一種鈦合金tc4表面低太陽吸收率高發(fā)射率涂層的制備方法
【專利摘要】一種鈦合金TC4表面低太陽吸收率高發(fā)射率涂層的制備方法，它涉及一種鈦合金TC4表面陶瓷膜層的制備方法。本發(fā)明的目的是要解決現(xiàn)有方法制備的鈦合金熱控涂層存在太陽吸收率高，發(fā)射率低，成本高，對復(fù)雜形狀的表面難獲得均勻的涂層，工藝復(fù)雜和涂層與基體結(jié)合度弱的問題。制備方法：一、鈦合金TC4前處理；二、微弧氧化。本發(fā)明制備的涂層粗糙度為4.056μm～13.66μm，涂層厚度達到68.1μm～200μm，且厚度可調(diào)，由于是原位生長，故具有結(jié)合力好，并且在強酸性的鋯酸鹽體系的工藝條件下膜層的發(fā)射率大于0.96，吸收率小于0.32。本發(fā)明可獲得一種鈦合金TC4表面低太陽吸收率高發(fā)射率涂層的制備方法。
【專利說明】一種鈦合金TC4表面低太陽吸收率高發(fā)射率涂層的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種鈦合金TC4表面陶瓷膜層的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]鈦合金TC4具有良好的綜合性能，如組織穩(wěn)定性好、韌性良好、塑性較好以及優(yōu)異的耐腐蝕性能，已逐漸成為航天器、飛機和導(dǎo)彈等制造材料。而空間飛行器(如衛(wèi)星、飛船、月球車)在實際太空飛行的過程中，存在其向陽面溫度較高，背陽面溫度較低，所經(jīng)歷的環(huán)境溫度變化可高達數(shù)百度的問題。要保證內(nèi)部設(shè)備及儀器正常的運轉(zhuǎn)及工作，熱控系統(tǒng)必不可少。熱控涂層是熱控系統(tǒng)中應(yīng)用最多的防護材料之一。它是通過調(diào)節(jié)物體表面的太陽吸收率和紅外輻射率來調(diào)節(jié)制物體內(nèi)部的熱平衡。目前，國內(nèi)外大量使用的熱控涂層有兩種類型，一種是低吸收比的太陽漫反射熱控涂層；另一種是高吸收比的紅外波段的熱控涂層。熱控涂層是常通過調(diào)節(jié)工件表面熱輻射性能和光學(xué)性能來達到熱控目的的功能涂層，這是解決空間飛行器、航天器、飛機和導(dǎo)彈等熱控問題的關(guān)鍵技術(shù)之一。
[0003]目前航天器中使用最多是低吸收發(fā)射比的熱控涂層。當(dāng)前有三類涂層可滿足這種要求:白漆、二次表面鏡型涂層、陶瓷類保護涂層。這種熱控涂層制備常用的方法和技術(shù)如化學(xué)氣相沉積，電子束物理氣相沉積，磁控濺射，溶膠凝膠法，離子注入法，等離子噴涂等，這些方法都存在各自的缺點或不足，如等離子的噴涂成本高，而且對復(fù)雜形狀的表面難獲得均勻的涂層，溶膠凝膠法工藝過程復(fù)雜，涂層與基體結(jié)合強度較弱，不穩(wěn)定等。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是要解決現(xiàn)有方法制備的鈦合金熱控涂層存在太陽吸收率高，發(fā)射率低，成本高，對復(fù)雜形狀的表面難獲得均勻的涂層，工藝復(fù)雜和涂層與基體結(jié)合度弱的問題，而提供一種鈦合金TC4表面低太陽吸收率高發(fā)射率涂層的制備方法。
