钛及钛合金阳极氧化

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0&1 李淑清 2陶知非等-光栅莫尔条纹技术在地震波检测中应用
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材料 ・ 热工艺
钛及钛合金阳极氧化
刘天国， 张海金
（中国航空工业第六!九研究所， 湖北 襄樊
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= 摘要 >
钛及钛合金氧化膜的厚度、 颜色因氧化溶液成份及工艺条件的不同而有所差异， 可根据钛及钛合金
零件的使用需要进行选择。
=关键词> 钛合金； 阳极化； 溶液和工艺 =中图分类号>?@/.8A0B% = 文献标识码 >C
!" 余年。
（上接第 &’ 页） 钛及钛合金的表面处理技术近年 来发展的非常迅速，但仍跟不上整个科学技术发展 对钛合金材料使用的要求。例如在钛合金表面制作 高强度、 耐磨、 耐高温镀涂层、 化学 转 化 层 和 装 饰 性 强的氧化膜层，是今后一段时间内钛及钛合金表面 处理技术研究方向。二十一世纪， 随着钛及钛合金加
呈灰色， 具有良好的耐 # 氧 化 膜 厚 度 为 4$$， 磨性、 抗腐蚀性和防粘性。
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钛及钛合金阳极氧化膜的退除 当钛及钛合金阳极氧化膜达不到要求时， 可以
根据零件的尺寸和精度， 采用机械加工或吹砂或化 学法退除氧化膜， 然后重新进行阳极氧化。 化学退氧化膜溶液的成分、 含量及工艺条件： 硝酸 氢氟酸 温度 时间
参考文献：
序号
输入量
脉冲 （莫尔 条纹） 个数
计算输出量 （振幅 = ++）
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13!1< 4=! 10!’"10#1> ?13!41 次 7 分钟 #13:6 7 8$4 !1341$%&
#采用配方 4 氧化时，在 41$%& 内逐步将电压
在不同的电压段上会出现不同色调 从 ’9 升至 ;9 ， 的氧化膜。
" 开 始 氧 化 时 溶 液 温 度 控 制 在 下 限 ， 在 !013 !0’$%& 平 稳 将 电 流 密 度 升 至 :6 7 8$4 保 持 !01 3 401$%& 。 允 许 用 !0134016 7 8$4 电 流 密 度 氧 化 ?1 @ !1$%&。
近二十年来世界上发达国家都加强了对钛合金表面处理技术的研究钛合金镀覆及阳极氧化技术逐渐成熟使得钛合金在欧美俄罗斯等发达国家的航空航天工业中得到了广泛应用
0&&. 年 9 月 第 .& 卷 第 . 期
航空精密制造技术 !"#!$#%& ’()*+,+%& -.&/0.*$/(+&1 $)*2&%3%14
从静态测试数据可以看出， 该传感器完全真实 的反应振幅的大小， 且具有很高的测试精度。在未 接入细分的情况下， 完全以光栅 （&"" 线 * ++ ） 的精 度， 检测出最小振幅 ","&++。 动态测试能够真实反应振动台输入频率； 当振 动台振幅为 "-&++ 时， 理论上每周期内脉冲个数应 为 %" 个， 振动台输入频率 ’" ./ 时， 振幅输出还存 在误差， 需要改进。幅频特性曲线与理论曲线一致。 结构中设计了横向限振片和光栅调节器， 对光栅间 隙、 光栅间纵横向夹角进行调节， 有效地限制了光 栅间隙及角度的变化产生的误差。同时也校正了光 栅的累积误差。
除净为止
注：可用水基清洗剂超声波除油代替化学除
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酸洗 溶液成分、 含量及工艺条件： 硝酸 （$;1%） 氢氟酸 （$<）
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阳极氧化工艺
工艺流程 ・ => ・
0&&3%&&) 4 + %3() 4 +
钛及钛合金阳极氧化
温度 时间
室温
!"#$%&
" 以 10’6 7 #$%&"10’6 7 4$%& 的速度，将电流密 度逐步升至 4"?6 7 8$4， 保持此电流密度氧化至所需
!41"!’1* 7 , #"’* 7 , !2"4’5
’1"411* 7 , 有机酸 41"!11* 7 , 温度 !2"4’5 在 !’$%& 内， 逐步将电压 "采用配方 ! 氧化时， 从 ’9 升至 ’19， 氧化膜开始是浅棕色， 然后变成兰
紫色， 最后变为金黄色； 若开始在 !"4$%&， 将电压平 稳 升 至 ’19， 保 持 !’ $%& ， 氧化膜从浅蓝色变成金 黄色。
4567+8*9+:
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除油—水洗—酸洗—水洗—阳极氧化—水洗。
