钛合金微弧氧化影响因素及研究现状

介绍了影响钛合金微弧氧化工艺的基本因素,并概述了各因素对陶瓷层厚度、相结构及表面形貌的影响结果,同时总结了钛合金微弧氧化技术在国内外的研究状况和目前微弧氧化技术发展存在的一些问题。

应用微弧氧化技术处理钛合金表面

以Na_3PO_4为电解液,在不同浓度条件下,采用微弧氧化法对钛合金表面进行氧化防护,以提高钛合金的抗磨损性能。X射线表明当Na_3PO_4浓度增加至0.1M时,钛合金表面所形成薄膜晶相为锐钛矿和金红石的混合晶相。显微试验证明此时膜层具有较好的耐磨损性能。

TaC微粒对TC4钛合金表面掺铜微弧氧化层结构和性能的影响

通过在电解液中添加不同浓度的TaC微粒,在TC4钛合金表面制备了含TaC微粒的掺铜微弧氧化层,以提升其在模拟海水中的抗腐蚀、耐磨损和抗菌性能。采用扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、摩擦磨损试验、抗菌试验和电化学腐蚀试验等研究了TaC微粒浓度对微弧氧化层微观结构及性能的影响。结果表明:TaC微粒均匀分布在掺铜微弧氧化层中,且其含量随电解液中TaC微粒浓度的增加而增大,当TaC微粒浓度为2 g/L时,微弧氧化层的致密性好;掺入TaC微粒后微弧氧化层的摩擦系数增大,但由于TaC自身优异的力学性能和化学稳定性,TaC微粒浓度为2 g/L时所制备的微弧氧化层的摩痕宽度最小,抗菌性能和耐蚀性最为优异。

KOH/K_(2)ZrF_(6)对TC4钛合金微弧氧化膜层形貌和结合强度的影响

研究电解液中添加KOH及K_(2)ZrF_(6)对TC4钛合金微弧氧化膜层形貌及结合强度的影响。选用硅酸盐-磷酸盐复合盐为主盐,添加甘油作为辅助试剂,分别配制两种均不添加、只添加KOH、只添加K_(2)ZrF_(6)和两种物质均添加的4种电解液对TC4钛合金进行微弧氧化处理。通过膜层厚度、膜层表面粗糙度、膜层硬度、膜层与基体的结合强度等检测,对比分析不同膜层的综合性能,并通过扫描电子显微镜、能谱仪及X射线衍射仪等对膜层物相进行对比分析。结果表明:在硅酸盐-磷酸盐复合盐为主盐的电解液中,氧化30 min后,添加KOH试剂使微弧氧化反应起弧电压从350 V降低至300 V,膜层表面粗糙度Ra为1.66μm,结合强度为29 MPa,膜层硬度866HV,厚度19μm。添加K_(2)ZrF_(6)试剂使微弧氧化的起弧电压提高至380 V,膜层表面粗糙度Ra为2.47μm,结合强度为18 MPa,膜层硬度992HV,厚度为26μm,同时,氧化反应生成ZrO_(2),可大幅提高膜层硬度。添加KOH和K_(2)ZrF_(6)试剂可以影响微弧氧化反应起弧电压及工作电压,进而影响膜层的组织形貌,从而改善膜层的表面粗糙度和厚度以及结合强度,硬度等性能。

铝含量对钛铝二元合金MAO涂层结构及亲水性的影响

金属及合金的微弧氧化(MAO)涉及在等离子体高温下电解液与合金表面的交互作用。在此过程中,合金表面的多孔层的形成,不仅与电解液成分密切相关,合金成分对涂层结构及电特性起着重要作用。通过在0.1 mol/L Na_(2)B_(4)O_(7)电解液中加入0.15 mol/L KOH,对不同Al含量的二元Ti-Al合金进行MAO,重点探究微弧氧化过程合金成分对涂层结构的影响。用扫描电子显微镜(SEM)、3D激光共聚焦显微镜分析了涂层的形貌和氧化物堆积厚度,接触角测试仪测量MAO涂层的亲水性能。结果表明,随着基体Al含量增加,MAO后的表面多孔涂层更加均匀,孔洞尺寸、氧化物堆积及电压值均有所增加。高Al含量的多孔涂层更加均匀,亲水性也更加优异。

钛合金微弧氧化时间与孔结构的关系（英文）

为得到生物性能优良的微弧氧化陶瓷膜三维连通多孔层结构,在磷酸盐体系中于Ti6Al4V(TC4)合金表面制备了含钙磷的多孔生物陶瓷膜,并通过XRD、SEM、EDS及电化学工作站等检测手段对陶瓷膜层的物相组成、表面形貌、截面形貌、化学成分、耐腐蚀等性能进行考察,对膜层内部孔结构进行研究。结果表明:膜层中含有较多的锐钛矿、金红石及钙磷化合物,随微弧氧化时间延长,微孔与微孔之间由于多次击穿而出现三维连通的孔洞结构,使得膜层耐腐蚀性能降低,膜层中的O多数以-OH形式存在,增强了表面的生物相容性。

退火温度对MAO-TC4钛合金表面组织及腐蚀性能的影响

通过微弧氧化技术(Micro-arc oxidation,MAO)对TC4合金进行表面处理,随后采用X射线衍射仪、场发射扫描电镜、激光共聚焦显微镜、硬度测试以及电化学腐蚀等方法研究不同退火温度下MAO-TC4合金的表面氧化膜层形貌、厚度、硬度、相结构以及电化学腐蚀行为。结果表明:随着退火温度的升高,MAO-TC4合金表面氧化膜层的显微硬度亦随之增大,当退火温度为850℃时,其最高显微硬度为592 HV0.2。450~850℃退火温度范围内,随退火温度升高,MAO-TC4合金的膜层耐腐蚀性先增加后降低;当退火温度为650℃时,膜层的自腐蚀电流密度为0.125μA/cm^(2),耐腐蚀性能最佳。