tc4钛合金微弧氧化工艺及膜层性能研究

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1、摘要微弧氧化技术是一项具有较大潜力和广阔应用前景的表面改性新技术，在航空、航天领域有重要的应用背景和价值。本文选用铝酸钠．磷酸钠溶液体系，在对溶液体系、电参数进行优化实验研究的同时，分析工艺参数对氧化膜的形成和性能的影响。在此基础上，采用涡流测厚仪、表面轮廓仪、XRD、SEM测量分析氧化膜的厚度、粗糙度、表面形貌和相成分；利用电化学工作站和球．盘磨损试验机研究了氧化膜的电化学腐蚀性能和摩擦学性能，并成功地在TC4钛合金表面制备出具有一定厚度、表面质量较好的氧化膜。实验研究表明：(13溶液中的舢、P元素参与了氧化膜的形成，氧化膜主要以Al

2、ffi05相为主，但没有检测出含有P元素的晶体相；(2)氧化时间、电流密度、频率、占空比等工艺参数都对氧化膜的形成和表面形貌有影响。随着氧化时间的延长，电流密度增大，氧化膜的厚度增加，同时氧化膜表面放电微孔数目减少而尺寸变大，粗糙度增加而表面质量变差；(3)频率增大，将会减少单个脉冲放电时间，氧化膜的厚度交薄，但是氧化膜的表面质量则较好：(4)在恒定电压和恒定电流两种方式下，由于占空比分别对电流和电压的影响不同，最终导致对氧化膜的生长和表面质量影响不同；(5)电化学实验表明，在3．5％NaCl溶液中，钛合金的微弧氧化膜的耐蚀性比钛合金好

3、，而磨损试验表明，微弧氧化膜的摩擦系数有不同程度的提高。关键词：钛合金，微弧氧化，耐蚀性，耐磨性ABSTRACTAsanoveltechnologyofsurfacemodification，MicroarcOxidation(MAO)hasgreatpotentialandabroadapplicationprospect．Ithasimportantapplicationbackgroundandvalueinaerospaceandaviationfields．Inthispaper,themicroarcoxidationfil

4、mswerefabricatedinNaA[02一Na3P04aqueousonTi6A14V．Whileoptimizingtheelectrolytesconcentrationandprocessparameters，Weanalyzedtheeffectsofprocessparametersontheformationandperformanceofoxidationfills．Thethickness，roughness，surfacemorphologyandphasesofthemicroarcoxidationfdms

5、wereinvestigatedbyeddygauge，surfaceprofiler,scanningelectronmicroscopy(SEM)andX—raydiffraction(XRD)．Thecorrosiveandtribologicalperformanceswereinvestigatedbyelectrochemicalworkstationandball·-on--discfrictiontestingmachinerespectively．TheresultsareasfoUows：(1)Theelements

6、ofAIandPwhichareinsolutionparticipatedinthemicroarcoxidationfilmsformation．A12髓05isthedominatedphaseofthemicroarcoxidationfilms，crystalphaseofPisnotexamined；(2)AUtheprocessparameterssuchasoxidationtime，currentdensity,frequencyanddutycyclecaneffectstheformationandsurfacem

7、orphologyofthemicroareoxidationfilms．increasingoxidationtimeandcurrentdensitywouldincreasingthethicknessofthemicroarcoxidationfilms，atthesanletime，thesizeofthedischargechannelincreasesandthenumberofthedischargechanneldecreases，theroughnessofthemicroarcoxidationfillsincre

8、asedandthesurfacequalitybecomeworse；(3)Increasingfrequency,durationofpulsedecreased，thethicknessoffilms