CN112779583B - 一种彩色和厚膜结合的钛合金表面处理方法 - Google Patents

一种彩色和厚膜结合的钛合金表面处理方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及钛合金表面处理技术领域，尤其涉及一种彩色和厚膜结合的钛合金表面处理方法，先厚膜氧化再彩钛处理时，包括以下步骤：S1、厚膜氧化处理；S2、遮蔽不需要彩钛氧化的部分；S3、厚膜腐蚀；S4、喷砂处理；S5、去除遮蔽层；S6、彩钛前腐蚀处理；S7、彩钛氧化处理。先彩钛处理再厚膜氧化时，包括以下步骤：S1、彩钛前腐蚀处理；S2、彩钛氧化处理；S3、遮蔽彩钛部分；S4、厚膜氧化处理；S5、轻喷砂处理；S6、去除彩钛遮蔽层。对钛合金工件分步进行彩钛氧化和厚膜氧化，使得钛合金工件同时具备厚膜和彩色，在满足优良耐磨性的同时具备辨识度，厚膜氧化和彩钛处理无特定顺序，可根据工艺需要选择厚膜氧化和彩钛处理的先后。

Description

一种彩色和厚膜结合的钛合金表面处理方法
技术领域
本发明涉及钛合金表面处理技术领域，尤其涉及一种彩色和厚膜结合的钛合金表面处理方法。
背景技术
随着医学的不断发展，钛生物骨架越来越多地应用在了骨科手术当中，钛具有良好的生物相容性，强度高而密度又小，机械性能好，韧性和抗蚀性能好，可用于骨修复或骨置换。为了加强钛合金的耐磨性，目前常对钛表面进行厚膜处理。“厚膜”专业术语为“微弧氧化”，在骨科上用的微弧氧化技术在国外称为“Ⅱ型氧化”。
在临床应用中，钛合金生物骨架有多种规格，一些钛合金生物骨架外表相似，在手术中，当需要使用多个不同的钛合金生物骨架时，医生需要额外花费精力去区分，增加了医生的负担。目前，市面上存在应用彩钛处理使得钛金属件方便区分的工艺，“彩钛”专业术语叫“阳极氧化着色”。
经彩钛处理后的钛金属骨架虽具有较高的辨识度，但不具备优良的耐磨性，应用于骨修复或骨置换时存在诸多弊端。
因此，我们提出了一种彩色和厚膜结合的钛合金表面处理方法用于解决上述问题。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种彩色和厚膜结合的钛合金表面处理方法。
一种彩色和厚膜结合的钛合金表面处理方法，先厚膜氧化再彩钛处理时，包括以下步骤：
S1、将工件整体浸入厚膜氧化液，使用200～350V的脉冲电源对工件通电，在20～30℃的工作温度下，进行厚膜氧化处理，处理时间为1～10min；
S2、对工件上不需要进行彩钛氧化的部分进行遮蔽处理；
S3、使用厚膜腐蚀液，在25～40℃的工作温度下，对工件上未遮蔽部分进行腐蚀处理，处理时间为3～10min，将厚膜层去除干净；
S4、对工件上的腐蚀处进行喷砂处理；
S5、去除遮蔽层；
S6、使用彩钛前腐蚀液，在25～40℃的工作温度下，对工件整体进行彩钛前腐蚀处理，处理时间为3～10min；
S7、对工件整体浸入彩钛氧化液，对工件通20～100V的直流电，进行彩钛氧化处理，处理时间为1～10min。
或者，先彩钛处理再厚膜氧化时，包括以下步骤：
S1、使用彩钛前腐蚀液，在25～40℃的工作温度下，对工件整体进行彩钛前腐蚀处理，处理时间为3～10min；
S2、对工件整体浸入彩钛氧化液，对工件通20～100V的直流电，进行彩钛氧化处理，处理时间为1～10min；
S3、对工件上需要保留彩钛的部分进行遮蔽处理；
S4、将遮蔽处理后的工件整体浸入厚膜氧化液，使用200～350V的脉冲电源对工件通电，在20～30℃的工作温度下，进行厚膜氧化处理，处理时间为1～10min；
S5、对工件上的厚膜部分进行轻喷砂处理；
S6、去除彩钛遮蔽层。
优选的，厚膜氧化液包括以下组分：Na2SiO3 10～150g/L、(NaPO3)6 10～100g/L、Na3PO4 5～50g/L、NaOH 1～20g/L。
