较低的成本被广泛应用到钛合金表面处理工艺中。
·
目前，国内外对钢铁电镀或化学镀研究的较多，研究范围也比较广，涉及镀层耐磨性、耐蚀性、镀液稳定性等。但是钛合金不同于钢铁，因为钛金属活性大，在含氧介质中很快被氧化，表面形成一层致密的氧化膜，该氧化膜具有很高的化学稳定性，正是由于这层氧化膜的存在，阻碍了基体与金属镀层的紧密结合，从而影响镀层的结合力。目前钛合金电镀或化学镀前处理一般都要进行酸浸蚀和活化两步处理，工序比较复杂，而且需要配置大量的酸浸蚀液和活化液。
发明内容
本发明的目的是提供一种钛合金前处理方法，可以将已有技术前处理中使用酸浸蚀和活化两步法，简化为一步完成。本发明使用钛合金化学铣切废液对钛合金进行活化前处理，降低了操作复杂度及工序，节约成本。采用的技术方案是一种钛合金前处理方法第一步、打磨或喷砂处理除去钛合金表面氧化膜，然后进行冷水(20-30°C)洗。第二步、对钛合金进行除油。可采用的化学除油配方为
. 氧化钠(NaOH)30 50g/L
无水確酸钠(Na2CO3)25 30g/L
磷酸三纳(Na3PO4-12! I.'O)20~50g/L
硅酸钠(Na2SiO3)3~5g/L
水余S温度60~80°C时间It尽为Ih·第三步、热、冷水洗。热水(40_50°C的水)，冷水(20_30°C的水)。第四步、室温温度时对钛合金进行活化将钛合金浸入到钛合金化学铣切废液(废液的主要成分为氢氟酸2(T50ml/L，硝酸5(T80ml/L，十二烷基苯磺酸钠0. 1 0. 4g/L，氟钛酸钾2(Tl00g/L)中5 lOmin，(室温温度20_30°C )进行活化，完成后取出。所述的钛合金化学铣切废液中的物质的浓度氢氟酸浓度< 40%，65%<硝酸浓度< 68%，所述的百分数均为质量百分数。所述的钛合金化学铣切废液可从化学铣切车间直接取得。第五步、取出钛合金后迅速冷水(20_30°C的水)洗并转移至电镀槽或化学镀槽内，尽量减少活化处理后的钛合金冷水洗和在空气中滞留的时间以减少氧化膜的生成。电镀可采用的配方电镀镍配方及工艺如下硫酸镍(NiSO4.7H20)I80~250g/L
硫酸钠(Na2SO4)20 30 g/L
I!酸(H3BO3)30 35 g/L
硫酸镁(MgSQr7H20)30-40 g/L
pH值5 5,5
温度20 35 0C
薇0.8 1,5A/dm2
时间Ih该工艺可以采用不溶性阳极，例如铅板或石墨电极。 化学镀可采用的配方及工艺如下
硫酸镍(NiS04’6H20)25g/L
次磷酸她(NaH2PO2-H2O)26g/L
醱_ (CH3C00Na-3H20) 20g/L 乳酸(CHCh)31ml/L
柠檬酸(C6H8OrH2O)5g/L
碘化卿(KI)30mg/L
pH5.0
时间1.5h
fiJX85-95 0C5-1.钛合金化学镀时用洁净的铁丝或直流电(小于35V)诱发2 5s，钛合金表面产生大量气泡时取出铁丝或断电。5-2.配置镀液采用蒸馏水，以减少杂质的影响。5-3.施镀过程中，可以用洁净的压缩空气搅拌镀液。 第六步、冷水洗、干燥、检测。
所述的热水为40_50°C的水，冷水为20_30°C的水。在第一步中，打磨可采用砂纸，喷砂可采用喷砂机完成。在第二步中，除油可对钛合金整体进行除油处理，除油可采用本领域已知的除油配方、工艺条件和设备完成。在第三步中，热、冷水洗。热水(40_50°C)，冷水为20_30°C的水。前三步均为可采用本领域的已知技术，故不重复叙述。上述采用的电镀液配方、工艺条件和设备均可选用本领域已知的配方、工艺条件和设备完成。上述采用的化学镀液配方、工艺条件和设备均可选用本领域已知的配方、工艺条件和设备完成。·其优点在于本发明中方法可以将钛合金电镀或化学镀前处理(酸浸蚀和活化两步法)改为一步完成，降低了操作复杂度及工序；另外本发明直接采用钛合金化学铣切废液作为前处理活化液，不需要另行配置，直接取用自化学铣切车间废液即可，节约了成本。
