一种提高钛合金零件表面漆层耐环境性能的方法

摘要

本发明属于属于钛合金的表面处理技术领域，涉及一种提高钛合金零件表面漆层耐环境性能的方法。主要是面向表面涂漆的钛合金零件在实际使用和按照GJB150等标准进行环境考核时出现漆层脱落、裂纹等问题的一种解决方法。其工艺流程为：吹砂/除油/钝化/清洗/干燥/涂漆，有效增加了钛合金基体的表面能，提高了漆层在温度、湿度交变环境下的抗脱落能力，进而提高了钛合金表面漆层的耐环境性能。该方法提高了钛合金涂漆产品的使用性能，降低了产品的后期维护成本。本发明操作方便，适合大规模工业化的生产应用。

说明书

技术领域

本发明属于钛合金的表面处理技术领域，涉及一种提高钛合金零件表面漆层耐环境性能的方法。

背景技术

钛及钛合金具有密度小、耐腐蚀、比强度高等优点，在航空、航天等多个行业得到广泛应用。在实际使用中，钛合金零件表面可不涂漆直接使用；而对需要涂漆的钛合金零件，在经过常规的钛合金阳极氧化或钝化等表面处理后涂漆，经干燥即可用于组装产品。实践证明，按常规方法表面处理后涂漆的钛合金零件，在常温下使用一段时间，或者在按照GJB150等标准进行湿热、淋雨、温度冲击、温度-湿度-高度、霉菌等环境性能考核时，钛合金零件表面的漆层存在脱落、裂纹、分层等现象，导致产品表面漆层受损。这说明采用常规表面处理工艺处理的钛合金的表面漆层不能满足GJB150等标准要求的耐环境要求、使用中容易出现漆层脱落、裂纹等问题，这使得涂漆钛合金零件的应用范围受到了限制。

发明内容

本发明的目的是：针对钛合金表面漆层在实际使用、按照GJB150等标准进行环境考核时出现漆层脱落、裂纹等问题，本发明提供了一种操作方便、程序简介的钛合金表面处理方法，将多种钛合金表面处理工艺进行组合，有效增加了钛合金基体的表面能，提高了钛合金表面漆层在温度、湿度交变环境下的抗脱落能力，进而提高钛合金表面漆层的耐环境性能。

为解决此技术问题，本发明的技术方案是：

一种提高钛合金零件表面漆层耐环境性能的方法，所述方法在钛合金零件涂漆前进行吹砂、钝化处理；处理流程为：吹砂、除油、钝化、清洗、干燥、涂漆，吹砂后4h内进行钝化工序，钝化后24h内进行涂漆工序。

所述方法具体步骤如下：

步骤一、吹砂：砂子粒度为40～70目，气压为0.2～0.5MPa，喷嘴与零件距离为110～300mm；优选地，吹砂气压为0.3～0.4MPa；

步骤二、除油；

步骤三、钝化：吹砂后2h内进行钝化工序，操作温度：49～54℃，操作时间：5～35min；

步骤四、清洗；

步骤五、干燥：选用60℃以下的干燥清洁的热压缩空气将零件吹干；

步骤六、涂漆：钝化后16h内进行涂漆。

步骤四中清洗具体操作如下：零件在30～60℃的水中清洗，时间为2～5min；然后在室温下的流动冷水中清洗1～3min。

步骤五中干燥方式为：用60℃以下的干燥清洁的热压缩空气将零件吹干。

优选地，步骤二中采用碱除油的方式。

优选地，步骤三中钝化液中硝酸的体积比为45～58％。

优选地，步骤六涂漆工艺具体为：喷枪喷嘴与零件表面距离150～250mm，喷枪压力3～6个大气压。

本发明的有益效果是：

本发明通过探索新型钛合金表面处理方法，提高了钛合金零件表面漆层的耐环境性能，为钛合金零件表面漆层在环境试验和日常使用时保证漆层完好，提供了一种钛合金零件表面处理的解决方法。满足GJB150等标准要求的耐环境要求。

本发明将多种表面处理方法相结合，能有效增加钛合金基体的表面能，提高钛合金表面漆层在温度、湿度交变环境下的抗脱落能力，进而提高钛合金零件表面漆层的耐环境性能。使钛合金表面漆层能够满足GJB150等标准所规定的湿热、淋雨、温度冲击、温度-湿度-高度、霉菌等环境试验验证要求。该方法提高了钛合金涂漆产品的使用性能，降低了产品的后期维护成本。本发明方法简单，操作方便，适合大规模工业化的生产应用。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明的实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域的普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下，所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

下面将详细描述本发明实施例的各个方面的特征。在下面的详细描述中，提出了许多具体的细节，以便对本发明的全面理解。但是，对于本领域的普通技术人员来说，很明显的是，本发明也可以在不需要这些具体细节的情况下就可以实施。下面对实施例的描述仅仅是为了通过示出本发明的示例对本发明更好的理解。本发明不限于下面所提供的任何具体设置和方法，而是覆盖了不脱离本发明精神的前提下所覆盖的所有的产品结构、方法的任何改进、替换等。

