Ti6Al4V微弧氧化膜的制備及摩擦性能研究.pdf

1、采用硫酸-磷酸和磷酸鈉-鎢酸鈉兩種電解液體系，在Ti6Al4V表面制備微弧氧化膜，分別對(duì)兩種電解液體系中各組分濃度以及電參數(shù)對(duì)膜層厚度的影響進(jìn)行了研究。利用X射線衍射（XRD）、掃描電鏡（SEM）、能譜儀（EDS）對(duì)膜層的微觀組織結(jié)構(gòu)和成分進(jìn)行分析，用摩擦磨損測(cè)試機(jī)測(cè)試膜層在滑動(dòng)條件下的摩擦性能。 結(jié)果表明，電流密度為10A/dm2，氧化時(shí)間15min時(shí)，硫酸-磷酸體系中制備的膜層由TiO2（銳鈦礦相和金紅石相）組成，并有少量非

2、晶態(tài)化合物TiO2-x（0.02＜x＜0.07）。磷酸鈉-鎢酸鈉體系中制備的膜層由銳鈦礦、金紅石以及大量非晶態(tài)化合物TiO2-x組成。微弧氧化膜層內(nèi)層致密，外層疏松，表面多微孔。膜層結(jié)構(gòu)沿截面方向可分為3層：過(guò)渡層、致密層與疏松層。經(jīng)EDS元素分析后可知，硫酸-磷酸溶液中的P和磷酸鈉-鎢酸鈉溶液中的P、W進(jìn)入了膜層參與成膜。 硫酸-磷酸體系中，硫酸在膜層形成過(guò)程中用于增強(qiáng)溶液的導(dǎo)電性能；磷酸濃度在10~50ml/L范圍內(nèi)，膜層厚

3、度從10.1μm增加到18.8μm，磷酸濃度超過(guò)30ml/L，膜層表面變得粗糙；檸檬酸具有使電弧分布均勻，整平膜層的作用。 磷酸鈉-鎢酸鈉體系中，鎢酸鈉濃度對(duì)膜層厚度影響不大；磷酸鈉濃度在5~20g/L范圍內(nèi)，膜層厚度從12.6μm增加到23.3μm；酒石酸能夠起到良好的整平效果，濃度在4~6g/L范圍內(nèi)，膜層厚度從11.8μm增加到14.4μm。 交流脈沖參數(shù)對(duì)膜層的表面形貌和組織結(jié)構(gòu)有著重要影響。占空比在10~80％

4、范圍內(nèi)變化時(shí)，兩種體系中制備的膜層表面均隨占空比的增加而變粗糙，表面微孔增大，膜層的TiO2含量增加；頻率在50Hz~800Hz范圍內(nèi)變化時(shí)，膜層隨頻率的增加而減薄，微孔縮小，膜層的各相相對(duì)含量與頻率無(wú)關(guān)。 峰值電流密度10A/dm2時(shí)，交流脈沖制備的膜層，其表面比直流處理平整。交流脈沖微弧氧化能夠有效地避免膜層表面微裂紋的產(chǎn)生。 在滑動(dòng)干摩擦條件下，Ti6Al4V表面的微弧氧化膜層能夠有效改善摩擦性能。在磷酸鈉-鎢酸鈉