具体实施例方式实施例I TC4钛合金电镀镍工艺流程如下打磨一冷水洗一除油一热、冷水洗一活化一冷水洗——电镀——冷水洗——干燥——检测镀层结合力。I.采用240-1500目砂纸(即经过粗磨至细磨)打磨试样表面除去表面的氧化膜，20°C的冷水洗。2.对试样化学除油槽液成分和工艺如下
氢氧化钠(NaOH)30g/L
无水碳酸钠(Na2CO3)25g/L
磷酸二钠《Na.;PCV12H20)20g/L
硅酸销(Na+2S〗'03)3g/L
水余.1
温度6CTC
时间除尽为止3.热、冷水洗先用40°C热水冲洗试样，以防止试样表面有残余除油液，随后用20°C的冷水洗。4.活化在20°C将试样放入钛合金化学铣切废液中进行活化，时间5min，取出。钛合金化学铣切废液主要成分，氢氟酸20ml/L，硝酸50ml/L，十二烷基苯磺酸钠0. lg/L，氟钛酸钾 20g/L。氢氟酸浓度30%，硝酸浓度65%，所述的百分数均为质量百分数。5.将上步经过处理的试样20°C的冷水洗后，进行电镀。电镀镍配方及工艺如下
硫酸镍(NiSO4.7H20)1M)g/L
硫酸钠(Na2SO4)20 g/L
I*酸(H3BO3)30 g/L·SI酸镁(MgSCV7H20)30 g/L
IJ-Tj. |HL^
JB rtpIflT1
电流密度0.8A/dm2
吋WIh该工艺采用不溶性阳极，铅板。6. 20°C的冷水洗，干燥。检测根据GB/T 5270-2005/IS0 2819:1980《金属基体上的金属覆盖层电沉积和化学沉积层附着强度试验方法评述》选用锉刀试验、热震试验检测镀层的结合力，测试显示镀层结合力良好，没有出现镀层开裂或脱落现象。实施例2 TC4钛合金化学镀Ni-P合金工艺流程如下打磨一冷水洗一除油一热、冷水洗一活化一冷水洗——化学镀——冷水洗——干燥——检测镀层结合力。I.对试样打磨采用240-1500目砂纸(即经过粗磨至细磨)打磨试样表面除去表面的氧化膜，25 °C的冷水洗。2.对试样化学除油氢氧化钠(NaOH)50g/L 无水碳酸钠(Na2CO3) 30g/L
磷酸三钠(Na3PO4.12H20)50g/L
硅酸纳(Na2SiO3)5g/L
水余温 Il 80°C
时_除尽为止3.热、冷水洗先用45°C热水冲洗试样，以防止试样表面有残余除油液，随后用25 °C的冷水洗。4.活化在25°C将试样放入钛合金化学铣切废液中进行活化，时间10min，取出。·钛合金化学铣切废液主要成分，氢氟酸50ml/L，硝酸80ml/L，十二烷基苯磺酸钠
0.4g/L，氟钛酸钾 100g/L。氢氟酸浓度40%，硝酸浓度68%，所述的百分数均为质量百分数。5.将上步经过处理的试样25°C冷水洗后，进行化学镀化学镀镍配方及工艺如下
ft酸镍(NiS04.6H20)25g/L
次磷酸钠(NaH2PO2.H2O)26g/L
醋酸铺(CH3COONa-SH2O)20g/L
乳酸(C3HhO3)3ImI/L
If檬酸(CfiH8OfH2O)5g/L
碘化钾(KI)30mg/L
nHI n
JL/JL JL v/
时_1.5h
温度WC5-1.钛合金化学镀时用洁净的铁丝诱发3s，钛合金表面产生大量气泡时取出铁丝。
