專利名稱：一種采用氫化處理作為鈦合金化學鍍鎳前處理方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種采用氫化處理作為鈦合金化學鍍鎳前處理方法，屬于一種鈦合金化學鍍鎳前的處理方法。
背景技術：
鈦合金具有密度小、比強度高、耐蝕性和熱穩(wěn)定性好等優(yōu)點外，還可再500 600°C高溫下長期工作而不喪失其原有的機械性能，它不僅在航空發(fā)動機上取代了鋁合金、 鎂合金及鋼構件，而且在其他領域獲得大量應用。但鈦及鈦合金耐磨性、導電導熱性、可焊性能并不十分理想，限制了其應用范圍。為了使鈦合金更廣泛用于航空工業(yè)中，表面鍍覆處理顯得格外重要。在鈦合金表面鍍鎳，可以提高鈦合金的耐磨性和耐腐蝕性，增加零件的使用壽命，使其更能適用于航空航天領域。鈦合金的傳統(tǒng)表面處理工藝包括化學蝕刻、重鉻酸鹽活化、沖擊鍍電鍍鎳。電鍍時電流的邊緣放電效應，使得弓箭邊緣鍍層加厚，不適用與尺寸要求嚴格的精密零件，且鍍鎳層暗淡無光，附著性不良。為了克服傳統(tǒng)工藝的特點，人們研究除在鈦合金上化學鍍鎳， 為了進一步提高鈦合金的應用范圍及使用壽命，常常要對鈦合金進行表面處理，如鍍鉻、化學鍍鎳、功能轉化膜等，其中在鈦基表面化學鍍鎳，還能賦予鈦基表面特殊的物化性能，比如提高鈦基硬度、耐磨性等。由于鈦合金表面有一層新德氧化膜。嚴重影響了鈦件表面的導電性和化學活性，若再其表面直接施鍍金屬層是相當困難的。及時經(jīng)除油、浸蝕除去膜層， 新鮮表面暴露在空氣中，很快又被氧化形成一層新的氧化層。由于鈦合金表面的氧化膜具有很高的化學穩(wěn)定性，嚴重影響了鈦合金表面的導電性和化學活化，給施鍍帶來很大的困難，而且施鍍的鍍層與基體結合力差，滲氫嚴重，所以必須在施鍍之前進行活化處理。目前， 大多數(shù)鈦合金表面的鍍層工藝均采只采用適當?shù)腻兦盎罨幚恚龠M行鍍后擴散熱處理， 使鍍層與基體之間形成擴散層來提高其結合力。

發(fā)明內容
本發(fā)明要解決的技術問題是提供一種采用氫化處理作為鈦合金化學鍍鎳前處理方法，該方法利用氫化處理溶液在鈦合金零件表面生成一種氫化物膜為主的活性表面，作為鈦合金表面化學鍍鎳前的中間過渡層，從而使化學鍍鎳層易于沉積，并且可以增加鍍層與基體的結合力、硬度高、耐腐蝕等優(yōu)越的性能。為解決以上問題，本發(fā)明的具體技術方案如下一種采用氫化處理作為鈦合金化學鍍鎳前處理方法，其特征在于包括以下步驟
1)化學除油將氫氧化鈉6(T80g/L、碳酸鈉3(T50g/L、磷酸三鈉3(T50g/L和硅酸鈉 l(T30g/L配制成化學除油溶液，溫度在75、5°C，將零件進行表面除油，除盡為止，除油后整個領進表面親水，無水珠和無浸潤處，則認為除油合格；
2)氫化處理將濃度為36%的鹽酸350ml/L和濃度為98%的硫酸650ml/L混合后配制成氫化處理溶液，待溶液溫度降至室溫時，將零件放入溶液中處理6(Γ90分鐘；3)化學鍍鎳將硫化鎳30g/L、次亞磷酸鈉10 g/L、醋酸鈉10 g/L、碘化鉀0. 08、. 1 g/L、順丁烯二酸酐1. 5 2 g/L配制成化學鍍鎳液，調節(jié)PH值為4. 5 5. 0，溫度為85 95°C， 然后將鈦合金放入其中6(Γ90分鐘；
4)熱處理爐溫325°C，保溫1.5小時，隨爐冷卻。在所述的步驟1和步驟2之間增加活化步驟將濃度為36%的鹽酸4(T50ml/L、濃度為40%的氫氟酸25 30ml/L混合配制成活化溶液，零件在其中活化沖洗時間3(T4k，溫度為室溫；同時將所述的步驟2中得氫化處理溶液更改為濃度為36%的鹽酸750ml/L和濃度為98%的硫酸250ml/L混合后配制而成。該采用氫化處理作為鈦合金化學鍍鎳前處理方法即適用于TC6鈦合金，也適用于 TCl和TC2鈦合金，采用上述步驟能再鈦合金表面上得到結合力強、硬度高、耐蝕性能優(yōu)越的化學鍍鎳膜層。根據(jù)GB/T5270鍍層結合力測試方法，鈦合金微弧氧化后的化學鍍鎳膜層在做劃格法測量時實驗表明，鍍鎳膜膜層完整，無任何剝落和起皮現(xiàn)象。
