TC4鈦合金微弧氧化復合陶瓷膜制備及性能研究.pdf

1、本文采用微弧氧化技術，通過向電解液中分別添加不同的陶瓷顆粒(SiC、SiO2)，在TC4鈦合金表面制備復合陶瓷膜。由于單一組分陶瓷膜性能或多或少存在一些不足之處(如耐磨耐蝕性能較差)，本課題欲制備出含有多種組分的復合陶瓷層，并采用采用掃描電鏡（SEM）、X射線衍射儀(XRD)，MMA-1萬能摩擦磨損試驗機研究了不同的陶瓷顆粒對膜層微觀組織結構、元素分布特征、相組成和耐磨性能的影響。
　　在硅酸鈉、六偏磷酸鈉、鎢酸鈉、氫氧化鉀組成的

2、基礎電解液中進行微弧氧化處理。采用正交試驗的方法，以膜層表面形貌質量和膜層厚度作為衡量指標，確定電解液中各個成分的含量。然后采用單因素試驗的方法，在選定好電解液配方的條件下，研究微弧氧化電參數（正向電壓、脈沖頻率、占空比）和氧化時間對膜層的影響，并確定最佳工藝參數。本文實驗條件下得最佳電解液配比為：硅酸鈉6g/L，六偏磷酸鈉5g/L，鎢酸鈉2.5g/L，氫氧化鉀1.5g/L；最佳工藝參數為：正向電壓450V，脈沖頻率300HZ，占空比3

3、0％，氧化時間25min。
　　在基礎電解液中分別添加不同量的SiC(3μm)和SiO2（3μm）粉末制備復合陶瓷膜，研究不同陶瓷顆粒對膜層的影響。結果表明：適當地添加陶瓷顆粒能夠使微弧氧化膜層表面變得致密平整且厚度增加，添加9g/L SiC和6g/L SiO2做制備出膜層的厚度最大，分別達到20.7μm和21.8μm。通過截面線掃描結果可知SiC和SiO2顆粒能進入到陶瓷層中。通過XRD分析可知，這兩種膜層中都含有α-Ti、金紅

4、石型TiO2和銳鈦礦型TiO2相。添加有SiC顆粒的膜層中有部分α-SiC轉變為β-SiC，SiO2顆粒進入到膜層中并不發生相變反應，仍以晶體SiO2的形式存在。經過摩擦磨損測試，SiC和SiO2顆粒能夠明顯提高膜層的耐磨性能，添加9g/L SiC和6g/L SiO2做制備出膜層的磨損量最少，耐磨性能最好，其耐磨性能比未添加陶瓷顆粒膜層分別提高了180%和133%。相對于未添加陶瓷顆粒的膜層，添加SiC和SiO2顆粒的膜層的腐蝕電位明顯