医用钛合金表面阳极氧化膜的制备工艺及性能研究

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1、摘要本文运用恒压阳极氧化法在Ti6A14V(TC4)合金表面制备了彩色阳极氧化膜，并讨论了各种工艺参数对氧化膜色彩均匀性以及膜层性能的影响。采用环境扫描电子显微镜(SEM)、X射线光电子能谱(xPS)等仪器测试了表面处理后，试样表面形貌、成分和结构。同时分析了表面预处理及封孑L后处理工艺对氧化膜质量的影响。实验结果表明：TC4合余在碱性、酸性及中性电解液中均能均匀着色。电解液对氧化膜的溶解能力适中，有利于形成较厚且致密的氧化膜。而电解液浓度、温度高将加速氧化膜的生长，但电解液浓度过高，容易产生烧蚀的膜层缺陷，而温度过高也将导致膜层疏松多孔。氧化膜的生长速度随处理时间的延长而逐渐减慢，最终与膜

2、层溶解速度达到平衡。根据各因素对氧化膜耐蚀性能的影响，确定的最佳处理工艺参数为0。1mol／LH3P04电解液，温度为20℃左右，氧化处理时间为5min。XPS研究表明，钛合会阳极氧化膜表面为单一的Ti02，并以晶态和非晶态的形式存在于氧化膜中。随着氧化膜深度的增加，内部氧化越来越不充分，Ti02的含量减少，并逐渐出现Ti203、TiO。并且阳极氧化处理明显增厚了表面氧化膜。利用色度学以及计算机图像处理技术，编写了颜色RGB数值识别器，对着色产品色彩进行数据化判别，得到颜色数值信息，进行色差分析。结果表明计算机对阳极氧化着色试样的色彩进行识别分析不仅操作简便、快捷、结果准确可靠；而且成本低廉

3、，对测试样品本身的尺寸、平整度、表面质量等也几乎不作要求，可以用于表面质量不高的一般工业产品的颜色测量。通过色差计算，同一工艺条件下先后处理的各试样之间的色差AEclE均小于1．3，人眼不能分辨，即我们所研究的阳极氧化工艺的稳定性和颜色的重现性良好。关键词：Ti6A14v合盒，阳极氧化，表面，耐蚀性，图像处理IIABSTRA(ITABSTRACTPotentiostaticallyanodicoxidationwasemployedtopreparecolorizedanodicoxidefilmsonTi6A14V(TC4)alloy．Thceffectsofdifferentproces

4、singparametersoncolortmiformi

5、yandpropertiesofanodicoxidefilmswerediscussed．Surfacemorphology,elementsandvalencestatewereinvestigatedbyScanningelectronmicroscopy(SEM)，X-rayphotoelectronspectroscopy(xvs)，andtheeffectsonqualityofanodicoxidefilmsofpre-processingmethodsandsealingtreatmentwerealsoinvest

6、igated．TheresultsindicatedthatsatisfactorycoloredfilmsonTC4alloywereobtainedbyanodicoxidatinginalkaline、acidicandneutralelectrolyte．Electrolytehavingmoderatesolubilizationtodissolveoxidefilms，wasbenefittoforillthickerandmorecompactoxidefilms．Increasingofelectrolyteconcentrationandtemperatureincreas

7、edanodicoxidefilmsformingrate．Butexcessivehighelectrolyteconcentrationledtoablationdefectofoxidefilms．Excessivehighelectolytetemperatureresultedinlooseandporousoxidefilms．Oxidefilmsformingratedecreasedgraduallywiththeincreasingofanodizingtime．Finally,anodicoxideformationratewasequaltothedissolution

8、rate．AccordingtotheeffectofvariOUSfactorsoncorrosionresistanceofoxidefilms，theoptimlizedprocessingparameterswereo．1mol／lH3P04，20。C，5minutes．TheresultsofXPSshowedthatTi02wasintheouterlayeroftheanodictitanium