具體實施例方式實施例一
一種采用氫化處理作為TC6鈦合金化學鍍鎳前處理方法，包括以下步驟
1)化學除油
氫氧化鈉(NaOH)60g/L
碳酸鈉(Na2CO3)30g/L
磷酸三鈉(Na3PO4 · 12H20)30g/L
硅酸鈉(Na2SiO3)10g/L
配制成化學除油溶液，溫度在75°C，將零件進行表面除油，除盡為止，除油后整個領進表面親水，無水珠和無浸潤處，則認為除油合格；
2)氫化處理氫化處理可以在零件的表面生成一種氫化物膜為主的活性表面，作為鈦合金表面化學鍍鎳前的中間過渡層，從而使化學鍍鎳層易于沉積。氫化處理的基本參數(shù)為 將濃度為36%的鹽酸350ml/L和濃度為98%的硫酸650ml/L混合后配制成氫化處理溶液， 待溶液溫度降至室溫時，將零件放入溶液中處理60分鐘；
3)化學鍍鎳在鈦合金上化學鍍鎳，可以提高鈦合金的耐磨性和耐蝕性，增加零件的使用壽命，使其更能適用于航天領域。化學鍍鎳的基本參數(shù)為將硫化鎳30 g/L、次亞磷酸鈉10 g/L、醋酸鈉10 g/L、碘化鉀0.08 g/L、順丁烯二酸酐1. 5 g/L配制成化學鍍鎳液，調節(jié)PH值為4. 5，溫度為85 °C，然后將鈦合金放入其中60分鐘；
4)熱處理爐溫325°C，保溫1.5小時，隨爐冷卻。熱處理可以提高化學鍍鎳層的硬度。
實施例二
一種采用氫化處理作為TC6鈦合金化學鍍鎳前處理方法，包括以下步驟
1)化學除油
氫氧化鈉(NaOH)80g/L
碳酸鈉(Na2CO3)50g/L
磷酸三鈉(Na3PO4 · 12H20)50g/L
硅酸鈉(Na2SiO3)30g/L配制成化學除油溶液，溫度在95°C，將零件進行表面除油，除盡為止，除油后整個領進表面親水，無水珠和無浸潤處，則認為除油合格；
2)氫化處理氫化處理可以在零件的表面生成一種氫化物膜為主的活性表面，作為鈦合金表面化學鍍鎳前的中間過渡層，從而使化學鍍鎳層易于沉積。氫化處理的基本參數(shù)為 將濃度為36%的鹽酸350ml/L和濃度為98%的硫酸650ml/L混合后配制成氫化處理溶液， 待溶液溫度降至室溫時，將零件放入溶液中處理90分鐘；
3)化學鍍鎳在鈦合金上化學鍍鎳，可以提高鈦合金的耐磨性和耐蝕性，增加零件的使用壽命，使其更能適用于航天領域。化學鍍鎳的基本參數(shù)為將硫化鎳30 g/L、次亞磷酸鈉 10 g/L、醋酸鈉10 g/L、碘化鉀0.1 g/L、順丁烯二酸酐2 g/L配制成化學鍍鎳液，調節(jié)PH 值為5. 0，溫度為95°C，然后將鈦合金放入其中90分鐘；
4)熱處理爐溫325°C，保溫1.5小時，隨爐冷卻。熱處理可以提高化學鍍鎳層的硬度。
實施例三
一種采用氫化處理作為TC6鈦合金化學鍍鎳前處理方法，包括以下步驟
1)化學除油
氫氧化鈉(NaOH)75g/L
碳酸鈉(Na2CO3)40g/L
磷酸三鈉(Na3PO4 · 12H20)40g/L
硅酸鈉(Na2SiO3)20g/L
配制成化學除油溶液，溫度在80°C，將零件進行表面除油，除盡為止，除油后整個領進表面親水，無水珠和無浸潤處，則認為除油合格；
2)氫化處理氫化處理可以在零件的表面生成一種氫化物膜為主的活性表面，作為鈦合金表面化學鍍鎳前的中間過渡層，從而使化學鍍鎳層易于沉積。氫化處理的基本參數(shù)為 將濃度為36%的鹽酸350ml/L和濃度為98%的硫酸650ml/L混合后配制成氫化處理溶液， 待溶液溫度降至室溫時，將零件放入溶液中處理70分鐘；