5-2.配置镀液采用蒸馏水，以减少杂质的影响。5-3.施镀过程中，可以用洁净的压缩空气搅拌镀液。6. 25°C的冷水洗，干燥。根据GB/T 5270-2005/IS0 2819:1980《金属基体上的金属覆盖层电沉积和化学沉积层附着强度试验方法评述》选用锉刀试验、热震试验检测镀层的结合力，测试显示镀层结合力良好，没有出现镀层开裂或脱落现象。实施例3 TC4钛合金电镀镍工艺流程如下打磨一冷水洗一除油一热、冷水洗一活化一冷水洗——电镀——冷水洗——干燥——检测镀层结合力。I.打磨采用240-1500目砂纸(即经过粗磨至细磨)打磨试样表面除去表面的氧化·膜，30°C的冷水洗。2.化学除油
MMMM (NaOH)mgb
无水義酸納(Na2CO3)28g/L
磷酸三钠(Na3PO4-OH2O)30g/L
硅酸钠(Na2SiO;)4g/L
yk全 m'
/Jv不.MA
温.度WC 时间除尽为it3.热、冷水洗先用50°C热水冲洗试样，以防止试样表面有残余除油液，随后用冷水30°C洗。4.活化在30°C将试样放入钛合金化学铣切废液中，时间6min，取出。钛合金化学铣切废液主要成分，氢氟酸30ml/L，硝酸60ml/L，十二烷基苯磺酸钠
0.3g/L，氟钛酸钾 60g/L。氢氟酸浓度35%，硝酸浓度67%，所述的百分数均为质量百分数。5.将上步经过处理的试样30°C冷水洗后电镀镍配方及工艺如下硫酸镍(NiSO4.7H20)250g/L
硫酸钠(Na2SO4)30 g/L
砸酸(H3BO3)35 g/L
疏酸镁(MgS0r7H20)40 g/L
pH Ift5.5
温度356C
电流密度1.5 A/dm2
时间Ih·该工艺采用不溶性阳极，石墨电极。6. 30°C的冷水洗，干燥。检测根据GB/T 5270-2005/IS0 2819:1980《金属基体上的金属覆盖层电沉积
和化学沉积层附着强度试验方法评述》选用锉刀试验、热震试验检测镀层的结合力，测试
显示镀层结合力良好，没有出现镀层开裂或脱落现象。
权利要求
1.一种钛合金前处理方法 第一步、除去钛合金表面氧化膜，然后进行冷水洗； 第二步、对钛合金进行除油； 第三步、热、冷水洗；其特征在于 第四步、室温温度对钛合金进行活化将钛合金浸入到钛合金化学铣切废液进行活化，温度 20-30°C ； 所述的钛合金化学铣切废液中的物质的浓度氢氟酸浓度< 40%，65%<硝酸浓度< 68%，所述的百分数均为质量百分数； 钛合金化学铣切废液的主要成分为氢氟酸2(T50ml/L，硝酸5(T80ml/L，十二烷基苯磺酸钠 0. ro. 4g/L，氟钛酸钾 2(Tl00g/L。
2.根据权利要求I所述的一种钛合金前处理方法，其特征在于所述的热水温度40-500C，所述的冷水温度20-30°C。
3.根据权利要求I或2所述的一种钛合金前处理方法，其特征在于所述的的除油配方为 M氧化钠30 50g/L 无水碳酸钠25 30g/L 磷酸三钠20 50g/L 硅酸钠3~5g/L ,Pr** 7Kmm. &1>160 80 C 时间除尽为止。
全文摘要
一种钛合金前处理方法打磨或喷砂处理除去钛合金表面氧化膜，然后进行冷水洗。对钛合金进行除油。热、冷水洗。活化将钛合金浸入到钛合金化学铣切废液，废液的主要成分为氢氟酸 20~50ml/L，硝酸50~80ml/L，十二烷基苯磺酸钠0.1~0.4g/L，氟钛酸钾20~100g/L，中5~10min，20-30℃进行活化，完成后取出。其中的浓度氢氟酸浓度30％~40％，硝酸浓度65％~68％，所述的百分数均为质量百分数。本发明中方法可以将原前处理的酸浸蚀和活化两步法改为一步完成，降低了操作复杂度及工序。本发明直接采用钛合金化铣废液作为活化液不需要另行配置，直接取用自化铣车间废液即可，节约成本。
文档编号C23C18/18GK102787335SQ20121026898
公开日2012年11月21日 申请日期2012年7月31日 优先权日2012年7月31日
发明者孙杰, 张兴伟, 张罡 申请人:沈阳理工大学