一種添加氟化物的乙二醇溶液中鈦鋁合金陽(yáng)極氧化的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于金屬材料高溫抗氧化領(lǐng)域，具體涉及一種添加氣化物的己二醇溶液中 鐵鉛合金陽(yáng)極氧化的方法，用于鐵鉛合金抗高溫氧化。 技術(shù)背景
[0002] 鐵鉛合金具有密度低、比強(qiáng)度高、彈性模量高、高溫抗蠕變能力好等優(yōu)點(diǎn)，是一種 極具應(yīng)用前景的高溫材料，被應(yīng)用于航空發(fā)動(dòng)機(jī)高壓壓風(fēng)機(jī)和潤(rùn)輪葉片等高溫零部件。然 而，鐵鉛合金的實(shí)際使用溫度被限制在750-80(TC，由于在更高溫度下，鐵和鉛與氧的親和 能力差不多，合金表面形成的是Ti〇2和Al2〇3混合層，氧化膜的生長(zhǎng)速率很快，容易發(fā)生剝 落。
[0003] 為了克服W上問(wèn)題，國(guó)內(nèi)外學(xué)者采用了合金化、離子注入法、表面涂層和陽(yáng)極氧化 等方法改性來(lái)提高鐵鉛合金的使用溫度。其中，陽(yáng)極氧化法是一種控制陽(yáng)極氧化參數(shù)制備 結(jié)構(gòu)和性能不同陽(yáng)極氧化膜的方法，氧化膜由基體原位生長(zhǎng)出來(lái)，與基體結(jié)合力好。然而， 國(guó)內(nèi)外對(duì)于鐵鉛合金陽(yáng)極氧化提高高溫抗氧化性的報(bào)道非常少，常見(jiàn)的只有磯酸體系，制 備獲得的陽(yáng)極氧化膜的使用溫度也只限制在80(TC。因此，需要開(kāi)發(fā)出新的陽(yáng)極氧化體系， 提高鐵鉛合金在更高溫度下的抗氧化性能。己二醇是一種常見(jiàn)的有機(jī)溶劑，由于其良好的 溶解性，可W添加少量其他物質(zhì)用于電化學(xué)相關(guān)研究；同時(shí)低廉的成本使其在工業(yè)應(yīng)用上 也有廣闊的前景。鐵是比較穩(wěn)定的金屬，然而氣化物對(duì)金屬鐵具有腐蝕作用，添加氣化物的 己二醇溶液常被用于制備Ti化納米管。因此，利用氣化物對(duì)鐵的腐蝕作用，通過(guò)在添加氣 化物的己二醇溶液中陽(yáng)極氧化的方法可W在鐵鉛合金表面制備一層Ti含量少Al含量多的 氧化膜，在高溫氧化時(shí)表面形成連續(xù)致密的氧化鉛薄膜，阻礙基體的進(jìn)一步氧化；同時(shí)由于 氣離子在電化學(xué)陽(yáng)極氧化中有自組裝作用，形成的氧化膜相對(duì)于表面涂層技術(shù)比較均勻， 在高溫氧化時(shí)不容易造成局部開(kāi)裂。研究和實(shí)現(xiàn)添加氣化物的己二醇溶液中陽(yáng)極氧化提高 鐵鉛合金高溫抗氧化性能對(duì)于鐵鉛合金在航空工業(yè)的應(yīng)用具有重要意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的在于提供一種添加氣化物的己二醇溶液中鐵鉛合金陽(yáng)極氧化的方 法，陽(yáng)極氧化后在表面形成富Al層，提高鐵鉛合金在IOOCTC高溫下的抗氧化性能。
[0005] 本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：
[0006] -種添加氣化物的己二醇溶液中鐵鉛合金陽(yáng)極氧化的方法，所述方法為：
[0007] W打磨清洗后的鐵鉛合金試樣作為陽(yáng)極，W石墨或笛片為對(duì)電極，在電解液中采 用恒壓模式陽(yáng)極氧化，所述電解液的成分為下列之一：含有質(zhì)量分?jǐn)?shù)0. 1-10%氣化物的 己二醇溶液、含有質(zhì)量分?jǐn)?shù)0. 1-10%氣化物和質(zhì)量分?jǐn)?shù)0?15%水的己二醇溶液；所述 陽(yáng)極和對(duì)電極的間距控制在1-lOcm，氧化電壓為2-60V，陽(yáng)極氧化時(shí)電解液的溫度保持在 5-5(TC，氧化時(shí)間0.l-20h;陽(yáng)極氧化結(jié)束后取出氧化后試樣，用無(wú)水己醇超聲清洗、吹干， 制得陽(yáng)極氧化處理后的鐵鉛合金。
[0008] 所述氣化物為氣化軸、氣化饋、氣化鐘、氨氣酸、氣化巧、氣氨酸鐘中的一種或者兩 種W上的混合，優(yōu)選氣化饋或氣化巧。
[0009] 所述氧化電壓優(yōu)選15?60V，更優(yōu)選30?60V。
[0010] 所述氧化時(shí)間優(yōu)選1?20h。
[0011] 所述陽(yáng)極和對(duì)電極的間距優(yōu)選2. 5cm。