[0005]一種鈦合金TC4表面低太陽吸收率高發(fā)射率涂層的制備方法，具體是按以下步驟完成的:
[0006]一、鈦合金TC4前處理:首先依次使用60#干砂紙、240#水磨砂紙和400#的水磨砂紙對鈦合金TC4進行打磨處理，然后使用NaOH溶液去除鈦合金TC4表面的油，再用蒸餾水清洗，電吹風(fēng)吹干，得到處理后的鈦合金TC4 ；
[0007]步驟一所述的NaOH溶液由NaOH和蒸餾水混合而成，且所述的NaOH的質(zhì)量與蒸餾水的體積比為(8g~10g):1L ；
[0008] 二、微弧氧化:將處理后的鈦合金TC4置于不銹鋼的電解液中，鈦合金TC4與電源的正極相連接，作為陽極，不銹鋼電解槽與電源的負極相連接，作為陰極；采用脈沖微弧氧化電源供電，在電流密度為6A/dm2~14A/dm2、電源頻率為50Hz~500Hz、占空比為10%~45%,電解液的溫度為20°C~40°C和電解液的pH值為0.54~7.88的條件下微弧氧化反應(yīng)3min~70min，得到鈦合金TC4表面低太陽吸收率高發(fā)射率涂層；[0009]步驟二所述的電解液由主成膜劑和輔助成膜劑組成，溶劑為水；所述的電解液中主成膜劑的濃度為3g/L~8g/L，輔助成膜劑的濃度為0.3g/L~10g/L。
[0010]本發(fā)明的優(yōu)點:
[0011]一、本發(fā)明利用微等離子體氧化的方法在鈦合金TC4表面原位生長出陶瓷膜層，該涂層具有低太陽吸收率高發(fā)射率的特性，由于是原位生長的特點，故與基底的結(jié)合力強；
[0012]二、本發(fā)明制備的一種鈦合金TC4表面低太陽吸收率高發(fā)射率涂層為陶瓷膜層，故在高溫的情況下熱穩(wěn)定性依然很好，能夠很好的彌補了以往涂層在熱穩(wěn)定方面的缺陷；
[0013]三、本發(fā)明采用微弧氧化技術(shù)制備涂層，涂層中元素主要來自于基體和溶液中的離子，且微弧氧化過程在電解液中完成，所以就可以通過調(diào)節(jié)溶液中的溶質(zhì)來調(diào)節(jié)膜層的元素及相組成，制備功能優(yōu)異的膜層；
[0014]四、本發(fā)明鈦合金TC4采用微弧氧化處理，在一定程度上解決鈦合金TC4熱控的問題；本發(fā)明制備的一種鈦合金TC4表面低太陽吸收率高發(fā)射率涂層外貌為白色，均勻美觀，涂層厚度達到68.1 μ m~200 μ m,且厚度可調(diào)，由于是原位生長，故具有結(jié)合力好，抗熱震性能好的特性，并且在強酸性鋯酸鹽體系的工藝條件下膜層的發(fā)射率大于0.96，吸收率小于0.32 ;在弱酸性鋯酸鹽體系下，發(fā)射率在0.885~0.91之間，吸收率在0.335~0.4之間；在弱堿性鋯酸鹽體系下，膜層的發(fā)射率基本在0.95~0.98，吸收率在0.285~0.4之間；本發(fā)明制備的一種鈦合金TC4表面低太陽吸收率高發(fā)射率涂層粗糙度為4.056 μ m~13.66 μ m ；
[0015]五、本發(fā)明制備的涂層在溫度為500°C條件下，保溫3min，再放入到水中冷卻，反復(fù)進行熱震實驗40次，涂層不脫落，表明本發(fā)明所制得的涂層具有優(yōu)良的結(jié)合力和熱穩(wěn)定性。
[0016]本發(fā)明可獲得一種鈦合金TC4表面低太陽吸收率高發(fā)射率涂層的制備方法。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]圖1是實施例一制備的鈦合金TC4表面低太陽吸收率高發(fā)射率涂層的SEM圖；
