专利名称：一种钛及钛合金表面微弧氧化时的局部遮盖方法
技术领域：
本发明属于微弧氧化技术领域，具体涉及一种钛及钛合金表面微弧氧化时的局部遮盖方法。
背景技术：
钛及钛合金经微弧氧化后使表面的耐磨性、硬度、生物相容性等得到提高，在航空、航天、医用等领域取得了广泛应用。目前，有色金属制品表面微弧氧化过程中，不需要微弧氧化的部位同时被氧化，能源消耗较大，微弧氧化效率低。申请号为200510057407. 9的发明专利公开了采用成型的屏蔽物件填充或覆盖在制品不必作微弧氧化处理的部位，微弧氧化结束后取下屏蔽物件，从而通过屏蔽不需要微弧氧化的部位来提高微弧氧化效率，降低能耗。但该方法需要制作与微弧氧化制品相配合的特殊的屏蔽物件，并且对不同的制品需要使用不同的屏蔽物件，成本高，工艺复杂，对复杂几何结构的制品无法适用。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供一种工艺简单、 易操作、成本低的钛及钛合金表面微弧氧化时的局部遮盖方法。该方法适用于各种复杂几何结构钛及钛合金制品表面局部微弧氧化层的制备。为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是一种钛及钛合金表面微弧氧化时的局部遮盖方法，其特征在于，该方法包括以下步骤步骤一、将钛或钛合金不需要微弧氧化的部位在常温下用密封胶遮盖，然后进行常规微弧氧化；步骤二、将步骤一中经微弧氧化后的钛或钛合金上的密封胶刮掉，然后在温度为 300°C 600°C的条件下保温5min 60min ；步骤三、用压缩空气将步骤二中保温后的钛或钛合金上的残余密封胶吹掉，然后将钛或钛合金清洗干净，得到特定部位无微弧氧化层的钛或钛合金制品。上述的一种钛及钛合金表面微弧氧化时的局部遮盖方法，步骤一中所述密封胶为耐温温度不大于280°C的室温硫化硅橡胶。上述的一种钛及钛合金表面微弧氧化时的局部遮盖方法，步骤三中所述钛或钛合金的清洗方法为将钛或钛合金用酸洗液浸泡Irnin 3min，然后用清水漂洗，重复浸泡和漂洗后将钛或钛合金依次用水和无水乙醇超声清洗。上述的一种钛及钛合金表面微弧氧化时的局部遮盖方法，所述酸洗液为氢氟酸、 硝酸和水按照1 4 5 5的体积比混合的混合溶液；所述氢氟酸的质量浓度为40%， 硝酸的质量浓度为65% 68%。本发明与现有技术相比具有以下优点1、本发明工艺简单、易操作、成本低，适用于各种复杂几何结构钛及钛合金制品表面局部微弧氧化层的制备。2、本发明不需要加工专用的屏蔽件、工具等，通过密封胶将钛及钛合金制品局部屏蔽从而减少微弧氧化的面积，降低能耗；同时，在钛及钛合金制品形状、尺寸等参数不变的情况下，相同的微弧氧化技术参数下可以处理更多的钛及钛合金制品，显著提高了微弧氧化的效率。3、本发明采用密封胶遮盖钛及钛合金制品不需要微弧氧化的部位表面，由于密封胶具有较高的粘性，在常温下可粘附在钛及钛合金制品表面，而且室温硫化硅橡胶密封胶对酸、碱都具有一定耐受性，在随钛及钛合金制品浸入电解液后不会变质失效；当需遮盖的部位结构特殊(如沟槽、孔径等)，可利用针头等细径管材加压后填充至特定部位及结构， 甚至对于异形孔等也可将针头等弯曲而填充，适用于各种结构、形状的钛及钛合金。下面结合附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
图1为本发明实施例1的Ti-25Nb-3&-3Mo-2Sn钛合金医用制品的结构示意图。图2为本发明实施例2的TC4钛合金医用制品的结构示意图。图3为本发明实施例3的TA2钛合金板材微弧氧化后的微弧氧化部位和屏蔽部位的边界扫描电镜图。图4为本发明实施例3的TA2钛合金板材微弧氧化后的屏蔽部位的EDS能谱图。附图标记说明1-球窝；2-球头；3-屏蔽部位一；4-屏蔽部位二； 5-微弧氧化部位； 6-通孔一；7-通孔二。
具体实施方式
