TC4鈦合金微弧氧化膜層的摩擦性能研究.pdf

1、本文通過在Na2SiO3-(NaPO3)6體系中分別添加Na2WO4、Na2MoO4、NaAlO2研究各組分對(duì)膜層的影響，確定微弧氧化溶液配方。采用選定的溶液配方對(duì)TC4進(jìn)行微弧氧化，研究了脈沖參數(shù)（占空比、頻率）、電流密度以及氧化時(shí)間對(duì)膜層厚度、微觀形貌和組織結(jié)構(gòu)的影響，并對(duì)微弧氧化膜的摩擦性能以及微弧氧化膜層對(duì)TC4/金屬偶對(duì)電偶腐蝕的影響進(jìn)行了研究。
　　實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：在Na2SiO3-(NaPO3)6體系中，(NaPO3)

2、6起到起弧的作用。溶液中分別添加Na2WO4、Na2MoO4均可以使膜層增厚，但當(dāng)Na2WO4和Na2MoO4的濃度分別超過2.5g/L、3g/L，膜層厚度反而下降。NaAlO2的添加可明顯使膜層增厚，其濃度為1.8 g/L時(shí)，膜層厚度可達(dá)35μm，但膜層表面粗糙不平。選取鋁酸鈉濃度為1.5g/L，硅酸鈉濃度為6g/L，六偏磷酸鈉濃度為5g/L，微弧氧化20min后膜厚約為20μm，且膜層表面均勻細(xì)致。
　　在Na2SiO3-(N

3、aPO3)6-NaAlO2溶液中生成的微弧氧化膜主要由O、P、Si、Ti、A1元素組成，溶液中的Al參與了成膜，膜層主要由Al2TiO5相以及TiO2(金紅石)相組成。隨占空比的增大、頻率的減小、電流密度以及氧化時(shí)間的增加，膜層厚度以及空洞數(shù)量增加、微孔數(shù)目減小且孔徑加大。膜層中Al2TiO5相的衍射峰強(qiáng)度隨占空比、電流密度和氧化時(shí)間的增加逐步加強(qiáng)，且TiO2相的比例有所增加。頻率的改變對(duì)Al2TiO5相/TiO2相的比例未有顯著影響。

4、
　　Ti6Al4V合金粘著磨損嚴(yán)重，摩擦系數(shù)達(dá)到0.6，微弧氧化膜層的抗粘著作用使其跑和階段摩擦系數(shù)降低，加入NaAlO2可提高膜層耐磨性能。電流密度為6A/dm2，氧化時(shí)間為30min時(shí)能獲得的膜層摩擦系數(shù)約為0.35。當(dāng)氧化時(shí)間為10min，膜層很薄不耐磨，氧化時(shí)間為50min或者電流密度高于8A/dm2會(huì)導(dǎo)致膜層粗糙，摩擦系數(shù)與基體的相當(dāng)。
　　45＃鋼與TC4基體耦合后，鋼嚴(yán)重腐蝕，電偶腐蝕電流可達(dá)13.73μA；