航空用鈦合金陽極氧化工藝研究.pdf

1、為了適應(yīng)鈦及其合金在航空新產(chǎn)品中被廣泛應(yīng)用的發(fā)展趨勢，防止和減輕鈦合金與其它金屬材料接觸時所產(chǎn)生的接觸腐蝕傾向，提高鈦合金的抗蝕能力及其表面性能，本文選擇了TC4、TB6、Ti-47121三種鈦合金材料，采用了陽極氧化的表面改性處理方法，研究確定了鈦合金陽極氧化工藝及參數(shù)，并分析各工藝控制參數(shù)對成膜的影響；其次，以TB6鈦合金材料為研究對象，通過鹽霧腐蝕試驗方法，對所選定的陽極氧化工藝配方及條件下生產(chǎn)的試樣進(jìn)行了抗接觸腐蝕效果驗證、對比

2、實驗；另外，初步探討了鈦合金陽極氧化過程的理論依據(jù)和氧化膜的組成與結(jié)構(gòu)。 陽極氧化的工藝實驗結(jié)果表明：經(jīng)過篩選確定的中性磷酸銨鈉鹽電解液配方，在優(yōu)化的工藝參數(shù)及控制條件下，所獲得的鈦合金表面氧化膜層與其基體金屬有良好的結(jié)合力，均勻、致密，具有較好的完整性和性能；該工藝穩(wěn)定性和操作可靠性好，能滿足鈦合金表面陽極氧化改性處理與工程化生產(chǎn)應(yīng)用的要求；此外，采用中性鹽配方能夠克服酸性配方易使零件過腐蝕、氫脆的傾向。陽極氧化工藝條件對氧化

3、膜的厚度(顏色)、質(zhì)量及特性起著非常重要的作用。通過實驗可知，在同一配方條件下，各工藝控制參數(shù)對成膜的影響程度不同，而關(guān)鍵的工藝參數(shù)是電壓，其對膜層的影響最大，并且氧化膜的顏色(厚度)隨著電壓呈規(guī)律性變化，膜的顏色與膜層厚度有一一對應(yīng)關(guān)系，可依據(jù)膜層顏色及變化作為控制鈦合金陽極氧化工藝過程的手段。 選擇以中性磷酸銨鈉鹽電解液配方工藝條件下進(jìn)行陽極化處理的TB6(Ti-1023)鈦合金材料試樣(氧化膜為孔雀藍(lán)色)與不同表面狀態(tài)、不

4、同牌號的合金鋼和鋁合金材料進(jìn)行接觸腐蝕對比實驗。結(jié)果表明：陽極化Ti-1023鈦合金與陽極化鋁合金、磷化+涂灰漆合金鋼之間幾乎不發(fā)生接觸腐蝕現(xiàn)象，這就為航空工程實際應(yīng)用中鈦合金與常用的鋁合金、結(jié)構(gòu)鋼零件接觸時會產(chǎn)生的嚴(yán)重接觸腐蝕問題的解決提供了一個很好的方法和途徑。在優(yōu)化的陽極氧化工藝條件下，所獲得的鈦合金表面氧化膜具有優(yōu)異的抗腐蝕性能，能有效地降低和消除與其它金屬材料之間的接觸腐蝕，陽極化鈦合金可作為飛機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計及選材所用的連接材料。

5、 通過接觸腐蝕實驗，對本課題所研究確定的鈦合金陽極氧化工藝配方及工藝參數(shù)給予了有效性驗證和評定。結(jié)果表明：所研究確定的鈦合金陽極氧化工藝是行之有效的，能夠克服鈦合金的某些缺陷并賦予它新的性能，為航空工程化應(yīng)用奠定了良好的基礎(chǔ)。鈦合金材料經(jīng)過陽極化處理后，通過有關(guān)的試驗表明，所獲得得的氧化膜層改變了其表面的組成與結(jié)構(gòu)，改變了材料表面的光潔度，使得鈦合金耐腐蝕性得到提高。說明了金屬材料的耐腐蝕性能與材料的表面成分和表面光潔度這兩個因