优选的，厚膜腐蚀液包括以下组分：67％浓度的HNO3 50～500mL/L、NH4HF2 30～100mL/L、40％浓度的HF 20～100mL/L、NaF 45～60g/L、稳定剂0.5～5mL/L。
优选的，彩钛前腐蚀液包括以下组分：67％浓度的HNO3 50～500mL/L、NH4HF2 30～100mL/L、40％浓度的HF 20～100mL/L、NaF 45～60g/L、稳定剂0.5～5mL/L。
优选的，彩钛氧化液包括以下组分：C4H6O6 10～250g/L、C3H6O3 5～50mL/L、H2C2O410～200g/L、C6H8O7 10～200g/L、H2O2 10～100mL/L、C3H8O3 5～50mL/L。
本发明的有益效果是：
1、对钛合金工件分步进行彩钛氧化和厚膜氧化，使得钛合金工件同时具备厚膜和彩色，在满足优良耐磨性的同时具备辨识度。
2、厚膜氧化和彩钛处理无特定顺序，可根据工艺需要选择厚膜氧化和彩钛处理的先后，有助于简化工艺。
3、先厚膜氧化再彩钛处理时，厚膜氧化后去除遮蔽层，后续的彩钛处理不影响已经形成的厚膜，适用于外形比较复杂、不容易实现局部遮蔽的产品；先彩钛处理再厚膜氧化时，无需对厚膜层进行腐蚀处理，工艺流程更加简单。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步解说。
实施例一：
一种彩色和厚膜结合的钛合金表面处理方法，对于外形比较复杂、不容易实现局部遮蔽的产品，先厚膜氧化再彩钛处理，包括以下步骤：
S1、将工件整体浸入厚膜氧化液，使用300V的脉冲电源对工件通电，在20～30℃的工作温度下，进行厚膜氧化处理，处理时间为5min；
S2、对工件上不需要进行彩钛氧化的部分进行遮蔽处理；
S3、使用厚膜腐蚀液，在25～40℃的工作温度下，对工件上未遮蔽部分进行腐蚀处理，处理时间为8min，将厚膜层去除干净；
S4、对工件上的腐蚀处进行喷砂处理；
S5、去除遮蔽层；
S6、使用彩钛前腐蚀液，在25～40℃的工作温度下，对工件整体进行彩钛前腐蚀处理，对待彩钛处理的部位进行活化，处理时间为8min；
S7、对工件整体浸入彩钛氧化液，对工件通26V的直流电，进行彩钛氧化处理，处理时间为5min；前步骤中未经遮蔽的部分完成彩钛氧化，经过遮蔽的厚膜部分无影响。
本实施例中，厚膜氧化液包括以下组分：Na2SiO3 33g/L、(NaPO3)622g/L、Na3PO412g/L、NaOH 5g/L，厚膜腐蚀液包括以下组分：67％浓度的HNO3 65mL/L、NH4HF2 42mL/L、40％浓度的HF 45mL/L、NaF 50g/L、稳定剂1.5mL/L，彩钛前腐蚀液包括以下组分：67％浓度的HNO3 65mL/L、NH4HF2 42mL/L、40％浓度的HF 30mL/L、NaF 50g/L、稳定剂2.5mL/L，彩钛氧化液包括以下组分：C4H6O6 55g/L、C3H6O3 8mL/L、H2C2O4 15g/L、C6H8O7 15g/L、H2O2 15mL/L、C3H8O3 10mL/L。
实施例二：
一种彩色和厚膜结合的钛合金表面处理方法，对于外形比较规整的产品，先彩钛处理再厚膜氧化，包括以下步骤：
S1、使用彩钛前腐蚀液，在25～40℃的工作温度下，对工件整体进行彩钛前腐蚀处理，对待彩钛处理的部位进行活化，处理时间为8min；
S2、对工件整体浸入彩钛氧化液，对工件通51V的直流电，进行彩钛氧化处理，处理时间为5min；
S3、对工件上需要保留彩钛的部分进行遮蔽处理。
S4、将遮蔽处理后的工件整体浸入厚膜氧化液，使用300V的脉冲电源对工件通电，在20～30℃的工作温度下，进行厚膜氧化处理，处理时间为5min；
S5、对工件上的厚膜部分进行轻喷砂处理，打掉疏松层；
S6、去除彩钛遮蔽层。