[0018]圖2是實施例二制備的鈦合金TC4表面低太陽吸收率高發(fā)射率涂層的SEM圖；
[0019]圖3是實施例三制備的鈦合金TC4表面低太陽吸收率高發(fā)射率涂層的SEM圖；
[0020]圖4是鈦合金TC4及實施例一至三制備的鈦合金TC4表面低太陽吸收率高發(fā)射率涂層的XRD圖；圖中，a為鈦合金TC4的XRD圖，b為實施例一制備的鈦合金TC4表面低太陽吸收率高發(fā)射率涂層的XRD圖，c為實施例二制備的鈦合金TC4表面低太陽吸收率高發(fā)射率涂層的XRD圖，d為實施例三制備的鈦合金TC4表面低太陽吸收率高發(fā)射率涂層的XRD圖，“ ”代表 KZr2 (PO4) 3，“ ? ”代表 K3Zr1..5 (PO4) 3，“ ▼ ”代表 Zr0.2Ti0.8P207，“’，，代表 K5Zr (PO4) 3，“.”代表Ti。
【具體實施方式】
[0021]【具體實施方式】一:本實施方式是一種鈦合金TC4表面低太陽吸收率高發(fā)射率涂層的制備方法，具體是按以下步驟完成的:
[0022]一、鈦合金TC4前處理:首先依次使用60#干砂紙、240#水磨砂紙和400#的水磨砂紙對鈦合金TC4進行打磨處理，然后使用NaOH溶液去除鈦合金TC4表面的油，再用蒸餾水清洗，電吹風(fēng)吹干，得到處理后的鈦合金TC4 ；
[0023]步驟一所述的NaOH溶液由NaOH和蒸餾水混合而成，且所述的NaOH的質(zhì)量與蒸餾水的體積比為(8g~10g):1L ；
[0024]二、微弧氧化:將處理后的鈦合金TC4置于不銹鋼的電解液中，鈦合金TC4與電源的正極相連接，作為陽極，不銹鋼電解槽與電源的負極相連接，作為陰極；采用脈沖微弧氧化電源供電，在電流密度為6A/dm2~14A/dm2、電源頻率為50Hz~500Hz、占空比為10%~45%,電解液的溫度為20°C~40°C和電解液的pH值為0.54~7.88的條件下微弧氧化反應(yīng)3min~70min，得到鈦合金TC4表面低太陽吸收率高發(fā)射率涂層；
[0025]步驟二所述的電解液由主成膜劑和輔助成膜劑組成，溶劑為水；所述的電解液中主成膜劑的濃度為3g/L~8g/L，輔助成膜劑的濃度為0.3g/L~10g/L。
[0026]本實施方式步驟一中依次使用60#干砂紙、240#水磨砂紙和400#的水磨砂紙對鈦合金TC4進行打磨處理，至鈦合金TC4表面光滑平整。
[0027]本實施方式的優(yōu)點:
[0028]一、本實施方式利用微等離子體氧化的方法在鈦合金TC4表面原位生長出陶瓷膜層，該涂層具有低太陽吸收率高發(fā)射率的特性，由于是原位生長的特點，故與基底的結(jié)合力強；
[0029]二、本實施方式制備的一種鈦合金TC4表面低太陽吸收率高發(fā)射率涂層為陶瓷膜層，故在高溫的情況下熱穩(wěn)定性依然很好，能夠很好的彌補了以往涂層在熱穩(wěn)定方面的缺陷；
[0030]三、本實施方式采用微弧氧化技術(shù)制備涂層，涂層中元素主要來自于基體和溶液中的離子，且微弧氧化過程在電解液中完成，所以就可以通過調(diào)節(jié)溶液中的溶質(zhì)來調(diào)節(jié)膜層的元素及相組成，制備功能優(yōu)異的膜層；
