钝化是指金属经强氧化剂或电化学方法氧化处理,使表面变为不活泼态即钝化的过程,是使金属表面转化为不易被氧化的状态,而延缓金属的腐蚀速度的方法。另外,一种活性金属或合金,其中化学活性大大降低,而成为贵金属状态的现象,也叫钝化。
钛及钛合金由于表面能够快速形成一层几纳米到几十纳米厚的氧化膜,使其具有极为突出的钝化性能,因而表现出良好的耐蚀性。
钛合金的常用钝化分为三种。
一电化学钝化
钛合金的表面能够被氧化,通过电化学钝化可以在表面形成一层致密的氧化膜。这层氧化膜能够有效地防止钛合金在化学介质中的腐蚀和加工时的划伤。电化学钝化有两种方法:阳极氧化法和阴极还原法。
目前常见的钛及钛合金产品最主要的就是阳极氧化法表面。阳极氧化法在钛产品(如钛杯,钛筷子)的表面形成一层非常薄(无色透明)的氧化膜,利用光的折射原理,使人眼看见折射后的各种颜色。氧化膜的厚度不同,人眼所看见的颜色就不同。氧化膜最薄从0.01μm 开始,以 0.01μm 为增分单位加厚,最厚可以达到 0.15μm,所以纯钛金属产品的色彩可以表现的非常丰富绚丽,钛金属材料是一种梦幻的金属材料。
二、热处理钝化
热处理钝化是将钛合金放入热的炉中,在一定时间和温度下对表面进行氧化,在形成一定厚度的氧化层后进行急冷,形成致密的氧化膜,从而增加钛合金的耐腐蚀性。
三、化学处理钝化
化学处理钝化包括酸洗和化学钝化,酸洗可去除钛合金表面的油污、氧化膜和杂质,为后续化学钝化创造良好的条件。化学钝化指的是将钛合金表面放入含有化学物质的溶液中进行处理,产生一层致密的氧化膜来稳定表面,提高钛合金耐用性和防蚀性。
酸洗是钛及钛合金加工采用的方法。
1.酸洗钝化的前处理。酸洗钝化前如有表面污物等,应通过机械清洗,然后除油脱脂。
2.酸洗钝化操作中的工艺控制。一般使用硝酸溶液(HNO3)。按照经验一般和水配比为1:10或者1:15。如果配比不当或操作不当会造操作槽释放大量的”黄烟”。
3.在其他条件不变的情况下,酸洗时间越长,相应的反应越充分,酸洗效果越好。但是由于钛具有很强亲氢性,时间过长会导致钛所吸附的氢含量也会逐渐上升,因此,在酸洗工艺中,5~10分钟是比较适应的时间。
4酸洗钝化的后处理 水洗:酸洗完成后,需要进行水洗,以去除残余的酸洗溶液和杂质。干燥:水洗完成后,需要进行干燥处理,以去除表面水分。
5注意酸性溶液的使用和处理,避免对环境和人体造成伤害。