鈦合金表面微弧氧化工藝和膜層性能研究.pdf

1、鈦合金具有許多優(yōu)良的性能，被應(yīng)用在國民經(jīng)濟(jì)各個領(lǐng)域。但是鈦合金也存在一些固有的缺陷，如耐磨性能差、自然氧化膜易被破壞。所以有必要對鈦合金表面進(jìn)行處理。微弧氧化技術(shù)可以改善表面的耐磨性和耐蝕性。為獲得綜合性能優(yōu)良的陶瓷膜，本論文采用微弧氧化技術(shù)，對TC4合金進(jìn)行表面處理，優(yōu)化工藝參數(shù)，制備含碳納米管(CNTs)的復(fù)合涂層。
　　研究了電解液配方、電流密度、頻率、占空比和處理時間對鈦合金微弧氧化膜層的表面粗糙度、顯微硬度和腐蝕率的影響

2、。通過正交表法和綜合分析法，優(yōu)化工藝參數(shù)。優(yōu)化后的電解液配方為20g/LNa2SiO39H2O、2g/LNaOH、5g/gNa2CO3。當(dāng)電流密度為15A/dm2、頻率為500Hz、占空比為10％、處理時間為15min時，所得的膜層綜合性能最好。
　　研究了碳納米管對鈦合金微弧氧化電壓、溫度的影響。結(jié)果表明，CNTs的加入加快了電壓的升高，但降低了起弧電壓、縮短了起弧時間。未添加碳納米管(WTC)和添加碳納米管(TJC)的電解液溫

3、度隨時間增加變化趨勢相似，先是緩慢增加，后快速上升。當(dāng)CNTs濃度為3g/L和5g/L時，溫度上升速度比較適中，且終止溫度較低。
　　利用SEM、XRD、EDS等分析手段，研究了碳納米管摻雜對鈦合金微弧氧化膜層形貌、組織結(jié)構(gòu)的影響。結(jié)果表明，WTC膜層含銳鈦礦型和金紅石型TiO2相和無定型硅氧化物。TJC膜層含有C元素，出現(xiàn)了CNTs衍射峰，因此得到了含碳納米管微粒的復(fù)合涂層。
　　研究了CNTs對微弧氧化膜層性能的影響。T

4、JC膜層厚度較WTC膜層的厚度大，由11μm增加到16μm。TJC復(fù)合涂層的表面粗糙度較高，在0.869μm-1.595μm之間。兩種涂層的顯微硬度都比基體的顯微硬度高，當(dāng)CNTs濃度為3g/L時，制得的陶瓷層的顯微硬度達(dá)到最大，為638.5HV。TJC氧化膜的磨損量最小，磨損率最低，且摩擦系數(shù)在0.3左右，比基體的摩擦系數(shù)低。CNTs在摩擦過程中形成了潤滑膜，改善了鈦合金的摩擦磨損性能。TJC膜層的點滴腐蝕時間最長，浸泡腐蝕實驗腐蝕率