[0031]四、本實施方式鈦合金TC4采用微弧氧化處理，在一定程度上解決鈦合金TC4熱控的問題；本發(fā)明制備的一種鈦合金TC4表面低太陽吸收率高發(fā)射率涂層外貌為白色，均勻美觀，涂層厚度達到68.1 μ m~200 μ m,且厚度可調(diào)，由于是原位生長，故具有結(jié)合力好，抗熱震性能好的特性，并且在強酸性鋯酸鹽體系的工藝條件下膜層的發(fā)射率大于0.96，吸收率小于0.32 ;在弱酸性鋯酸鹽體系下，發(fā)射率在0.885~0.91之間，吸收率在0.335~0.4之間；在弱堿性鋯酸鹽體系下，膜層的發(fā)射率基本在0.95~0.98，吸收率在0.285~0.4之間；本發(fā)明制備的一種鈦合金TC4表面低太陽吸收率高發(fā)射率涂層粗糙度為4.056 μ m~13.66 μ m ；
[0032]五、本實施方式制備的涂層在溫度為500°C條件下，保溫3min，再放入到水中冷卻，反復(fù)進行熱震實驗40次，涂層不脫落，表明本發(fā)明所制得的涂層具有優(yōu)良的結(jié)合力和熱穩(wěn)定性。
[0033]本【具體實施方式】可獲得一種鈦合金TC4表面低太陽吸收率高發(fā)射率涂層的制備方法。
[0034]【具體實施方式】二:本實施方式與【具體實施方式】一不同點是:步驟一所述的NaOH的質(zhì)量與蒸餾水的體積比為log: 1L。其他步驟與【具體實施方式】一相同。
[0035]【具體實施方式】三:本實施方式與【具體實施方式】一或二之一不同點是:步驟二中將處理后的鈦合金TC4置于不銹鋼的電解液中，鈦合金TC4與電源的正極相連接，作為陽極，不銹鋼電解槽與電源的負極相連接，作為陰極；采用脈沖微弧氧化電源供電，在電流密度為8A/dm2~14A/dm2、電源頻率為IOOHz~500Hz、占空比為20%~45%，電解液的溫度為20°C~40°C和電解液的pH值為0.54~I的條件下微弧氧化反應(yīng)3min~4.5min。其他步驟與【具體實施方式】一或二相同。
[0036]【具體實施方式】四:本實施方式與【具體實施方式】一至三之一不同點是:步驟二中將處理后的鈦合金TC4置于不銹鋼的電解液中，鈦合金TC4與電源的正極相連接，作為陽極；不銹鋼電解槽與電源的負極相連接，作為陰極，采用脈沖微弧氧化電源供電，在電流密度為8A/dm2~12A/dm2、、電源頻率為300Hz~500Hz、占空比為10%~35%，電解液的溫度為20°C~40°C和電解液的pH值為0.54~I的條件下微弧氧化反應(yīng)61min~70min。其他步驟與【具體實施方式】一至三相同。
[0037]【具體實施方式】五:本實施方式與【具體實施方式】一至四之一不同點是:步驟二中將處理后的鈦合金TC4置于不銹鋼的電解液中，鈦合金TC4與電源的正極相連接，作為陽極；不銹鋼電解槽與電源的負極相連接，作為陰極，采用脈沖微弧氧化電源供電，在電流密度為ΙΟΑ/dm2~14A/dm2、電源頻率為400Hz~500Hz、占空比為10%~15%，電解液的溫度為20°C~40°C和電解液的pH值為I~5的條件下微弧氧化反應(yīng)20min~55min。其他步驟與【具體實施方式】一至四相同。
[0038]【具體實施方式】六:本實施方式與【具體實施方式】一至五之一不同點是:步驟二所述的主成膜劑為氟鋯酸鉀。其他步驟與【具體實施方式】一至五相同。