3)化學鍍鎳在鈦合金上化學鍍鎳，可以提高鈦合金的耐磨性和耐蝕性，增加零件的使用壽命，使其更能適用于航天領域。化學鍍鎳的基本參數(shù)為將硫化鎳30 g/L、次亞磷酸鈉10 g/L、醋酸鈉10 g/L、碘化鉀0.09 g/L、順丁烯二酸酐1.8g/L配制成化學鍍鎳液，調節(jié) PH值為4. 8，溫度為90°C，然后將鈦合金放入其中70分鐘；
4)熱處理爐溫325°C，保溫1.5小時，隨爐冷卻。熱處理可以提高化學鍍鎳層的硬度。
實施例四
一種采用氫化處理作為TCi鈦合金化學鍍鎳前處理方法，包括以下步驟
1)化學除油
氫氧化鈉(NaOH)70g/L
碳酸鈉(Na2CO3)40g/L
磷酸三鈉(Na3PO4 · 12H20)40g/L
硅酸鈉(Na2SiO3)20g/L
配制成化學除油溶液，溫度在80°C，將零件進行表面除油，除盡為止，除油后整個領進表面親水，無水珠和無浸潤處，則認為除油合格；
2)活化活化使鈦合金材料表面氧化膜溶解，為氫化處理提供了良好的活化表面。活化工藝參數(shù)為將濃度為36%的鹽酸45ml/L、濃度為40%的氫氟酸^ml/L混合配制成活化溶液，零件在其中活化沖洗時間35s，溫度為室溫；
3)氫化處理氫化處理可以在零件的表面生成一種氫化物膜為主的活性表面，作為鈦合金表面化學鍍鎳前的中間過渡層，從而使化學鍍鎳層易于沉積。氫化處理的基本參數(shù)為 將濃度為36%的鹽酸750ml/L和濃度為98%的硫酸250ml/L混合后配制成氫化處理溶液， 待溶液溫度降至室溫時，將零件放入溶液中處理70分鐘；
4)化學鍍鎳在鈦合金上化學鍍鎳，可以提高鈦合金的耐磨性和耐蝕性，增加零件的使用壽命，使其更能適用于航天領域。化學鍍鎳的基本參數(shù)為將硫化鎳30 g/L、次亞磷酸鈉 10 g/L、醋酸鈉10 g/L、碘化鉀0.09 g/L、順丁烯二酸酐1.8 g/L配制成化學鍍鎳液，調節(jié) PH值為4. 8，溫度為90°C，然后將鈦合金放入其中70分鐘；
5)熱處理爐溫325°C，保溫1.5小時，隨爐冷卻。熱處理可以提高化學鍍鎳層的硬度。
實施例五
一種采用氫化處理作為TC2鈦合金化學鍍鎳前處理方法，包括以下步驟
1)化學除油
氫氧化鈉(NaOH)60g/L
碳酸鈉(Na2CO3)30g/L
磷酸三鈉(Na3PO4 · 12H20)30g/L
硅酸鈉(Na2SiO3)10g/L
配制成化學除油溶液，溫度在75°C，將零件進行表面除油，除盡為止，除油后整個領進表面親水，無水珠和無浸潤處，則認為除油合格；
2)活化活化使鈦合金材料表面氧化膜溶解，為氫化處理提供了良好的活化表面。活化工藝參數(shù)為將濃度為36%的鹽酸40ml/L、濃度為40%的氫氟酸25ml/L混合配制成活化溶液，零件在其中活化沖洗時間30s，溫度為室溫；
3)氫化處理氫化處理可以在零件的表面生成一種氫化物膜為主的活性表面，作為鈦合金表面化學鍍鎳前的中間過渡層，從而使化學鍍鎳層易于沉積。氫化處理的基本參數(shù)為 將濃度為36%的鹽酸750ml/L和濃度為98%的硫酸250ml/L混合后配制成氫化處理溶液， 待溶液溫度降至室溫時，將零件放入溶液中處理60分鐘；
4)化學鍍鎳在鈦合金上化學鍍鎳，可以提高鈦合金的耐磨性和耐蝕性，增加零件的使用壽命，使其更能適用于航天領域。化學鍍鎳的基本參數(shù)為將硫化鎳30 g/L、次亞磷酸鈉 10 g/L、醋酸鈉10 g/L、碘化鉀0.08 g/L、順丁烯二酸酐1. 5 g/L配制成化學鍍鎳液，調節(jié) PH值為4. 5，溫度為85°C，然后將鈦合金放入其中60分鐘；
5)熱處理爐溫325°C，保溫1.5小時，隨爐冷卻。熱處理可以提高化學鍍鎳層的硬度。
實施例六
一種采用氫化處理作為TCi鈦合金化學鍍鎳前處理方法，包括以下步驟
1)化學除油
氫氧化鈉(NaOH)80g/L
碳酸鈉(Na2CO3)50g/L
