阳极氧化膜厚度对TB8钛合金表面特性及其粘结性能的影响.pdf

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1、航空学报ActaAeronauticaetAstronauticaSinicaApr．252016V01．37No．41393—1400ISSN1000．6893CN11-1929／Vhttp：／／hkxb．buaa．edu．cahkxb@buaa．edu．CR阳极氧化膜厚度对TB8钛合金表面特性及其粘结性能的影响余永水1，谢兰生1一，陈明和1，欧阳金栋2，周希文31．南京航空航天大学机电学院，南京2100162．江西洪都航空工业集团有限公司，南昌3300243．江西洪都航空工业股份有限公司，南

2、昌330024摘要：采用以酒石酸钠为主盐的电解体系对TB8钛合金进行阳极氧化，研究阳极氧化膜厚度对TB8钛合金表面特性及其与环氧树脂粘结性能的影响。采用SEM、XRD和EDS分析了阳极氧化膜的微观形貌和晶体结构，采用角接触测量仪和三维视频显微镜分别对阳极氧化膜的表面润湿性和粗糙度进行测量。研究了不同厚度TB8钛合金阳极氧化膜的粘结性能与表面形貌、相组成、润湿性及粗糙度的关系。结果表明：采用以酒石酸钠为主盐的电解体系对TB8钛合金进行阳极氧化处理，氧化时间为15rain，电压为1～30V时，能够在

3、钛合金表面形成一层1～4,um厚的阳极氧化膜；氧化膜主要由金红石型和锐钛型TiO。混合晶体组成，其表面具有微纳多孔的粗糙结构；随着厚度的增加，阳极氧化膜对水的润湿性能逐渐增强。当氧化膜厚度为3弘m时，可获得最大粘结强度为19．6MPa，相对于母材提高了88．5％，同时，水接触角为43．2。，相对于其母材减少了56．1％；粗糙度为2．14”m，相对于母材提高了137．8％。关键词：阳极氧化；TB8钛合金；表面形貌；粘结性能；润湿性；粗糙度中图分类号：V261．93；TB332文献标识码：A文章编号

4、：1000—6893(2016)04—1393—08钛合金是一种密度小、耐腐蚀性好、比强度高的结构材料，具有非常优越的耐高温性能和易钝化性能，特别是与碳纤维复合材料有良好的电化学相容性和相近的热膨胀系数等特点【l≈]。在一定条件下，由钛合金薄板与纤维复合材料交替组合而成的钛基纤维金属层合板，综合了传统纤维复合材料和金属材料的特点，不但具有高比刚度和比强度，还具有金属材料的韧性和可加工性，并且具有优良的疲劳性能和损伤容限性能，钛基纤维金属层合板结构被广泛应用于航空航天领域‘3_4]。钛合金／纤维复

5、合材料这种胶接结构的耐久性能对于航空航天器材的安全稳定性非常重要，而胶接前钛合金的表面处理对胶接耐久性能起着至关重要的作用[5制。为了提高钛合金与复合材料的粘结性能，需要对钛合金进行表面处理。目前，广泛采用的表面处理技术主要有打磨口]、喷砂‘8-9]、刻蚀‘10]、阳极氧化[11-14]、等离子喷涂‘151以及溶胶凝胶等，其中，阳极氧化处理因具有工艺简单、性价比高、原位生长等优点，制备的膜层与基体结合强度高，不仅可以提高钛合金与复合材料的粘结性能，还可以进一步提高基体的耐蚀性和收稿日期：2015

6、．04．09；退修日期：2015-05—04；录用日期：2015·05-06；网络出版时间：2015—05-2510：00网络出版地址：WWW．onki．net／kcms／detail／111929V．201505251000．006html基金项目：江西省重大科技专项一先进直升机关键技术项目(20114ABE02100103103)*通讯作者．Tel．：025—84892508E-mail：meelsxie@nuaa．educn戮用格武I余采永．谢兰生．嚷明和．等。阳极氧化膜厚魔对TB8钛合金

7、表面特性及其糖结性能的影响[J]，航空学报，2016。37(4)：1393．1400．YUYS，XlELS，CHENMH，eta1．EffectsofanodicoxidefilmthicknessOnsurfacecharacterizationandadhesivestrengthofTB8titaniumalloyfJ]ActaAeronauticaetAstronauticaSinica，2016，37(4)j1393—1400．航空学报耐磨性，引起广泛关注[1卜14’16。17。。通过

8、调节阳极氧化的电压、时间、电解液成分等可以改变氧化膜的组成、结构以及厚度，从而改变阳极氧化膜的性能[18_20]。电解液有酸碱性之分。在传统的阳极氧化研究中，大多采用呈酸性的硫酸一磷酸为成膜剂的电解体系，易在钛合金材料的应用中产生氢脆，影响其力学性能。而采用碱性阳极氧化工艺相则不会产生氢脆的现象，且碱性阳极氧化方法更加经济、环保[2卜22]。近年来，国内外学者在阳极氧化对钛合金氧化膜特性及其与环氧树脂粘结性能的影响方面进行了较为深入的研究，并取得一定的成果。徐飞等口胡利用恒压阳极氧化法对TA2板