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鈦合金陽極氧化處理詳解:工藝流程與表面效果
2025-12-01
一、鈦合金陽極氧化專屬工藝流程（區別于鋁 / 鎂合金） 鈦合金的化學惰性強（表面易形成天然鈍化膜），陽極氧化需針對性優化前處理強度、電解質體系及電解參數，才能生成均勻、高性能的氧化膜。完整流程分為前處理→核心陽極氧化→后處理三階段，每一步均需匹配鈦合金特性： （一）前處理：突破天然鈍化膜，奠定均勻成膜基礎 前處理的核心是徹底去除鈦合金表面的油污、天然氧化膜（TiO?）及雜質，露出新鮮金屬基體，避免膜層結合力差、表面缺陷（如斑點、針孔）。 機械預處理（可選，針對表面粗糙 / 有缺陷工件） 作用：去除毛刺、劃痕、氧化皮，提升表面平整度，同時激活金屬表面（利于后續氧化膜生長）； 方式：噴砂（細砂粒度 80-120 目，如氧化鋁砂、石英砂）、機械拋光（針對精密零件）、超聲波清洗（去除微觀雜質）； 注意：避免粗砂噴砂（粒度＜60 目），防止表面過度粗糙導致膜層開裂；精密醫療零件（如種植牙基臺）需拋光至 Ra≤0.2μm。 除油脫脂（必選，徹底清除油污） 核心挑戰：鈦合金表面油污（切削液、機油、手印）易吸附，需強滲透性除油劑； 工藝參數： 溶液：堿性除油劑（氫氧化鈉 5%-8%+ 碳酸鈉 3%-5%+ 表面活性劑 0.5%-1%），或鈦合金專用除油劑； 溫度：50-60℃（高溫提升除油效率，且不腐蝕鈦基體）； 時間：10-20 分鐘（配合超聲波清洗，針對復雜形狀工件）； 驗證標準：除油后工件表面均勻沾水（無 “掛珠” 現象），水洗后無殘留油污痕跡。 酸洗活化（核心步驟，去除天然氧化膜） 核心挑戰：鈦合金天然氧化膜致密，普通酸液無法有效溶解，需專用酸洗體系； （二）核心陽極氧化：精準控制參數，定制膜層性能與外觀 這是鈦合金陽極氧化的核心環節，通過電解反應生成 TiO?氧化膜，參數（電解質、電壓、溫度）直接決定膜層厚度、顏色、致密性及功能。鈦合金陽極氧化的核心特點是 “電壓決定顏色、電解質決定膜層結構”。 裝夾與電解槽配置 裝夾要求：采用鈦合金或不銹鋼夾具（避免鐵夾具污染），確保工件與夾具導電良好（接觸電阻＜0.1Ω）；復雜形狀工件（如深孔、狹縫）需設計專用夾具，避免 “陰影區”（電流無法到達，導致膜層缺失）。 電解槽構成： 陽極：待處理鈦合金工件（與電源正極連接）； 陰極：惰性電極（石墨、鉑或鈦板，與電源負極連接），陰極面積≥陽極面積的 1.5 倍，對稱分布在工件兩側； 電解質：根據目標效果選擇（見下表），溶液需提前用去離子水配制，攪拌均勻后靜置 2 小時再使用。 二、鈦合金陽極氧化的核心表面效果（功能 + 外觀） 鈦合金陽極氧化的表面效果可通過工藝參數精準定制，核心分為 “功能型效果” 和 “裝飾型效果” 兩大類，滿足不同場景需求： （一）功能型表面效果（側重性能提升） 致密防腐型 外觀：淺灰色 / 灰白色半透明膜，表面光滑； 核心性能：耐腐蝕性極強（中性鹽霧測試≥100 小時），硬度 500-600HV（是鈦基體的 1.5-2 倍）； 實現方案：草酸體系，電壓 20-30V，膜厚 3-5μm，蒸汽封孔； 適用場景：化工設備、海洋平臺構件、醫療器械植入件（如人工關節）。 多孔功能型 外觀：透明多孔膜，表面無明顯顏色； 核心性能：孔隙率 15%-25%（孔徑 10-50nm），可負載藥物、催化劑或生長因子； 實現方案：磷酸體系，電壓 30-60V，膜厚 5-8μm，不封孔或輕度封孔； 適用場景：藥物緩釋支架、催化載體、生物傳感器。 耐磨型 外觀：深灰色致密膜，表面摩擦系數 0.1-0.2； 核心性能：硬度 700-800HV，耐磨性是未處理鈦合金的 3-5 倍； 實現方案：硫酸 + 草酸復合體系，電壓 40-50V，膜厚 6-10μm，熱風封孔； 適用場景：機械零件、航空發動機葉片、閥門密封面。 |