一种添加氟化物的乙二醇溶液中钛铝合金阳极氧化的方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于金属材料高温抗氧化领域，具体涉及一种添加氣化物的己二醇溶液中 铁铅合金阳极氧化的方法，用于铁铅合金抗高温氧化。 技术背景
[0002] 铁铅合金具有密度低、比强度高、弹性模量高、高温抗蠕变能力好等优点，是一种 极具应用前景的高温材料，被应用于航空发动机高压压风机和润轮叶片等高温零部件。然 而，铁铅合金的实际使用温度被限制在750-80(TC，由于在更高温度下，铁和铅与氧的亲和 能力差不多，合金表面形成的是Ti〇2和Al2〇3混合层，氧化膜的生长速率很快，容易发生剥 落。
[0003] 为了克服W上问题，国内外学者采用了合金化、离子注入法、表面涂层和阳极氧化 等方法改性来提高铁铅合金的使用温度。其中，阳极氧化法是一种控制阳极氧化参数制备 结构和性能不同阳极氧化膜的方法，氧化膜由基体原位生长出来，与基体结合力好。然而， 国内外对于铁铅合金阳极氧化提高高温抗氧化性的报道非常少，常见的只有磯酸体系，制 备获得的阳极氧化膜的使用温度也只限制在80(TC。因此，需要开发出新的阳极氧化体系， 提高铁铅合金在更高温度下的抗氧化性能。己二醇是一种常见的有机溶剂，由于其良好的 溶解性，可W添加少量其他物质用于电化学相关研究；同时低廉的成本使其在工业应用上 也有广阔的前景。铁是比较稳定的金属，然而氣化物对金属铁具有腐蚀作用，添加氣化物的 己二醇溶液常被用于制备Ti化纳米管。因此，利用氣化物对铁的腐蚀作用，通过在添加氣 化物的己二醇溶液中阳极氧化的方法可W在铁铅合金表面制备一层Ti含量少Al含量多的 氧化膜，在高温氧化时表面形成连续致密的氧化铅薄膜，阻碍基体的进一步氧化；同时由于 氣离子在电化学阳极氧化中有自组装作用，形成的氧化膜相对于表面涂层技术比较均匀， 在高温氧化时不容易造成局部开裂。研究和实现添加氣化物的己二醇溶液中阳极氧化提高 铁铅合金高温抗氧化性能对于铁铅合金在航空工业的应用具有重要意义。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的在于提供一种添加氣化物的己二醇溶液中铁铅合金阳极氧化的方 法，阳极氧化后在表面形成富Al层，提高铁铅合金在IOOCTC高温下的抗氧化性能。
[0005] 本发明采用的技术方案是：
[0006] -种添加氣化物的己二醇溶液中铁铅合金阳极氧化的方法，所述方法为：
[0007] W打磨清洗后的铁铅合金试样作为阳极，W石墨或笛片为对电极，在电解液中采 用恒压模式阳极氧化，所述电解液的成分为下列之一：含有质量分数0. 1-10%氣化物的 己二醇溶液、含有质量分数0. 1-10%氣化物和质量分数0?15%水的己二醇溶液；所述 阳极和对电极的间距控制在1-lOcm，氧化电压为2-60V，阳极氧化时电解液的温度保持在 5-5(TC，氧化时间0.l-20h;阳极氧化结束后取出氧化后试样，用无水己醇超声清洗、吹干， 制得阳极氧化处理后的铁铅合金。
[0008] 所述氣化物为氣化轴、氣化馈、氣化钟、氨氣酸、氣化巧、氣氨酸钟中的一种或者两 种W上的混合，优选氣化馈或氣化巧。
[0009] 所述氧化电压优选15?60V，更优选30?60V。
[0010] 所述氧化时间优选1?20h。
[0011] 所述阳极和对电极的间距优选2. 5cm。
[0012] 各种常规铁铅合金均可适用于本发明，较为优选的，本发明所述的铁铅合金为： Ti-IOAl、Ti-20A1、Ti-SOAl、Ti-90A1、Ti-70A1、Ti-SOAl或Ti-30A1，更优选为Ti-70A1、 Ti-SOAl或Ti-30A1。
[0013] 所述阳极氧化时电解液的温度优选25°C。
[0014] 所述含有质量分数0. 1-10%氣化物和质量分数0?15%水的己二醇溶液中，水的 质量分数为0?15%，其中的0代表无限接近于0但不为0。
[0015] 所述电解液优选为下列之一；含有质量分数0. 5?10%氣化物的己二醇溶液、含 有质量分数0. 5?10%氣化物和质量分数1?15%水的己二醇溶液。
[0016] 所述电解液更优选为下列之一；含有质量分数0. 5?5%氣化物的己二醇溶液、含 有质量分数0. 5?5%氣化物和质量分数1?15%水的己二醇溶液。
[0017] 本发明所述打磨清洗后的铁铅合金试样一般将铁铅合金试样按照W下步骤进行 打磨、清洗后得到：首先用砂纸将铁铅合金试样打磨至镜面，然后用廳有无水己醇的脱脂棉 擦洗，在丙丽中超声清洗后热风吹干，制得打磨清洗后的铁铅合金试样。该是本领域公知的 打磨、清洗方法。
[0018] 所用的砂纸优选为60目铁砂纸。
