微弧氧化法鈦合金表面有色膜層制備及熱穩(wěn)定性研究.pdf

1、鈦合金的著色處理能夠滿足其在航空領(lǐng)域中的光學(xué)性能、醫(yī)療器件中的識(shí)別性及日常使用的美觀性等要求。因此鈦合金表面有色膜層的制備得到了廣泛關(guān)注。本文使用微弧氧化技術(shù)對(duì)鈦合金TC4進(jìn)行著色處理，制備了黃色、藍(lán)色、綠色和黑色陶瓷膜層，并系統(tǒng)研究了工藝參數(shù)對(duì)黃色膜層和黑色膜層的影響，利用SEM、XRD、XPS、厚度儀及粗糙度儀對(duì)膜層進(jìn)行了組成和結(jié)構(gòu)表征，利用焙燒實(shí)驗(yàn)研究了有色膜層的熱穩(wěn)定性。同時(shí)利用電化學(xué)方法測試了其耐腐蝕性，利用拉伸實(shí)驗(yàn)測試了膜層

2、的結(jié)合強(qiáng)度。
　　在NaOH-磷酸鹽體系中，制備的膜層厚度為10μm左右，具有多孔結(jié)構(gòu)，晶相物質(zhì)主要為金紅石相TiO2和銳鈦礦相TiO2。電解液配方影響膜層顏色變化：隨著磷酸鹽濃度增加，膜層從灰色逐漸變?yōu)辄S色和棕色；氫氧化鈉濃度增加膜層從棕色逐漸變?yōu)辄S色。在2.64g/L磷酸鹽，NaOH4g/L及NaAlO21g/L的電解液中，電源頻率為1000HZ，占空比為45％，恒壓380V反應(yīng)10min所得膜層為黃色，其色度值L*=53.1

3、3，a*=4.66，b*=29.02。膜層顯黃色歸因于基體中的V元素在反應(yīng)過程中以4+和5+的釩酸鹽在膜層沉積，電解液濃度的變化影響了基體釩元素在膜層中的沉積，進(jìn)而影響了膜層顏色。經(jīng)不同溫度高溫焙燒后，膜層顏色變深。
　　在磷酸鹽-硅酸鹽體系加入NH4VO3制備得到黑色陶瓷膜層。膜層厚度在9μm左右，由大量非晶相物質(zhì)組成。釩酸銨濃度增大，膜層顏色顯著變黑。電源參數(shù)對(duì)膜層的顏色影響不大，但是對(duì)結(jié)合度影響較大：頻率增大，電壓升高，或占

4、空比減小，膜層與基體結(jié)合力提高。優(yōu)化條件下黑色膜層的色度值L*=8.81，a*=-0.37，b*=1.33。經(jīng)不同溫度高溫焙燒后，膜層在200℃焙燒下顏色基本保持不變，升高溫度逐漸由黑色變?yōu)樽厣?，并且在焙燒溫度達(dá)到300℃時(shí)，膜層開始出現(xiàn)結(jié)晶物質(zhì)。
　　在磷酸鹽電解液中加入Fe、Co、Ni鹽和鎢酸鹽制備了黑色陶瓷膜層，膜層為非晶相，厚度隨時(shí)間增加而明顯增大。電參數(shù)對(duì)膜層與基體的結(jié)合強(qiáng)度有較大影響。頻率增大，或占空比減小，膜層與基體