[0039]【具體實施方式】七:本實施方式與【具體實施方式】一至六之一不同點是:步驟二所述的輔助成膜劑為磷酸 二氫鈉、磷酸、次亞磷酸鈉、六偏磷酸鈉、多聚磷酸鈉、磷酸氫二鈉和磷酸三鈉中的一種或其中幾種的混合物。其他步驟與【具體實施方式】一至六相同。
[0040]當(dāng)所述的輔助成膜劑為混合物時，混合物中各組分按任意比混合。
[0041]【具體實施方式】八:本實施方式與【具體實施方式】一至七之一不同點是:步驟二所述的電解液中主成膜劑的濃度為4g/L~6g/L，輔助成膜劑的濃度為0.3g/L~0.4g/L。其他步驟與【具體實施方式】一至七相同。
[0042]【具體實施方式】九:本實施方式與【具體實施方式】一至八之一不同點是:步驟二所述的電解液中主成膜劑的濃度為3g/L~4g/L，輔助成膜劑的濃度為2g/L~4g/L。其他步驟與【具體實施方式】一至八相同。
[0043]【具體實施方式】十:本實施方式與【具體實施方式】一至九之一不同點是:步驟二所述的電解液中主成膜劑的濃度為3g/L~8g/L，輔助成膜劑的濃度為3g/L~5g/L。其他步驟與【具體實施方式】一至九相同。
[0044]采用以下實施例驗證本發(fā)明的有益效果:
[0045]實施例一:一種鈦合金TC4表面低太陽吸收率高發(fā)射率涂層的制備方法，具體是按以下步驟完成的:
[0046]一、鈦合金TC4前處理:首先依次使用60#干砂紙、240#水磨砂紙和400#的水磨砂紙對鈦合金TC4進行打磨處理，然后使用NaOH溶液去除鈦合金TC4表面的油，再用蒸餾水清洗，電吹風(fēng)吹干，得到處理后的鈦合金TC4 ；
[0047]步驟一所述的NaOH溶液由NaOH和蒸餾水混合而成，且所述的NaOH的質(zhì)量與蒸餾水的體積比為IOgilL ；
[0048]二、微弧氧化:將處理后的鈦合金TC4置于不銹鋼的電解液中，鈦合金TC4與電源的正極相連接，作為陽極，不銹鋼電解槽與電源的負極相連接，作為陰極；采用脈沖微弧氧化電源供電，在電流密度為14A/dm2、電源頻率為50Hz、占空比為45%，電解液的溫度為30°C和電解液的pH值為1.24的條件下微弧氧化反應(yīng)20min，得到鈦合金TC4表面低太陽吸收率高發(fā)射率涂層；
[0049]步驟二所述的電解液由主成膜劑和輔助成膜劑組成，溶劑為水；所述的主成膜劑為氟鋯酸鉀，電解液中氟鋯酸鉀的濃度為6g/L ;所述的輔助成膜劑為次亞磷酸鈉和磷酸的混合物，電解液中次亞磷酸鈉的濃度0.5g/L，電解液中磷酸為2ml/L。
[0050]本實施例制備的鈦合金TC4表面低太陽吸收率高發(fā)射率涂層在溫度為500°C條件下，保溫3min，再放入到水中冷卻，反復(fù)進行熱震實驗40次，涂層不脫落，說明本實施例制備的涂層具有優(yōu)良的結(jié)合力和熱穩(wěn)定性。
[0051]本實施例制備的鈦合金TC4表面低太陽吸收率高發(fā)射率涂層的厚度為166 μ m、粗糙度為11.07 μ m,太陽吸收率為0.237，半球發(fā)射率為0.99。
[0052]本實施例制備的鈦合金TC4表面低太陽吸收率高發(fā)射率涂層的SEM照片如圖1所示。圖1是實施例一制備的鈦合金TC4表面低太陽吸收率高發(fā)射率涂層的SEM圖；從圖1可知所制得膜層中均是由很多顆粒堆積而成，且表面較粗糙，膜層表面火山噴射狀孔徑明顯。
[0053]實施例二:一種鈦合金TC4表面低太陽吸收率高發(fā)射率涂層的制備方法，具體是按以下步驟完成的:
