钛合金低温脉冲微弧阳极氧化技术

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1、2008年西部电镀涂装高层论坛论文集钛合金低温脉冲微弧阳极氧化技术周英杰王伟张春刚黎明发动机有限公司，辽宁沈阳，110043摘要本项研究确定了防止钛合金与其它活泼金属接触时发生电偶腐蚀，防止粘结，提高其表面硬度，减少摩擦磨损的脉冲微弧阳极氧化工艺。微弧阳极氧化在L(含硫化合物)、T(合磷化合物)及若干添加剂的混合电解液中进行。由脉冲电源供电。高压、高热的微弧使零件表面发生等离子体放电现象，形成2斗m一15¨1Tt致密的、高绝缘的氧化膜层。具有抗腐蚀、防粘结的功能；同时，钛合金的表面硬度得到大幅度提高。关键词脉冲；微弧；阳极氧化；持

2、续时间；跟踪频率1引言钛合金有良好的比强度、很高的耐热性、优良的抗腐蚀性和较低的密度，已广泛应用于航空、航天、舰船和化工等行业中。特别是在航空发动机中，大量采用钛合金材料，对减轻发动机的重量，提高推重比有深远意义。但是钛合金也有它的弱点，一方面钛合金抗污染能力差，与铝合金、镁合金零件、镀镉、镀锌的钢铁件接触时，易发生电化学腐蚀而粘结，致使紧固件在拆卸时出现滞涩现象；另一方面钛合金的硬度较低，耐磨性差，因此，限制了钛合金的应用领域。钛合金低温脉冲微弧阳极氧化形成的膜层可以弥补以上两方面不足。我国引进的某新型发动机，易损件、必换件大量

3、采用了钛合金并设计采用了该项“低温脉冲微弧阳极氧化”技术。此前在修理该发动机时，这类钛合金零部件依赖进口，进口数量和进度都受控与他人。为了摆脱国外控制，实现该类零件表面处理工艺国产化，空军装备部、中航一集团联合立项，开展了该项技术研究，以满足某新型发动机钛合金易必紧固件防粘结需要。同时要满足提高摩擦零件表面硬度的要求。低温脉冲微弧阳极氧化技术在钛合金上应用，目前国内不曾有过报道，也没有在各类发动机上应用的记载。钛合金阳极氧化也仅限于低电压、直流、常温，这类膜厚度不足1恤m，防护功能有限，无法满足发动机零部件生产的要求。课题组在查阅

4、国内外资料、解剖进口原件、大量工艺试验及多种性能测试基础上，确定了以脉冲电源为供电方式的低温脉冲微弧阳极氧化工艺。现已完成了全部试验及试生产工作，编写完成了相应的企标和航标。通过了部级科学技术成果鉴定。建立了我国第一条钛合金阳极氧化生产线。零件通过长期试车后装机使用。该项技术工艺稳定，操作方便，产品外观，氧化膜的硬度、颜色、膜厚、绝缘性均达到外购件相当的指标。某些技术性能优于进口件。在我国该项技术首次应用于发动机易损、必换紧固件上，填补了该项技术的国内空白，与欧美现有技术处于同等水平，完全替代了进口。2004年2月4日国家专利局授

5、权“国家发明专利”。现将该项技术介绍如下。2低温脉冲微弧阳极氧化的原理～31—2008年西部电镀涂装高层论坛论文集(1)外购件氧化膜厚度用三种测厚方法测得的厚度基本一致的，约2斗Ill～3“m；(2)氧化膜硬度由于膜层较薄，因受基体影响氧化膜硬度的测量值是相对的。维氏硬度(HV)在380—430之间；(3)绝缘性。用摇表在500V电压下测得氧化膜电阻值在104左右；(4)外观。零件大部分以蓝灰色、灰色为主，同一个件号的不同批次颜色有差别，蓝灰色居。表1外购件解剖检测数据氧化膜厚度(斗m)硬度零件号颜色外观电阻n测厚仪金相方法扫描电

6、镜HV外购件12、3、5、4灰色失泽外购件21、2、2、32～31．8～2．6灰色失泽3802×1∥外购件32、3、4、2灰蓝色有光泽外购件42、3、3、22-32．3～3．8灰色失泽4284×105外购件53、2、l、2灰色失泽外购件63、472，52～31．8—4．0灰蓝色有光泽4067×1酽3．2试样牌号及规格(见表2)。表2试样牌号及规格材料牌号规格数量粗糙度炉号TC4由60X420片3．206X5036根TC6中30X560片3．2536—9302009①30X640片3．2536—9302009螺母10件536—930

7、2009西3x360件536—9302009m15X575件3．2536—930200906X5048根536—9502064BT～2032X206片BT3～1外购件22件外购件61件外购件41件3．3主要试验设备(1)自行设计外委加工的KGⅪ1_一100～850V脉冲电源；(芝)电解槽；(3)循环冷却装置；(4)搅拌装置。3．4工艺参数试验3．4．1槽液成分、作用及控制一33—2008年西部电镀涂装高层论坛论文集从表5可以看出，电压在95V以下时，电压不同，氧化膜颜色不同，厚度都仅有1斗m，硬度也没有增加。当电压升到130V。1

8、60V时，氧化膜颜色为蓝灰或灰色，膜厚为21*m．3斗m，硬度也较基体高。电压升到190V。220V时，氧化膜呈灰绿色或土黄绿色，厚度也增到8斗m一15斗113．，维氏硬度(HV)增大到500。600。从中可以看出，若要获得某一厚度要求的氧化膜，可