[0019] 本发明制得的阳极氧化处理后的铁铅合金具有良好的抗氧化性能，可用于铁铅合 金抗高温氧化。
[0020] 本发明的有益效果是：本发明解决了铁铅合金高温抗氧化性差的技术难题，使用 添加氣化物的己二醇溶液中阳极氧化的方法，在铁铅合金表面制备了一层均匀的氧化膜。 由于氧化膜是原位生长的，与基体结合力好，而且制备工艺简单、成本低、操作方便、效率 高、易于实现，在IOOOC高温氧化下具有良好的抗氧化性能。
【附图说明】
[0021] 图1为未阳极氧化处理的铁铅合金试样和阳极氧化处理后铁铅合金试样的在 IOOCTC恒温氧化时单位面积的增重随时间变化的动力学曲线图，图1中，曲线1为未经阳极 氧化处理的铁铅合金试样，曲线2为含质量分数为0. 5%氣化馈的己二醇溶液中60V阳极氧 化Ih的铁铅合金试样。
【具体实施方式】
[0022] 下面W具体实施例来对本发明技术方案作进一步说明，但本发明的保护范围不限 于此。
[0023] 本发明实施例中铁铅合金试样先进行打磨、清洗；首先用60目的铁砂纸将铁铅合 金试样打磨至镜面，然后用廳有无水己醇的脱脂棉擦洗，在丙丽中超声清洗3min，最后用热 风吹干，制得打磨清洗后的铁铅合金试样。用于W下实施例中。
[0024] 并W此打磨清洗后的铁铅合金试样作为未阳极氧化处理的铁铅合金试样，采用 IOOCTC恒温氧化10化，其单位面积的增重随时间变化的动力学曲线如图1中曲线1所示。 10化的增重数据如实施例1中表1所示。
[0025] 实施例1
[0026] 打磨清洗好的铁铅合金试样（Ti-SOAl)作为阳极，石墨电极作为对电极，电极间 的间距为2. 5cm，采用恒压模式阳极氧化，使用的阳极氧化电解液为含质量分数为0. 5%氣 化馈的己二醇溶液，电压设置为30V，温度使用水浴加热控制在25C，阳极氧化比后取出试 样用无水己醇超声清洗3min，热风吹干。采用IOOCTC恒温氧化10化后单位面积的增重来 评估其高温抗氧化性能，具体结果如表1。
[0027] 表1未阳极氧化处理和阳极氧化试样实验结果
[0028]
【主权项】
1. 一种添加氣化物的己二醇溶液中铁铅合金阳极氧化的方法，其特征在于所述方法 为： W打磨清洗后的铁铅合金试样作为阳极，W石墨或笛片为对电极，在电解液中采用恒 压模式阳极氧化，所述电解液的成分为下列之一；含有质量分数0. 1-10%氣化物的己二醇 溶液、含有质量分数0. 1-10%氣化物和质量分数0?15%水的己二醇溶液；所述阳极和对 电极的间距控制在1-lOcm，氧化电压为2-60V，阳极氧化时电解液的温度保持在5-5(TC，氧 化时间0. l-20h;阳极氧化结束后取出氧化后试样，用无水己醇超声清洗、吹干，制得阳极 氧化处理后的铁铅合金。
2. 如权利要求1所述的方法，其特征在于所述氣化物为氣化轴、氣化馈、氣化钟、氨氣 酸、氣化巧、氣氨酸钟中的一种或者两种W上的混合。
3. 如权利要求1所述的方法，其特征在于所述氣化物为氣化馈或氣化巧。
4. 如权利要求1所述的方法，其特征在于所述氧化电压为15?60V。
5. 如权利要求1所述的方法，其特征在于所述氧化时间为1?20h。
6. 如权利要求1所述的方法，其特征在于所述电解液为下列之一；含有质量分数 0. 5?10%氣化物的己二醇溶液、含有质量分数0. 5?10%氣化物和质量分数1?15%水 的己二醇溶液。
7. 如权利要求1所述的方法，其特征在于所述的铁铅合金为；Ti-70A1、Ti-50A1或 Ti-30A1。
8. 如权利要求1所述的方法，其特征在于所述阳极氧化时电解液的温度为25°C。
【专利摘要】本发明公开了一种添加氟化物的乙二醇溶液中钛铝合金阳极氧化的方法，以打磨清洗后的钛铝合金试样作为阳极，以石墨或铂片为对电极，在电解液中采用恒压模式阳极氧化，电解液的成分为下列之一：含有质量分数0.1-10％氟化物的乙二醇溶液、含有质量分数0.1-10％氟化物和质量分数0～15％水的乙二醇溶液；阳极和对电极的间距控制在1-10cm，氧化电压为2-60V，电解液的温度5-50℃，氧化时间0.1-20h；阳极氧化结束后取出氧化后试样，清洗、吹干，制得阳极氧化处理后的钛铝合金。本发明在钛铝合金表面制备了一层均匀的氧化膜，与基体结合力好，制备工艺简单、成本低、操作方便、效率高、易于实现，在1000℃高温氧化下具有良好的抗氧化性能。
【IPC分类】C25D11-06, C25D11-26
【公开号】CN104532321
【申请号】CN201410798497
【发明人】曹华珍, 莫敏华, 林均品, 郑国渠, 伍廉奎
【申请人】浙江工业大学, 北京科技大学
【公开日】2015年4月22日
【申请日】2014年12月19日