[0054]一、鈦合金TC4前處理:首先依次使用60#干砂紙、240#水磨砂紙和400#的水磨砂紙對鈦合金TC4進行打磨處理，然后使用NaOH溶液去除鈦合金TC4表面的油，再用蒸餾水清洗，電吹風(fēng)吹干，得到處理后的鈦合金TC4 ；
[0055]步驟一所述的NaOH溶液由NaOH和蒸餾水混合而成，且所述的NaOH的質(zhì)量與蒸餾水的體積比為8g:lL ；
[0056]二、微弧氧化:將處理后的鈦合金TC4置于不銹鋼的電解液中，鈦合金TC4與電源的正極相連接，作為陽極，不銹鋼電解槽與電源的負極相連接，作為陰極；采用脈沖微弧氧化電源供電，在電流密度為8A/dm2、電源頻率為50Hz、占空比為45%，電解液的溫度為30°C和電解液的pH值為5.68的條件下微弧氧化反應(yīng)50min，得到鈦合金TC4表面低太陽吸收率高發(fā)射率涂層；
[0057]步驟二所述的電解液由主成膜劑和輔助成膜劑組成，溶劑為水；所述的主成膜劑為氟鋯酸鉀，電解液中氟鋯酸鉀的濃度為4g/L ;所述的輔助成膜劑為磷酸二氫鈉，電解液中磷酸二氫鈉的濃度5g/L。
[0058]本實施例制備的鈦合金TC4表面低太陽吸收率高發(fā)射率涂層在溫度為500°C條件下，保溫3min，再放入到水中冷卻，反復(fù)進行熱震實驗40次，涂層不脫落，說明本實施例制備的鈦合金TC4表面低太陽 吸收率高發(fā)射率涂層具有優(yōu)良的結(jié)合力和熱穩(wěn)定性。
[0059]本實施例制備的鈦合金TC4表面低太陽吸收率高發(fā)射率涂層的厚度為68.1 μ m、粗糙度為7.8 μ m，太陽吸收率為0.34，半球發(fā)射率為0.91。
[0060]本實施例制備的鈦合金TC4表面低太陽吸收率高發(fā)射率涂層的SEM照片如圖2所示。圖2是實施例二制備的鈦合金TC4表面低太陽吸收率高發(fā)射率涂層的SEM圖；從圖2可知膜層表面有大量火山口狀堆積物，呈噴出狀，表面孔徑較大小不一，并且部分孔連在一起。
[0061]實施例三:一種鈦合金TC4表面低太陽吸收率高發(fā)射率涂層的制備方法，具體是按以下步驟完成的:
[0062]一、鈦合金TC4前處理:首先依次使用60#干砂紙、240#水磨砂紙和400#的水磨砂紙對鈦合金TC4進行打磨處理，然后使用NaOH溶液去除鈦合金TC4表面的油，再用蒸餾水清洗，電吹風(fēng)吹干，得到處理后的鈦合金TC4 ；
[0063]步驟一所述的NaOH溶液由NaOH和蒸餾水混合而成，且所述的NaOH的質(zhì)量與蒸餾水的體積比為8g:lL ；
[0064]二、微弧氧化:將處理后的鈦合金TC4置于不銹鋼的電解液中，鈦合金TC4與電源的正極相連接，作為陽極，不銹鋼電解槽與電源的負極相連接，作為陰極；采用脈沖微弧氧化電源供電，在電流密度為ΙΟΑ/dm2、電源頻率為50Hz、占空比為45%，電解液的溫度為30°C和電解液的pH值為7.46的條件下微弧氧化反應(yīng)40min，得到鈦合金TC4表面低太陽吸收率高發(fā)射率涂層；
[0065]步驟二所述的電解液由主成膜劑和輔助成膜劑組成，溶劑為水；所述的主成膜劑為氟鋯酸鉀，電解液中氟鋯酸鉀的濃度為5g/L ;所述的輔助成膜劑為次亞磷酸鈉和磷酸三鈉的混合物，電解液中次亞磷酸鈉的濃度為3g/L，電解液中磷酸三鈉的濃度0.5g/L。
[0066]本實施例制備的鈦合金TC4表面低太陽吸收率高發(fā)射率涂層在溫度為500°C條件下，保溫3min，再放入 到水中冷卻，反復(fù)進行熱震實驗40次，涂層不脫落，說明本實施例制備的鈦合金TC4表面低太陽吸收率高發(fā)射率涂層具有優(yōu)良的結(jié)合力和熱穩(wěn)定性。