实施例1如图1所示的Ti-25Nb-3&-3Mo-2Sn钛合金医用制品，球头2装入球窝1后，球窝 1接缝处用激光焊合，球头2不能再脱出，要对球头2及球窝1配合部分进行屏蔽，具体方法如下步骤一、将钛合金医用制品，经脱脂、清洗后，用医用注射器将耐温温度不大于 2800C的室温硫化硅橡胶吸入，卡上针头将室温硫化硅橡胶注入球头2与球窝1之间的空隙内，由里至外逐渐填满，使得室温硫化硅橡胶遮盖球头2与球窝1之间的空隙；然后将遮盖后的钛合金医用制品进行常规微弧氧化；步骤二、用前端为钩状的PVC细棒将步骤一中微弧氧化后的钛合金医用制品的球头2与球窝1之间的大部分室温硫化硅橡胶钩出；然后将钛合金医用制品在温度为550°C 的条件下保温20min ；步骤三、用0. 9MPa的压缩空气将步骤二中保温后的钛合金医用制品球头2与球窝 1之间的残余室温硫化硅橡胶吹净，然后将酸洗液用针头注入球头2与球窝1之间，3min后用针头向球头2与球窝1之间注射清水漂洗，重复注射酸洗液和清水两次，最后将钛合金医用制品依次用清水和无水乙醇超声清洗各lOmin，压缩空气吹干，包装，得到特定部位无微
4弧氧化层的Ti-25Nb-3&-3Mo-2Sn钛合金医用制品；所述酸洗液为质量浓度为40%的氢氟酸、质量浓度为65% 68%的硝酸和水按1 5 5的比例混合而成。实施例2如图2所示的TC4钛合金医用制品，对微弧氧化部位5外的两端屏蔽部位一 3、屏蔽部位二 4、通孔一 6和通孔二 7进行屏蔽，具体方法如下步骤一、将TC4钛合金医用制品，经脱脂、清洗后，用密封胶铝袋及表面的锥形头， 通过挤压铝袋将耐温温度不大于280°C的室温硫化硅橡胶注入TC4钛合金制品的通孔一 6 和通孔二 7内，然后向屏蔽部位一 3和屏蔽部位二 4表面涂覆耐温温度不大于280°C的室温硫化硅橡胶，使得通孔一 6、通孔二 7、屏蔽部位一 3和屏蔽部位二 4均被室温硫化硅橡胶遮盖，然后对遮盖后的TC4钛合金医用制品进行常规微弧氧化；步骤二、用片状的PVC将步骤一中微弧氧化后的TC4钛合金医用制品屏蔽部位一 3 和屏蔽部位二 4表面的大部分室温硫化硅橡胶刮掉，并用PVC棒将通孔一 6和通孔二 7内的室温硫化硅橡胶顶出；然后将TC4钛合金医用制品在温度为600°C的条件下保温5min ；步骤三、用0.5MI^的压缩空气将步骤二中保温后的TC4钛合金医用制品上的残余胶吹净；将TC4钛合金医用制品的一端浸泡在酸洗液中反应:3min后用清水漂洗，然后将另一端浸入酸洗液中反应:3min后用清水漂洗；重复上述的酸洗和清洗的过程两次后将TC4钛合金医用制品依次用清水和无水乙醇超声清洗各lOmin，压缩空气吹干、包装，得到特定部位无微弧氧化层的TC4钛合金医用制品；所述酸洗液为质量浓度为40%的氢氟酸、质量浓度为65% 68%的硝酸和水按1 4 5的比例混合而成。实施例3对TA2钛合金板材上的两个近圆形区域进行屏蔽，具体方法如下步骤一、将TA2钛合金板材经脱脂、清洗后，用密封胶铝袋及表面的锥形头，通过挤压铝袋将耐温温度不大于280°C的室温硫化硅橡胶遮盖在中心两个近圆形区域表面；然后对遮盖后的TA2钛合金板材进行常规微弧氧化；步骤二、用PVC板将步骤一中微弧氧化后的TA2钛合金板材上的大部分室温硫化硅橡胶刮掉，然后将TA2钛合金板材在温度为300°C的条件下保温60min ；步骤三、用0. 5MPa的压缩空气将步骤二中保温后的TA2钛合金板材表面的残余胶吹净；然后将TA2钛合金板材浸入酸洗液中酸洗lmin，接着将TA2钛合金板材用清水漂洗，最后将TA2钛合金板材用清水和无水乙醇超声清洗各15min，压缩空气吹干，得到特定部位无微弧氧化层的TA2钛合金板材；所述酸洗液为质量浓度为40%的氢氟酸、质量浓度为65% 68%的硝酸和水按1 4. 5 5的比例混合而成。对本实施例微弧氧化后的TA2钛合金板材进行扫描电镜观测，结果见图3，从图中可以看出，微弧氧化层与屏蔽部位的界线清晰，酸洗后微弧氧化层表面并未明显腐蚀，在屏蔽部位去除密封胶后并未有密封胶的残余。