Ti-6A1-4V合金表面微弧氧化膜的制備工藝及性能研究.pdf

1、微弧氧化技術是一項具有較大潛力和廣闊應用前景的表面改性新技術，在航空、航天領域有重要的應用背景和價值。 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)壓電源微弧氧化設備，在NaOH、Na2SiO3、Na2HPO4三種電解液體系中，進行了微弧氧化試驗，并優(yōu)選出最佳工藝參數。利用XRD、SEM、XPS等手段對涂層的微觀組織結構進行表征，研究了涂層的形成機制，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。當濃度過小時，在陽極鈦合金板的邊緣易發(fā)生燒損現象；當電解液濃度過大時，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多孔結構。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主導地位。 在NaOH電解液中，氧化膜表層質量隨著添加劑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