[0067]本實施例制備的鈦合金TC4表面低太陽吸收率高發(fā)射率涂層的厚度為106.0ym,粗糙度為5.4 μ m，太陽吸收率為0.333，半球發(fā)射率為0.96。
[0068]本實施例制備的鈦合金TC4表面低太陽吸收率高發(fā)射率涂層的SEM照片如圖3所示。圖3是實施例三制備的鈦合金TC4表面低太陽吸收率高發(fā)射率涂層的SEM圖；從圖3可知表面有大量固體顆粒堆積而成，表面疏松多孔，火山口狀不太明顯，粗糙度相對較小。
[0069]使用WH-1微弧氧化電源儀器對鈦合金TC4、實施例一制備的鈦合金TC4表面低太陽吸收率高發(fā)射率涂層、實施例二制備的鈦合金TC4表面低太陽吸收率高發(fā)射率涂層和實施例三制備的鈦合金TC4表面低太陽吸收率高發(fā)射率涂層進行測試，如圖4所示，圖4是鈦合金TC4及實施例一至三制備的鈦合金TC4表面低太陽吸收率高發(fā)射率涂層的XRD圖；圖中，a為鈦合金TC4的XRD圖，b為實施例一制備的鈦合金TC4表面低太陽吸收率高發(fā)射率涂層的XRD圖，c為實施例二制備的鈦合金TC4表面低太陽吸收率高發(fā)射率涂層的XRD圖，d為實施例三制備的鈦合金TC4表面低太陽吸收率高發(fā)射率涂層的XRD圖，“.”代表KZr2 (PO4) 3，“ ? ” 代表 K3Zr1..5 (PO4) 3，“ ▼ ” 代表 Zra2Tia8P2O7, “V”代表 K5Zr (PO4) 3，“.” 代表Ti ;從圖4可知實施例一、二和三制備的膜層結(jié)晶良好，鈦合金TC4的XRD圖譜的峰為基體Ti的峰。實施例一中膜層的相組成主要為K5Zr(PO4)3和KZr2(PO4)3,實施例二中膜層的相組成主要為Zr0.2Ti0.8P207和KZr2 (PO4) 3，實施例三中膜層的相組成主要為K3Zr1..5 (PO4) 3和KZr2(PO4)3。微弧氧化生成的膜層主要為多晶相物質(zhì)，主要為磷酸鋯鹽。在實施的例二中含有Zra2Tia8P2O7主要原因可能是制備的膜層相對較薄，基體Ti更容易由基體進入膜層的表面。
【權(quán)利要求】
1.一種鈦合金TC4表面低太陽吸收率高發(fā)射率涂層的制備方法,其特征在于一種鈦合金TC4表面低太陽吸收率高發(fā)射率涂層的制備方法具體是按以下步驟完成的: 一、鈦合金TC4前處理:首先依次使用60#干砂紙、240#水磨砂紙和400#的水磨砂紙對鈦合金TC4進行打磨處理，然后使用NaOH溶液去除鈦合金TC4表面的油，再用蒸餾水清洗，電吹風(fēng)吹干，得到處理后的鈦合金TC4 ； 步驟一所述的NaOH溶液由NaOH和蒸餾水混合而成，且所述的NaOH的質(zhì)量與蒸餾水的體積比為(8g~10g):1L ； 二、微弧氧化:將處理后的鈦合金TC4置于不銹鋼的電解液中，鈦合金TC4與電源的正極相連接，作為陽極，不銹鋼電解槽與電源的負極相連接，作為陰極；采用脈沖微弧氧化電源供電，在電流密度為6A/dm2~14A/dm2、電源頻率為50Hz~500Hz、占空比為10%~45%,電解液的溫度為20°C~40°C和電解液的pH值為0.54~7.88的條件下微弧氧化反應(yīng)3min~70min，得到鈦合金TC4表面低太陽吸收率高發(fā)射率涂層； 步驟二所述的電解液由主成膜劑和輔助成膜劑組成，溶劑為水；所述的電解液中主成膜劑的濃度為3g/L~8g/L，輔助成膜劑的濃度為0.3g/L~10g/L。