对微弧氧化后的TA2钛合金板材的屏蔽部位进行EDS能谱分析，结果见图4，从图中可以看出，屏蔽部位处理后未见到C、0等成分，只有Ti 成分，说明密封胶未与纯钛基体发生反应。本发明不需要加工专用的屏蔽件、工具等，通过密封胶将钛及钛合金制品局部屏蔽从而减少微弧氧化的面积，降低能耗；同时，在钛及钛合金制品形状、尺寸等参数不变的情况下，相同的微弧氧化技术参数下可以处理更多的钛及钛合金制品，显著提高了微弧氧化的效率。本发明利用微弧氧化过程中钛及钛合金件存在的发热现象(在电解液的循环冷却下温度不会上升过快)，使粘附在钛及钛合金制品表面的密封胶粘度变大并呈现一定的固化倾向，更有利于在微弧氧化后用较软的塑料铲、棒等将大部分胶刮掉或沟出，但在钛及钛合金制品表面仍残存一部分密封胶。密封胶在超过它的耐受温度(室温硫化硅橡胶密封胶为280°C )后会逐渐由凝胶状态硬化，最终变为粉末，利用这一特性，将表面仍残余部分密封胶的钛及钛合金制品在高于密封胶耐受温度范围内进行保温热处理一定时间使密封胶硬化，然后利用压缩空气将残余密封胶吹净，由于密封胶主要成分为有机物在600°C以下一般不会与钛进行反应，但在热处理过程中未微弧氧化处理部分的基体存在一定氧化，利用冊、顯03和水的混合物漂洗后，由于微弧氧化层较厚酸蚀起动过程长，未微弧氧化部位表面保温处理过程中的氧化层较薄酸蚀起动过程短，可利用这两种氧化层的酸蚀起动时间差洗掉未微弧氧化部位保温处理过程中形成的氧化层。以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明做任何限制，凡是根据发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。
权利要求
1.一种钛及钛合金表面微弧氧化时的局部遮盖方法，其特征在于，该方法包括以下步骤步骤一、将钛或钛合金不需要微弧氧化的部位在常温下用密封胶遮盖，然后进行常规微弧氧化；步骤二、将步骤一中经微弧氧化后的钛或钛合金上的密封胶刮掉，然后在温度为 300°C 600°C的条件下保温5min 60min ；步骤三、用压缩空气将步骤二中保温后的钛或钛合金上的残余密封胶吹掉，然后将钛或钛合金清洗干净，得到特定部位无微弧氧化层的钛或钛合金制品。
2.根据权利要求1所述的一种钛及钛合金表面微弧氧化时的局部遮盖方法，其特征在于，步骤一中所述密封胶为耐温温度不大于^(TC的室温硫化硅橡胶。
3.根据权利要求1所述的一种钛及钛合金表面微弧氧化时的局部遮盖方法，其特征在于，步骤三中所述钛或钛合金的清洗方法为将钛或钛合金用酸洗液浸泡Imin 3min，然后用清水漂洗，重复浸泡和漂洗后将钛或钛合金依次用水和无水乙醇超声清洗。
4.根据权利要求3所述的一种钛及钛合金表面微弧氧化时的局部遮盖方法，其特征在于，所述酸洗液为氢氟酸、硝酸和水按照1 4 5 5的体积比混合的混合溶液；所述氢氟酸的质量浓度为40%，硝酸的质量浓度为65% 68%。
全文摘要
本发明公开了一种钛及钛合金表面微弧氧化时的局部遮盖方法，该方法为一、将钛或钛合金不需要微弧氧化的部位在常温下用密封胶遮盖，然后进行常规微弧氧化；二、将钛或钛合金上的密封胶刮掉，然后在温度为300℃～600℃的条件下保温；三、用压缩空气将残余密封胶吹掉，清洗干净，得到特定部位无微弧氧化层的钛或钛合金制品。本发明工艺简单、易操作、成本低，适用于各种复杂几何结构钛及钛合金制品表面局部微弧氧化层的制备，不需要加工专用的屏蔽件、工具等，通过密封胶将钛及钛合金制品局部屏蔽从而减少微弧氧化的面积，降低能耗；同时，相同的微弧氧化技术参数下可以处理更多的钛及钛合金制品，显著提高了微弧氧化的效率。
文档编号C25D5/02GK102492969SQ201110393389
公开日2012年6月13日 申请日期2011年12月1日 优先权日2011年12月1日
发明者于振涛, 余森, 刘春潮, 牛金龙, 袁思波, 贺新杰, 韩建业 申请人:西北有色金属研究院