在下面的描述中，没有示出公知的结构和技术，以避免对本发明造成不必要的模糊。

实施例1：

1吹砂：砂子粒度为40～70目，气压为0.2MPa，喷嘴与零件距离为130mm。

2除油：化学除油溶液成分及工艺条件如下：

3钝化：吹砂后4h内进行钝化工序。钝化液成分为：硝酸(HNO3)，体积比：45％，操作温度：49-52℃，操作时间：35min。

4清洗：零件在30～60℃的水中清洗，时间为2～5min。然后在室温下的流动冷水中清洗1～3min。

5干燥：优先选用60℃以下的干燥清洁的热压缩空气将零件吹干。

6涂漆：钝化后24h内进行涂漆。涂漆工艺为：喷枪喷嘴与零件表面距离150～250mm，喷枪压力3～6个大气压。

实施例2：

1吹砂：砂子粒度为40/70目，气压为0.3MPa，喷嘴与零件距离为200mm。

2除油：碱除油方法

3钝化：吹砂后4h内进行钝化工序。钝化液成分为：硝酸(HNO3)，体积比：53％，操作温度：49-52℃，操作时间：7min。

4清洗：零件在30-60℃的水中清洗，时间为2-5min。然后在室温下的流动冷水中清洗1-3min。

5干燥：优先选用60℃以下的干燥清洁的热压缩空气将零件吹干。

6涂漆：钝化后24h内进行涂漆。涂漆工艺为常规涂漆工艺。

实施例3：

1吹砂：砂子粒度为40/70目，气压为0.5MPa，喷嘴与零件距离为300mm。

2除油：碱除油方法

3钝化：吹砂后4h内进行钝化工序。钝化液成分为：硝酸(HNO3)，体积比：47％，操作温度：51-54℃，操作时间：28min。

4清洗：零件在30-60℃的水中清洗，时间为2-5min。然后在室温下的流动冷水中清洗1-3min。

5干燥：优先选用60℃以下的干燥清洁的热压缩空气将零件吹干。

6涂漆：钝化后24h内进行涂漆。常规涂漆工艺。

实施例4：

1吹砂：砂子粒度为40/70目，气压为0.4MPa，喷嘴与零件距离为250mm。

2除油：碱除油方法

3钝化：吹砂后4h内进行钝化工序。钝化液成分为：硝酸(HNO3)，体积比：58％，操作温度：51℃，操作时间：5min。

4清洗：零件在30-60℃的水中清洗，时间为2-5min。然后在室温下的流动冷水中清洗1-3min。

5干燥：优先选用60℃以下的干燥清洁的热压缩空气将零件吹干。

6涂漆：钝化后24h内进行涂漆。涂漆为常规涂漆工艺。

本发明的实施例1-4中试验材料均为钛合金TC11，涂漆后表面性能均达到如下效果：漆层无脱落、无裂纹现象。

其次，为了说明本发明工艺的技术效果，作为与本发明实施例性能的对比，还利用常规涂漆工艺对漆层性能进行了标准化试验测试。即对钛合金TC11试样进行了不同的表面工艺处理，并采用常规实验方法对处理后的钛合金表面进行测试，测试方法为以下几种：

第一种：结合力测试方法GB/T5210-2006，拉开法；GB/T9286-1998，划格法。

第二种：环境性能测试方法，GJB150中包含的湿热、淋雨、温度冲击、盐雾、温度-湿度-高度等方法。

第三种：钛合金阳极氧化方法：HB/Z347-2002钛及钛合金阳极氧化工艺及质量检验标准。

采用拉开法方式测试的钛合金TC11试样在不同表面处理后与漆层的结合力性能如表1，采用划格法方式测试的钛合金TC11试样在不同表面处理后的结合力性能如表2所示：

表1

表2

针对本发明的实施例1-4以及常规工艺对钛合金TC11试件耐环境性能测试情况如下表3所示：

表3

通过表1-3中的性能对比分析可知：

1、相比常规钛合金表面处理方法，采用本工艺方法(吹砂、钝化)的结合力，并没有明显提高。

2、采用本工艺方法(吹砂、钝化)后，钛合金表面漆层的耐环境性能提高，满足了GJB150所规定的试验验证要求。

采用吹砂、除油、钝化、清洗、干燥、涂漆的表面处理方法，通过改善钛合金表面状态，提高表面能，进而提高钛合金基体与漆层在交变环境的抗剪切、脱落能力，达到了GJB150等标准所规定的湿热、淋雨、温度冲击、温度-湿度-高度等环境试验验证要求，提高了涂漆钛合金产品使用性能。

本发明的工艺解决了钛合金表面漆层脱落、裂纹问题，达到了GJB150等标准所规定的湿热、淋雨、温度冲击、温度-湿度-高度、霉菌等环境试验验证要求。

最后应该说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可以轻易想到各种等效的修改或者替换，这些修改或者替换都应该涵盖在本发明的保护范围之内。