2.一種鈦合金TC4表面低太陽吸收率高發(fā)射率涂層的制備方法，其特征在于步驟一所述的NaOH的質(zhì) 量與蒸餾水的體積比為10g: 1L。
3.一種鈦合金TC4表面低太陽吸收率高發(fā)射率涂層的制備方法，其特征在于步驟二中將處理后的鈦合金TC4置于不銹鋼的電解液中，鈦合金TC4與電源的正極相連接，作為陽極，不銹鋼電解槽與電源的負極相連接，作為陰極；采用脈沖微弧氧化電源供電，在電流密度為8A/dm2~14A/dm2、電源頻率為IOOHz~500Hz、占空比為20%~45%，電解液的溫度為20°C~40°C和電解液的pH值為0.54~I的條件下微弧氧化反應(yīng)3min~4.5min。
4.一種鈦合金TC4表面低太陽吸收率高發(fā)射率涂層的制備方法，其特征在于步驟二中將處理后的鈦合金TC4置于不銹鋼的電解液中，鈦合金TC4與電源的正極相連接，作為陽極；不銹鋼電解槽與電源的負極相連接，作為陰極，采用脈沖微弧氧化電源供電，在電流密度為8A/dm2~12A/dm2、電源頻率為300Hz~500Hz、占空比為10%~35%，電解液的溫度為20°C~40°C和電解液的pH值為0.54~I的條件下微弧氧化反應(yīng)61min~70min。
5.一種鈦合金TC4表面低太陽吸收率高發(fā)射率涂層的制備方法，其特征在于步驟二中將處理后的鈦合金TC4置于不銹鋼的電解液中，鈦合金TC4與電源的正極相連接，作為陽極；不銹鋼電解槽與電源的負極相連接，作為陰極，采用脈沖微弧氧化電源供電，在電流密度為ΙΟΑ/dm2~14A/dm2、電源頻率為400Hz~500Hz、占空比為10%~15%，電解液的溫度為20°C~40°C和電解液的pH值為I~5的條件下微弧氧化反應(yīng)20min~55min。
6.一種鈦合金TC4表面低太陽吸收率高發(fā)射率涂層的制備方法，其特征在于步驟二所述的主成膜劑為氟鋯酸鉀。
7.一種鈦合金TC4表面低太陽吸收率高發(fā)射率涂層的制備方法，其特征在于步驟二所述的輔助成膜劑為磷酸二氫鈉、磷酸、次亞磷酸鈉、六偏磷酸鈉、多聚磷酸鈉、磷酸氫二鈉和磷酸三鈉中的一種或其中幾種的混合物。
8.一種鈦合金TC4表面低太陽吸收率高發(fā)射率涂層的制備方法，其特征在于步驟二所述的電解液中主成膜劑的濃度為4g/L~6g/L，輔助成膜劑的濃度為0.3g/L~0.4g/L。
9.一種鈦合金TC4表面低太陽吸收率高發(fā)射率涂層的制備方法，其特征在于步驟二所述的電解液中主成膜劑的濃度為3g/L~4g/L，輔助成膜劑的濃度為2g/L~4g/L。
10.一種鈦合金TC4表面低太陽吸收率高發(fā)射率涂層的制備方法，其特征在于步驟二所述的電解液中主成膜劑的濃度為3g/L~8g/L，輔助成膜劑的濃度為3g/L~5g/L。
【文檔編號】C25D11/26GK104005073SQ201410255650
【公開日】2014年8月27日 申請日期:2014年6月10日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月10日
【發(fā)明者】姚忠平, 沈巧香, 胡冰, 姜兆華 申請人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)