[0012] 各種常規(guī)鐵鉛合金均可適用于本發(fā)明，較為優(yōu)選的，本發(fā)明所述的鐵鉛合金為： Ti-IOAl、Ti-20A1、Ti-SOAl、Ti-90A1、Ti-70A1、Ti-SOAl或Ti-30A1，更優(yōu)選為Ti-70A1、 Ti-SOAl或Ti-30A1。
[0013] 所述陽(yáng)極氧化時(shí)電解液的溫度優(yōu)選25°C。
[0014] 所述含有質(zhì)量分?jǐn)?shù)0. 1-10%氣化物和質(zhì)量分?jǐn)?shù)0?15%水的己二醇溶液中，水的 質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0?15%，其中的0代表無(wú)限接近于0但不為0。
[0015] 所述電解液優(yōu)選為下列之一；含有質(zhì)量分?jǐn)?shù)0. 5?10%氣化物的己二醇溶液、含 有質(zhì)量分?jǐn)?shù)0. 5?10%氣化物和質(zhì)量分?jǐn)?shù)1?15%水的己二醇溶液。
[0016] 所述電解液更優(yōu)選為下列之一；含有質(zhì)量分?jǐn)?shù)0. 5?5%氣化物的己二醇溶液、含 有質(zhì)量分?jǐn)?shù)0. 5?5%氣化物和質(zhì)量分?jǐn)?shù)1?15%水的己二醇溶液。
[0017] 本發(fā)明所述打磨清洗后的鐵鉛合金試樣一般將鐵鉛合金試樣按照W下步驟進(jìn)行 打磨、清洗后得到：首先用砂紙將鐵鉛合金試樣打磨至鏡面，然后用廳有無(wú)水己醇的脫脂棉 擦洗，在丙麗中超聲清洗后熱風(fēng)吹干，制得打磨清洗后的鐵鉛合金試樣。該是本領(lǐng)域公知的 打磨、清洗方法。
[0018] 所用的砂紙優(yōu)選為60目鐵砂紙。
[0019] 本發(fā)明制得的陽(yáng)極氧化處理后的鐵鉛合金具有良好的抗氧化性能，可用于鐵鉛合 金抗高溫氧化。
[0020] 本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明解決了鐵鉛合金高溫抗氧化性差的技術(shù)難題，使用 添加氣化物的己二醇溶液中陽(yáng)極氧化的方法，在鐵鉛合金表面制備了一層均勻的氧化膜。 由于氧化膜是原位生長(zhǎng)的，與基體結(jié)合力好，而且制備工藝簡(jiǎn)單、成本低、操作方便、效率 高、易于實(shí)現(xiàn)，在IOOOC高溫氧化下具有良好的抗氧化性能。
【附圖說(shuō)明】
[0021] 圖1為未陽(yáng)極氧化處理的鐵鉛合金試樣和陽(yáng)極氧化處理后鐵鉛合金試樣的在 IOOCTC恒溫氧化時(shí)單位面積的增重隨時(shí)間變化的動(dòng)力學(xué)曲線圖，圖1中，曲線1為未經(jīng)陽(yáng)極 氧化處理的鐵鉛合金試樣，曲線2為含質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0. 5%氣化饋的己二醇溶液中60V陽(yáng)極氧 化Ih的鐵鉛合金試樣。
【具體實(shí)施方式】
[0022] 下面W具體實(shí)施例來(lái)對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案作進(jìn)一步說(shuō)明，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不限 于此。
[0023] 本發(fā)明實(shí)施例中鐵鉛合金試樣先進(jìn)行打磨、清洗；首先用60目的鐵砂紙將鐵鉛合 金試樣打磨至鏡面，然后用廳有無(wú)水己醇的脫脂棉擦洗，在丙麗中超聲清洗3min，最后用熱 風(fēng)吹干，制得打磨清洗后的鐵鉛合金試樣。用于W下實(shí)施例中。
[0024] 并W此打磨清洗后的鐵鉛合金試樣作為未陽(yáng)極氧化處理的鐵鉛合金試樣，采用 IOOCTC恒溫氧化10化，其單位面積的增重隨時(shí)間變化的動(dòng)力學(xué)曲線如圖1中曲線1所示。 10化的增重?cái)?shù)據(jù)如實(shí)施例1中表1所示。
[0025] 實(shí)施例1
[0026] 打磨清洗好的鐵鉛合金試樣（Ti-SOAl)作為陽(yáng)極，石墨電極作為對(duì)電極，電極間 的間距為2. 5cm，采用恒壓模式陽(yáng)極氧化，使用的陽(yáng)極氧化電解液為含質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0. 5%氣 化饋的己二醇溶液，電壓設(shè)置為30V，溫度使用水浴加熱控制在25C，陽(yáng)極氧化比后取出試 樣用無(wú)水己醇超聲清洗3min，熱風(fēng)吹干。采用IOOCTC恒溫氧化10化后單位面積的增重來(lái) 評(píng)估其高溫抗氧化性能，具體結(jié)果如表1。