本实施例中，厚膜氧化液包括以下组分：Na2SiO3 33g/L、(NaPO3)6 22g/L、Na3PO412g/L、NaOH 5g/L，彩钛前腐蚀液包括以下组分：67％浓度的HNO3 65mL/L、NH4HF2 42mL/L、40％浓度的HF 30mL/L、NaF 50g/L、稳定剂2.5mL/L，彩钛氧化液包括以下组分：C4H6O6 55g/L、C3H6O3 8mL/L、H2C2O4 15g/L、C6H8O7 15g/L、H2O2 15mL/L、C3H8O3 10mL/L。
实施例三：
将实施例一的S7步骤变为：对工件整体浸入彩钛氧化液，对工件通69V的直流电，进行彩钛氧化处理，处理时间为5min。
实施例四：
将实施例二S2步骤变为：对工件整体浸入彩钛氧化液，对工件通80V的直流电，进行彩钛氧化处理，处理时间为5min。
实施例五：
将实施例一的S7步骤变为：对工件整体浸入彩钛氧化液，对工件通92V的直流电，进行彩钛氧化处理，处理时间为5min。
对按照实施例一至实施例五所记载的方法处理的钛合金工件进行观察，结果如下：
实施例 彩钛处理电压(V) 彩钛处理部分颜色
实施例一 26 蓝色
实施例二 51 金黄色
实施例三 69 ***
实施例四 80 宝蓝色
实施例五 92 草绿色
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种彩色和厚膜结合的钛合金表面处理方法，其特征在于，先厚膜氧化再彩钛处理时，包括以下步骤：
S1、将工件整体浸入厚膜氧化液，使用200～350V的脉冲电源对工件通电，在20～30℃的工作温度下，进行厚膜氧化处理，处理时间为1～10min；
S2、对工件上不需要进行彩钛氧化的部分进行遮蔽处理；
S3、使用厚膜腐蚀液，在25～40℃的工作温度下，对工件上未遮蔽部分进行腐蚀处理，处理时间为3～10min，将厚膜层去除干净；
S4、对工件上的腐蚀处进行喷砂处理；
S5、去除遮蔽层；
S6、使用彩钛前腐蚀液，在25～40℃的工作温度下，对工件整体进行彩钛前腐蚀处理，处理时间为3～10min；
S7、对工件整体浸入彩钛氧化液，对工件通20～100V的直流电，进行彩钛氧化处理，处理时间为1～10min；
或者，先彩钛处理再厚膜氧化时，包括以下步骤：
S1、使用彩钛前腐蚀液，在25～40℃的工作温度下，对工件整体进行彩钛前腐蚀处理，处理时间为3～10min；
S2、对工件整体浸入彩钛氧化液，对工件通20～100V的直流电，进行彩钛氧化处理，处理时间为1～10min；
S3、对工件上需要保留彩钛的部分进行遮蔽处理；
S4、将遮蔽处理后的工件整体浸入厚膜氧化液，使用200～350V的脉冲电源对工件通电，在20～30℃的工作温度下，进行厚膜氧化处理，处理时间为1～10min；
S5、对工件上的厚膜部分进行轻喷砂处理；
S6、去除彩钛遮蔽层；
彩钛氧化液包括以下组分：C4H6O6 10～250g/L、C3H6O3 5～50mL/L、H2C2O4 10～200g/L、C6H8O7 10～200g/L、H2O2 10～100mL/L、C3H8O35～50mL/L。
2.根据权利要求1所述的一种彩色和厚膜结合的钛合金表面处理方法，其特征在于，厚膜氧化液包括以下组分：Na2SiO3 10～150g/L、(NaPO3)6 10～100g/L、Na3PO4 5～50g/L、NaOH 1～20g/L。
3.根据权利要求1所述的一种彩色和厚膜结合的钛合金表面处理方法，其特征在于，厚膜腐蚀液包括以下组分：67％浓度的HNO3 50～500mL/L、NH4HF2 30～100mL/L、40％浓度的HF 20～100mL/L、NaF 45～60g/L、稳定剂0.5～5mL/L。
4.根据权利要求1所述的一种彩色和厚膜结合的钛合金表面处理方法，其特征在于，彩钛前腐蚀液包括以下组分：67％浓度的HNO350～500mL/L、NH4HF2 30～100mL/L、40％浓度的HF 20～100mL/L、NaF 45～60g/L、稳定剂0.5～5mL/L。
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