本發(fā)明涉及鈦合金表面處理，具體為一種鈦合金表面處理工藝。

背景技術：

1、鈦合金是一種具有高強度、高耐溫性和良好耐腐性能的金屬結構材料，被廣泛用于航空航天、醫(yī)療、電子器械、光學等各個工業(yè)領域。但在工業(yè)領域中，通常需要將鈦合金與樹脂材料進行結合，增強其應用性。故而，需要對鈦合金表面進行粗化等表面處理，使其表面產(chǎn)生微孔，提高金屬表面與樹脂材料的結合性。

2、鈦合金表面通常處理通常包括等離子體處理、噴砂、酸刻蝕、陽極氧化等，但是現(xiàn)有技術中仍存在以下缺陷：一是，樹脂材料與表面處理后的鈦合金仍然界面作用較弱，膠接性能差；二是，鈦合金表面微孔與較大粘性樹脂復合時，存在空腔和表面粘附不均勻性，導致膠接性能較差，膠接耐久性低。

3、綜上所述，改善現(xiàn)有技術缺陷，形成新的一種鈦合金表面處理工藝具有重要意義。

技術實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種鈦合金表面處理工藝，以解決上述背景技術中提出的問題。

2、為了解決上述技術問題，本發(fā)明提供如下技術方案：一種鈦合金表面處理工藝，包括以下步驟：

3、步驟1：將鈦合金依次進行脫脂處理、酸洗處理，得到鈦合金a；

4、步驟2：將鈦合金a依次進行堿性陽極氧化、噴丸處理、酸性陽極氧化，得到鈦合金b；

5、步驟3：將鈦合金b置于多巴胺溶液浸漬處理；轉移至丁香酚縮水甘油醚溶液中表面修飾；洗滌、干燥，得到鈦合金成品。

6、進一步方案中，步驟1中具體包括以下過程：將鈦合金先置于堿性溶液中，在50～55℃下脫脂處理30～50分鐘；然后轉移至酸性溶液中，在室溫下酸洗處理15～30分鐘，去離子水清洗，氮氣吹干，得到鈦合金a。

7、進一步方案中，所述堿性溶液包括以下組分：30～40g/l的三聚磷酸鈉、10～15g/l的四硼酸鈉、0.5～1g/l的3-甲基丙烯酰多巴胺，溶劑為去離子水。

8、進一步方案中，所述堿性溶液包括以下組分：所述酸性溶液包括以下組分：30～50ml/l的氫氟酸、30～50ml/l的硝酸、0.2～0.5g/l的甲基丙烯酸磺基甜菜堿，溶劑為去離子水。

9、進一步方案中，步驟2中具體包括以下過程：

10、s21：將鈦合金a置于堿性陽極化液中，設置電壓為5～15v，在室溫下陽極氧化10～20分鐘，去離子水清洗、氮氣吹干，得到鈦合金a1；

11、s22：將鈦合金a1噴丸處理2～10分鐘，設置參數(shù)為：噴丸為直徑為5～6mm的鋼丸、振動頻率為5～7hz、振幅為50～60mm，去離子水清洗、氮氣吹干，得到鈦合金a2；

12、s23：將鈦合金a2置于酸性陽極化液中，設置電壓為30～50v，在室溫下陽極氧化15～20分鐘，去離子水清洗、氮氣吹干，鈦合金b。

13、進一步方案中，所述堿性陽極化液包括以下組分：20～40wt％氫氧化鈉、1～2wt％乙二胺四乙酸、4～6wt％酒石酸鈉、0.3～0.5wt％硅酸鈉、0.3～0.5wt％氟化銨，溶劑為15～20wt％乙二醇水溶液。