[0027] 表1未陽(yáng)極氧化處理和陽(yáng)極氧化試樣實(shí)驗(yàn)結(jié)果
[0028]
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種添加氣化物的己二醇溶液中鐵鉛合金陽(yáng)極氧化的方法，其特征在于所述方法 為： W打磨清洗后的鐵鉛合金試樣作為陽(yáng)極，W石墨或笛片為對(duì)電極，在電解液中采用恒 壓模式陽(yáng)極氧化，所述電解液的成分為下列之一；含有質(zhì)量分?jǐn)?shù)0. 1-10%氣化物的己二醇 溶液、含有質(zhì)量分?jǐn)?shù)0. 1-10%氣化物和質(zhì)量分?jǐn)?shù)0?15%水的己二醇溶液；所述陽(yáng)極和對(duì) 電極的間距控制在1-lOcm，氧化電壓為2-60V，陽(yáng)極氧化時(shí)電解液的溫度保持在5-5(TC，氧 化時(shí)間0. l-20h;陽(yáng)極氧化結(jié)束后取出氧化后試樣，用無(wú)水己醇超聲清洗、吹干，制得陽(yáng)極 氧化處理后的鐵鉛合金。
2. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述氣化物為氣化軸、氣化饋、氣化鐘、氨氣 酸、氣化巧、氣氨酸鐘中的一種或者兩種W上的混合。
3. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述氣化物為氣化饋或氣化巧。
4. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述氧化電壓為15?60V。
5. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述氧化時(shí)間為1?20h。
6. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述電解液為下列之一；含有質(zhì)量分?jǐn)?shù) 0. 5?10%氣化物的己二醇溶液、含有質(zhì)量分?jǐn)?shù)0. 5?10%氣化物和質(zhì)量分?jǐn)?shù)1?15%水 的己二醇溶液。
7. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述的鐵鉛合金為；Ti-70A1、Ti-50A1或 Ti-30A1。
8. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述陽(yáng)極氧化時(shí)電解液的溫度為25°C。
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種添加氟化物的乙二醇溶液中鈦鋁合金陽(yáng)極氧化的方法，以打磨清洗后的鈦鋁合金試樣作為陽(yáng)極，以石墨或鉑片為對(duì)電極，在電解液中采用恒壓模式陽(yáng)極氧化，電解液的成分為下列之一：含有質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.1-10％氟化物的乙二醇溶液、含有質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.1-10％氟化物和質(zhì)量分?jǐn)?shù)0～15％水的乙二醇溶液；陽(yáng)極和對(duì)電極的間距控制在1-10cm，氧化電壓為2-60V，電解液的溫度5-50℃，氧化時(shí)間0.1-20h；陽(yáng)極氧化結(jié)束后取出氧化后試樣，清洗、吹干，制得陽(yáng)極氧化處理后的鈦鋁合金。本發(fā)明在鈦鋁合金表面制備了一層均勻的氧化膜，與基體結(jié)合力好，制備工藝簡(jiǎn)單、成本低、操作方便、效率高、易于實(shí)現(xiàn)，在1000℃高溫氧化下具有良好的抗氧化性能。
【IPC分類】C25D11-06, C25D11-26
【公開(kāi)號(hào)】CN104532321
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201410798497
【發(fā)明人】曹華珍, 莫敏華, 林均品, 鄭國(guó)渠, 伍廉奎
【申請(qǐng)人】浙江工業(yè)大學(xué), 北京科技大學(xué)
【公開(kāi)日】2015年4月22日
【申請(qǐng)日】2014年12月19日