TC4鈦合金微弧氧化復(fù)合陶瓷膜制備及性能研究.pdf

1、本文采用微弧氧化技術(shù)，通過(guò)向電解液中分別添加不同的陶瓷顆粒(SiC、SiO2)，在TC4鈦合金表面制備復(fù)合陶瓷膜。由于單一組分陶瓷膜性能或多或少存在一些不足之處(如耐磨耐蝕性能較差)，本課題欲制備出含有多種組分的復(fù)合陶瓷層，并采用采用掃描電鏡（SEM）、X射線(xiàn)衍射儀(XRD)，MMA-1萬(wàn)能摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)研究了不同的陶瓷顆粒對(duì)膜層微觀組織結(jié)構(gòu)、元素分布特征、相組成和耐磨性能的影響。
　　在硅酸鈉、六偏磷酸鈉、鎢酸鈉、氫氧化鉀組成的

2、基礎(chǔ)電解液中進(jìn)行微弧氧化處理。采用正交試驗(yàn)的方法，以膜層表面形貌質(zhì)量和膜層厚度作為衡量指標(biāo)，確定電解液中各個(gè)成分的含量。然后采用單因素試驗(yàn)的方法，在選定好電解液配方的條件下，研究微弧氧化電參數(shù)（正向電壓、脈沖頻率、占空比）和氧化時(shí)間對(duì)膜層的影響，并確定最佳工藝參數(shù)。本文實(shí)驗(yàn)條件下得最佳電解液配比為：硅酸鈉6g/L，六偏磷酸鈉5g/L，鎢酸鈉2.5g/L，氫氧化鉀1.5g/L；最佳工藝參數(shù)為：正向電壓450V，脈沖頻率300HZ，占空比3

3、0％，氧化時(shí)間25min。
　　在基礎(chǔ)電解液中分別添加不同量的SiC(3μm)和SiO2（3μm）粉末制備復(fù)合陶瓷膜，研究不同陶瓷顆粒對(duì)膜層的影響。結(jié)果表明：適當(dāng)?shù)靥砑犹沾深w粒能夠使微弧氧化膜層表面變得致密平整且厚度增加，添加9g/L SiC和6g/L SiO2做制備出膜層的厚度最大，分別達(dá)到20.7μm和21.8μm。通過(guò)截面線(xiàn)掃描結(jié)果可知SiC和SiO2顆粒能進(jìn)入到陶瓷層中。通過(guò)XRD分析可知，這兩種膜層中都含有α-Ti、金紅

4、石型TiO2和銳鈦礦型TiO2相。添加有SiC顆粒的膜層中有部分α-SiC轉(zhuǎn)變?yōu)棣?SiC，SiO2顆粒進(jìn)入到膜層中并不發(fā)生相變反應(yīng)，仍以晶體SiO2的形式存在。經(jīng)過(guò)摩擦磨損測(cè)試，SiC和SiO2顆粒能夠明顯提高膜層的耐磨性能，添加9g/L SiC和6g/L SiO2做制備出膜層的磨損量最少，耐磨性能最好，其耐磨性能比未添加陶瓷顆粒膜層分別提高了180%和133%。相對(duì)于未添加陶瓷顆粒的膜層，添加SiC和SiO2顆粒的膜層的腐蝕電位明顯