14、進一步方案中，所述酸性陽極化液包括以下組分：4～6wt％磷酸、1～1.5wt％單寧酸、0.2～0.5wt％甲基丙烯酸磺基甜菜堿。

15、進一步方案中，步驟3中具體包括以下過程：

16、將鈦合金b置于多巴胺溶液中，在頻率為25～38khz超聲10～20分鐘，在60～80rpm下振蕩2～6小時；轉移至丁香酚縮水甘油醚溶液中，于紫外光照下，在60～80rpm下振蕩2～3小時；洗滌，在60～70℃下干燥，得到鈦合金成品。

17、進一步方案中，所述多巴胺溶液包括以下組分：0.8～1mg/ml的多巴胺、0.7～0.9mg/ml的3-甲基丙烯酰多巴胺、0.5～0.6mg/ml的氨基改性甲基丙烯酸磺基甜菜堿，溶劑為0.1m的tris-緩沖溶液。

18、其中，氨基改性甲基丙烯酸磺基甜菜堿的制備方法為：將摩爾比為1:1的甲基丙烯酸磺基甜菜堿、半胱胺依次加入去離子水中，加入光引發(fā)劑(光引發(fā)劑aibn)，紫外光照下，攪拌反應1～2小時，后處理，得到氨基改性甲基丙烯酸磺基甜菜堿。

19、進一步方案中，所述丁香酚縮水甘油醚溶液包括以下組分：7～8wt％的丁香酚縮水甘油醚、2～3wt％的2,3-二巰基-1-丙醇、0.01～0.02wt％的光引發(fā)劑，溶劑為丙酮。

20、其中，丁香酚縮水甘油醚的制備方法為：將摩爾比為3:1的環(huán)氧氯丙烷、丁香酚混合，加入催化劑(芐基三乙基氯化銨，占環(huán)氧氯丙烷和丁香酚總質量的1wt％)，氮氣氛圍下，在95～100℃反應4～6小時，降溫至55～60℃，滴加30wt％的氫氧化鈉溶液，繼續(xù)反應4～6小時，后處理，得到丁香酚縮水甘油醚。

21、與現(xiàn)有技術相比，本申請的有益效果如下：

22、(1)方案中在依次將鈦合金進行脫脂處理、酸洗處理形成粗化表面的鈦合金a；然后將其使特定順序的表面微孔處理，依次包括堿性陽極氧化、噴丸處理、酸性陽極氧化，從而構建得到表面微/納粗糙的鈦合金表面，從而可以促進機械連鎖性，提高表面與樹脂材料的粘結面積，提高膠接性能?，F(xiàn)有技術中，通常是單一陽極氧化，方案中先堿性陽極氧化形成孔隙結構，提供機械錨定點，而后續(xù)噴丸處理、酸性陽極氧化，進一步擴孔，改善氧化膜的表面能，從而增強錨固點的，增加了樹脂材料與樹脂材料的化學鍵合點，從而提高了界面結合力和粘結強度，此外由于兩步陽極氧化過程，形成的復合膜耐久性更好，可以更好的抵抗環(huán)境因素的侵蝕，從而提高性能。

23、此外，與現(xiàn)有一般在早期噴丸處理不同的是，方案中在兩步陽極氧化過程中，引入了噴丸處理，其一是可以去除堿性陽極氧化過程中產(chǎn)生的松散顆粒和污染物，可以釋放堿性陽極氧化過程中的應力，優(yōu)化孔隙結構，給下一步酸性陽極氧化提供更好的表面，且噴丸處理可以提高表面粗糙度，從而提供更多的機械錨固，從而提高膠接性能。且堿性陽極氧化和酸性陽極氧化的步驟不能更改，不然會導致表面氧化膜存在裂紋，影響表面性能。

24、(2)方案中，為了解決粘性樹脂滲透性不佳，與鈦金屬表面存在界面孔隙影響膠接合膠接耐久性的問題，方案中，進一步使用多巴胺溶液、丁香酚縮水甘油醚溶液進行表面修飾處理；兩種溶液中物質的分子量均小，超聲和振蕩過程中均有助于分子的進入，同時利用紫外光照，將滲入的物質交聯(lián)，類似于封孔，降低孔隙，同時，在機械錨定為進一步引入了可反應可相容基團，從而有效提高與樹脂材料的膠接性能。

