常温下钛与氧气化合生成一层极薄致密的氧化膜,这层氧化膜常温下不与绝大多数强酸、强碱反应,包括酸中之王——王水。它只与氢氟酸、热的浓盐酸、浓硫酸反应。
你所用的钛是否是纯钛金属呢?同时,你是否使用热盐酸洗的?
如果为非纯钛,那原因就只能看它是什么合金,才有可能分析出变黑原因
如果你用热盐酸洗的,那会产生三氯化钛,三氯化钛为深紫色结晶,是否是你所看到的变黑,可以用水或乙醇洗一下,如果液体变紫色,那说明是产生了钛与盐酸的反应。
在热处理中间及热处理之后大多要求进行表面处理,以便去除金属表面氧化皮及各种污染物,减少金属裸餺表面的活性,以及在钛及其合金表卤涂敷保护层及各种功能涂层之前和涂敷过程中也要进行表面处理,涂敷这种涂层的是改善金属表面的性能,例如,防止腐蚀、氧化及磨损等。
钛及其合金的酸洗条件决定于氧化层及现存反应层的种类(特征),而这种层的种类又受到高温加热过程及加工过程温度增高(例如,锻造、铸造、焊接等)的影响。在较低的加工温度或者大约在600X:以下的髙温加热温度条件下仅仅生成薄的氧化层,高温条件下对着某种氧化层附近形成一种富氧扩散区,也必须通过酸洗脱除这个富氧扩散层。可以采用各种不同的脱除氧化皮方法:脱除厚氧化层及硬表面层的机械方法,在熔融盐浴中脱除氧化皮以及在酸溶液中进行酸洗脱除氧化皮的方法。
在很多种情况下可以采用若干方法相结合的方法,例如,先机械方式脱除氧化皮及接着进行酸洗相结合,或者先盐浴及接着进行酸洗相结合的脱除氧化皮方法^遇到在较高的温度下形成的氧化层及扩散层的情况下要采用特殊的方法但是在高温加热到600X:的情况下形成的氧化层大多通过一般的酸洗就可将其溶解掉。
耐磨性表面处理耐磨性是钛金属最大缺点,容易产生麻面等缺陷。钛表面处理方法有镀Cr、镀Ni的湿式镀膜法、溅射法、堆焊法、热扩散法等,此外较先进的如CVD、PVD、PVCD表面强化法。1、 湿式镀膜是一种有效的耐磨表面处理方法,先镀Ni,再镀Cr。电解法成膜速度快,厚度几微米。
2、 溅射法是利用等离子流高速空气射流,使滴下的熔融金属喷洒在被处理材料表面,无须真空,效率快。
3、 堆焊法是利用等离子转移弧对钛表面进行堆焊硬化从而具有耐磨性。适合处理较大较厚的大型工件,方法简单,无须在高温下暴露防止力学性能下降。
4、 热扩散法主要用于钢铁材料的硬化处理如渗碳、氮化、硼化等热扩散工艺。离子氮化法与气体氮化不同,离子氮化采用辉光放电等离子体破坏钛表面氧化膜,效率高。近年来用于钛,温度达到850摄氏度,氮化膜厚度从0.7微米增到5.0微米,表面硬度达1200-1600Hv,耐磨性良好。
二、耐蚀性表面处理通常对钛金属及钛合金进行耐蚀性表面处理是为了防止钛在腐蚀性强的硫酸、盐酸等非氧化性酸水溶液中被腐蚀。故采用表面处理方法如下:
5、 大气氧化处理 钛金属及合金放置在高温大气中,氧化膜会增厚,且随时间延长及温度升高而厚度增加,从而放置钛的全面腐蚀及间隙腐蚀,方法简单,但耐久性不高。且有大气氧化处理条件,温度和时间的保障。
6、 贵金属涂覆 钛的氧化膜能保护钛被腐蚀,氧化膜的生成反应公式为:Ti +2H2O枣→TiO2 +4H+ +4e?/P>该反应为阳极反应,可通过提高钛的电位使此反应进行,提高钛的氧化膜稳定性和耐腐蚀性。面积较大时,施加均一电压比较困难故而不适用此方法。贵金属在苛刻环境下也不容易被腐蚀,而且显高电位。因此在钛金属表面涂覆贵金属,有效提高其腐蚀性。通常使用钯(Pd)和钌(Ru)及他们的氧化物进行涂覆,耐腐蚀性非常好。
7、 干式工艺涂覆TiC、TiN膜(CVD、PVD、PCVD) TiC、TiN及TiCN耐腐蚀比Ti更好,方法有气体法、CVD、PVD、PCVD,须在远高于钛相变点温度下加热,使其组织、形状发生变化造成制品不能满足使用要求,CVD、PVD、PCVD法需要特殊设备,成本高,通常此类方法不用于提高耐腐蚀性,偶尔用于提高耐磨性。
三、匠性表面处理所以进行匠性表面处理,主要是因为钛金属广泛应用于建材、手表、眼镜等装饰品,使用钛金属主要是利用其优良的耐蚀性,然饰品需要表面鲜艳、光泽、时髦,故需要进行匠性加工。
1、表面精加工①研磨;②退火加酸洗,表面失去光泽,呈灰色;③真空退火+酸洗,表面呈深灰色;④喷丸(50-500微米玻璃珠),表面呈梨皮状;⑤密条纹加工,150-240#砂带研磨,使其具有长且连续的研磨条纹;⑥花纹压印加工,即凹凸加工,加工表面有凹凸的浮雕图案;⑦化学刻蚀图案。
2、镜面精加工
对于钛材料来说,镜面精加工较难。①软带抛光,表面有硬化层则效率低;②化学抛光,由温度、时间、抛光液因素影响;③电解抛光,无水有机电解液对钛有较好的电抛光作用。
3、着色钛表面本为银白色,着色处理通常有大气氧化法、阳极氧化法、化学处理法。
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