纳米ZrO2微粒对TC4合金表面微弧氧化陶瓷膜层耐蚀及耐磨性能的影响

目的提高TC4微弧氧化表面陶瓷涂层的耐蚀性与耐磨性,并研究ZrO2微粒对涂层性能的影响。方法在不同配比的硅酸钠、磷酸钠、氢氧化钠混合电解液中,通过微弧氧化技术在TC4钛合金表面制备陶瓷涂层,得到最佳电解液配比。将纳米ZrO2微粒添加到电解液中,以制备复合涂层。通过SEM、XRD、电化学工作站以及往复摩擦磨损试验机,研究不同含量ZrO2对膜层的形貌、相结构、耐腐蚀及耐磨性的影响。结果随着纳米ZrO2浓度的增加,涂层微孔数量和尺寸都减小,膜层的主要组成相为ZrO2、ZrTiO4、TiO2、Ti2O、Al2O3和SiO2。0.9%NaCl溶液中的电化学极化曲线表明,随着ZrO2浓度的增加,涂层的自腐蚀电位不断提高,但当添加剂的含量达到12g/L时,自腐蚀电位降低。摩擦磨损实验显示,不含ZrO2陶瓷膜层的比磨损率为1.082×10^-3mm^3/(N·m),当ZrO2含量为9g/L时,其比磨损率为3.489×10^-4mm^3/(N·m),是未添加颗粒的32.24%。结论纳米ZrO2微粒的加入有效提高了陶瓷涂层的耐蚀、耐磨性,特别地,当添加量为9g/L时,涂层的耐蚀性耐磨性最好。