技術特征：

1.一種鈦合金表面處理工藝，其特征在于：包括以下步驟：

2.根據(jù)權利要求1所述的一種鈦合金表面處理工藝，其特征在于：步驟1中具體包括以下過程：將鈦合金先置于堿性溶液中，在50～55℃下脫脂處理30～50分鐘；然后轉移至酸性溶液中，在室溫下酸洗處理15～30分鐘，去離子水清洗，氮氣吹干，得到鈦合金a。

3.根據(jù)權利要求2所述的一種鈦合金表面處理工藝，其特征在于：所述堿性溶液包括以下組分：30～40g/l的三聚磷酸鈉、10～15g/l的四硼酸鈉、0.5～1g/l的3-甲基丙烯酰多巴胺，溶劑為去離子水。

4.根據(jù)權利要求2所述的一種鈦合金表面處理工藝，其特征在于：所述堿性溶液包括以下組分：所述酸性溶液包括以下組分：30～50ml/l的氫氟酸、30～50ml/l的硝酸、0.2～0.5g/l的甲基丙烯酸磺基甜菜堿，溶劑為去離子水。

5.根據(jù)權利要求2所述的一種鈦合金表面處理工藝，其特征在于：步驟2中具體包括以下過程：

6.根據(jù)權利要求5所述的一種鈦合金表面處理工藝，其特征在于：所述堿性陽極化液包括以下組分：20～40wt％氫氧化鈉、1～2wt％乙二胺四乙酸、4～6wt％酒石酸鈉、0.3～0.5wt％硅酸鈉、0.3～0.5wt％氟化銨，溶劑為15～20wt％乙二醇水溶液。

7.根據(jù)權利要求5所述的一種鈦合金表面處理工藝，其特征在于：所述酸性陽極化液包括以下組分：4～6wt％磷酸、1～1.5wt％單寧酸、0.2～0.5wt％甲基丙烯酸磺基甜菜堿。

8.根據(jù)權利要求1所述的一種鈦合金表面處理工藝，其特征在于：步驟3中具體包括以下過程：

9.根據(jù)權利要求8所述的一種鈦合金表面處理工藝，其特征在于：所述多巴胺溶液包括以下組分：0.8～1mg/ml的多巴胺、0.7～0.9mg/ml的3-甲基丙烯酰多巴胺、0.5～0.6mg/ml的氨基改性甲基丙烯酸磺基甜菜堿，溶劑為0.1m的tris-緩沖溶液。

10.根據(jù)權利要求8所述的一種鈦合金表面處理工藝，其特征在于：所述丁香酚縮水甘油醚溶液包括以下組分：7～8wt％的丁香酚縮水甘油醚、2～3wt％的2,3-二巰基-1-丙醇、0.01～0.02wt％的光引發(fā)劑，溶劑為丙酮。

技術總結
本發(fā)明涉及鈦合金表面處理技術領域，具體為一種鈦合金表面處理工藝。步驟1：將鈦合金依次進行脫脂處理、酸洗處理，得到鈦合金A；步驟2：將鈦合金A依次進行堿性陽極氧化、噴丸處理、酸性陽極氧化，得到鈦合金B(yǎng)；步驟3：將鈦合金B(yǎng)置于多巴胺溶液浸漬處理；轉移至丁香酚縮水甘油醚溶液中表面修飾；洗滌、干燥，得到鈦合金成品。方案中通過表面粗化處理，并協(xié)同有機物表面修飾處理，可以有效提高鈦合金表面與聚合物鍵合時的界面作用，增加膠接力和耐久性。

技術研發(fā)人員：郭鐵男,郭鐵龍,徐廣林,譚勇剛
受保護的技術使用者：東莞市禹坤納米注塑技術有限公司
技術研發(fā)日：
技術公布日：2024/9/9