Ti-6A1-4V合金表面微弧氧化膜的制備工藝及性能研究.pdf

1、微弧氧化技術(shù)是一項具有較大潛力和廣闊應(yīng)用前景的表面改性新技術(shù)，在航空、航天領(lǐng)域有重要的應(yīng)用背景和價值。 為了在Ti-6Al-4V合金表面獲得良好的氧化膜層，本文采用直流穩(wěn)壓電源微弧氧化設(shè)備，在NaOH、Na2SiO3、Na2HPO4三種電解液體系中，進(jìn)行了微弧氧化試驗，并優(yōu)選出最佳工藝參數(shù)。利用XRD、SEM、XPS等手段對涂層的微觀組織結(jié)構(gòu)進(jìn)行表征，研究了涂層的形成機(jī)制，并測試了涂層的厚度、硬度、耐腐蝕性以及電解液濃度和初始溫

2、度對微弧氧化的起弧電壓變化規(guī)律的影響。 在Na2HPO4和Na2SiO3溶液作為電解液時，起弧電壓都是隨著電解液濃度、初始溫度的升高而線性減小。當(dāng)濃度過小時，在陽極鈦合金板的邊緣易發(fā)生燒損現(xiàn)象；當(dāng)電解液濃度過大時，陽極鈦合金板不易起弧。 在Na2HPO4和Na2SiO3溶液作為電解液時，在不同的處理時間、電解液濃度和電壓下制備的微弧氧化膜表面都呈現(xiàn)多孔結(jié)構(gòu)。隨著微弧氧化時間的延長，氧化膜的厚度不斷增加，而生長速率和耐腐蝕

3、性先增加后減小，表面粗糙程度、硬度和微孔尺寸逐漸增大，微孔密度逐漸減小。膜層主要由銳鈦礦和金紅石型TiO2組成；隨著微弧氧化時間、電解液濃度和電壓的增加，膜層中銳鈦礦型TiO2逐漸減少，而金紅石型TiO2則逐漸增多并最終在膜層中占據(jù)主導(dǎo)地位。 在NaOH電解液中，氧化膜表層質(zhì)量隨著添加劑NaF的濃度增加而變的更加光滑，膜層厚度和耐腐蝕性隨著添加劑NaF的濃度的增加都在逐漸增加。雖然微孔尺寸逐漸增大，微孔數(shù)目也在逐漸減少，但其耐腐

4、蝕性卻在逐漸增大。這與上述兩種電解液中制備的微弧氧化膜性能不盡相同，所以一定程度上，在含有添加劑NaF的NaOH溶液中所生成的氧化膜層更具有耐腐蝕性。 實驗確定的最佳測定條件：在含有添加劑NaF的NaOH溶液中，電解液濃度為3g/LNaOH+0.4mol/LNaF，微弧電壓為280V，氧化時間為10min；在Na2HPO4溶液中，電解液濃度為0.3mol/L，微弧電壓為180V，微弧氧化時間為300s，電解液初始溫度為10℃；在