!"# 预处理 !"#"! 化学除油
溶液成分、 含量及工艺条件： 氢氧化钠 （!"#$ ） 磷酸钠 ,!"%-#. ・ /0$012 碳酸钠 5!"061% ・ /&$017 水玻璃 表面活性剂 温度 时间
%&’(&) * + 0&3%&) 4 + 0&3%&) 4 + %3/&) 4 + /3%) 4 + 8&39&:
的理论分析031-电子测量与仪器学报， !""!4&!’!5&!’6
0!1 高华 7 李淑清 2 南忠良等 - 光栅地震检波器研 究 031- 航 空 精 密
制造技术， （& ） !""# ，
0#1 扬淑连 2 曾兆香 - 光栅传感器的研究 031- 山东工程学院学报， &88’2&!9!: 0%1 雷 孔 成 2 余 海 波 , 光 栅 传 感 器 的 优 化 设 计 031, 世 界 制 造 技 术
钛及钛合金的突出特性是质量轻、比强度高。 钛合金的比拉伸强度高于高强度钢和高强度铝合 金；钛合金的热稳定性和抗腐蚀性远优于铝合金。 但是， 钛合金的导电、 导热性差， 弹性模量低， 不耐 磨， 对氢、 热盐应力腐蚀比较敏感， 与其他金属接触 易发生接触腐蚀， 因此限制了钛合金的使用。近二 十年来， 世界上发达国家都加强了对钛合金表面处 理技术的研究， 钛合金镀覆及阳极氧化技术逐渐成 熟， 使得钛合金在欧美、 俄罗斯等发达国家的航空 航天工业中得到了广泛应用。 在钛及钛合金的表面处理技术中， 以阳极氧化 处理工艺简单， 氧化膜耐磨性、 防接触腐蚀和防氢 脆性好， 在工业生产中应用较多。 油。
图) 测试数据
工技术和表面处理技术的提高，钛及钛合金必定会 在航空及各种制造业、 建筑业中得到更广泛的应用。
（收稿日期 !""#$"%$&& ）
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结论
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图(
幅频特性
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草酸阳极氧化 草酸
含量及工艺条件： !溶液成分、
-. 值
温度 阴阳极面积比
’’"()* + , )/’"!01 !234’5 !： !1
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着色阳极氧化 钛及钛合金着色阳极化的配方比较多， 工艺条
件的 ! 铬酐 硼酸 温度 配方 4 磷酸
的氧化膜厚度。 随 # 此工艺获得的氧化膜厚度可达 41"?1$$， 着氧化膜厚度的增加， 氧化膜的颜色从灰色变为灰 黑色。氧化膜硬度较高， 耐磨性好； 氧化膜多孔， 吸 附性好， 若浸胶体石墨和干膜润滑剂可进一步提高 抗磨性。
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阳极氧化 目前钛及钛合金阳极氧化主要在酸性溶液中
进行。阳极氧化溶液及工艺条件不同， 所获得的氧 化膜的颜色、 厚度、 性能有所差异。
（& ） 与装备市场， !""& ， ;)#<)% 图% 光栅检波器实验方法方框图
0(1 纪 纲 2 叶 军 , 光 栅 传 感 器 的 设 计 要 点 分 析 031, 仪 表 技 术 与 传
感器， （% ） &88( ， （收稿日期 !""%<"#<&8 ）
作者简介： 李淑清， 女， 天津科技大学， 副教授， 研 &8)" 年 生 ， 究领域及方向： 勘探地球物理领域， 地震波拾取方法 ； 新型传 感技术及信息处理，从事地震检波器设计与开发的研究工作
保 " 阳极氧化起始电流密度为 !01"!0’6 7 8$4， 继续氧化 持此电流密度逐步将电压升至 !113!419， 电流密度自动降至 !01310#6 7 8$4。 #13’1$%& ， # 草 酸 阳 极 氧 化 获 得 的 氧 化 膜 厚 度 仅 104 3 呈浅灰色， 有一定耐磨性和抗腐蚀性。若在 10#$$ ， 可以提高氧化膜的耐磨性。 25以下进行阳极氧化， !"#"$ 脉冲阳极氧化 含量及工艺条件： !溶液成分、 硫酸 #:13#;1* 7 , 磷酸 !(3#4* 7 , 温度 阴阳极面积比 脉冲时间 脉冲次数 电流密度 氧化时间
!"#"# 厚膜阳极氧化 含量及工艺条件： !溶液成分、 硫酸 #’1"?11* 7 ,
盐酸 温度 电流密度
?11"’11* 7 , 41"#1* 7 ,
室温
!41>
(1"(’* 7 , ?1"’15 4"?6 7 8$4
$
・ !" ・
结束语
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光栅数字检波器的研究 >
表& 静态测试数据表