磷酸三鈉(Na3PO4 · 12H20)50g/L
硅酸鈉(Na2SiO3)30g/L配制成化學除油溶液，溫度在75、5°C，將零件進行表面除油，除盡為止，除油后整個領進表面親水，無水珠和無浸潤處，則認為除油合格；
2)活化活化使鈦合金材料表面氧化膜溶解，為氫化處理提供了良好的活化表面。活化工藝參數(shù)為將濃度為36%的鹽酸50ml/L、濃度為40%的氫氟酸30ml/L混合配制成活化溶液，零件在其中活化沖洗時間45s，溫度為室溫；
3)氫化處理氫化處理可以在零件的表面生成一種氫化物膜為主的活性表面，作為鈦合金表面化學鍍鎳前的中間過渡層，從而使化學鍍鎳層易于沉積。氫化處理的基本參數(shù)為 將濃度為36%的鹽酸750ml/L和濃度為98%的硫酸250ml/L混合后配制成氫化處理溶液， 待溶液溫度降至室溫時，將零件放入溶液中處理90分鐘；
4)化學鍍鎳在鈦合金上化學鍍鎳，可以提高鈦合金的耐磨性和耐蝕性，增加零件的使用壽命，使其更能適用于航天領域。化學鍍鎳的基本參數(shù)為將硫化鎳30 g/L、次亞磷酸鈉 10 g/L、醋酸鈉10 g/L、碘化鉀0.1 g/L、順丁烯二酸酐2 g/L配制成化學鍍鎳液，調節(jié)PH 值為5. 0，溫度為95°C，然后將鈦合金放入其中90分鐘；
5)熱處理爐溫325°C，保溫1.5小時，隨爐冷卻。熱處理可以提高化學鍍鎳層的硬度。
通過上述實施例的試驗，根據(jù)GB/T5270鍍層結合力測試方法，鈦合金微弧氧化后的化學鍍鎳膜層在做劃格法測試時的試驗表明，鍍鎳膜層完整，無任何剝落和起皮現(xiàn)象。
權利要求
1.一種采用氫化處理作為鈦合金化學鍍鎳前處理方法，其特征在于包括以下步驟1)化學除油將氫氧化鈉6(T80g/L、碳酸鈉3(T50g/L、磷酸三鈉3(T50g/L和硅酸鈉 l(T30g/L配制成化學除油溶液，溫度在75、5°C，將零件進行表面除油，除盡為止，除油后整個領進表面親水，無水珠和無浸潤處，則認為除油合格；2)氫化處理將濃度為36%的鹽酸350ml/L和濃度為98%的硫酸650ml/L混合后配制成氫化處理溶液，待溶液溫度降至室溫時，將零件放入溶液中處理6(Γ90分鐘；3)化學鍍鎳將硫化鎳30g/L、次亞磷酸鈉10 g/L、醋酸鈉10 g/L、碘化鉀0. 08、. 1 g/L、順丁烯二酸酐1. 5 2 g/L配制成化學鍍鎳液，調節(jié)PH值為4. 5 5. 0，溫度為85 95°C， 然后將鈦合金放入其中6(Γ90分鐘；4)熱處理爐溫325°C，保溫1.5小時，隨爐冷卻。
2.如權利要求1所述的采用氫化處理作為鈦合金化學鍍鎳前處理方法，其特征在于 在所述的步驟1和步驟2之間增加活化步驟將濃度為36%的鹽酸4(T50ml/L、濃度為40% 的氫氟酸25 30ml/L混合配制成活化溶液，零件在其中活化沖洗時間3(T4k，溫度為室溫； 同時將所述的步驟2中得氫化處理溶液更改為濃度為36%的鹽酸750ml/L和濃度為98% 的硫酸250ml/L混合后配制而成。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種采用氫化處理作為鈦合金化學鍍鎳前處理方法，其特征在于包括以下步驟1、化學除油；2、氫化處理；3、化學鍍鎳；4、熱處理。該方法利用氫化處理溶液在鈦合金零件表面生成一種氫化物膜為主的活性表面，作為鈦合金表面化學鍍鎳前的中間過渡層，從而使化學鍍鎳層易于沉積，并且可以增加鍍層與基體的結合力、硬度高、耐腐蝕等優(yōu)越的性能。
文檔編號C23C18/36GK102392233SQ20111034130
公開日2012年3月28日 申請日期2011年11月2日 優(yōu)先權日2011年11月2日
發(fā)明者王宇 申請人:沈陽飛機工業(yè)(集團)有限公司