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鈦合金微弧氧化陶瓷膜層的研究進展
時間:2019-08-13 09:18:35來源:漢斯出版社
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提要:微弧氧化是一種在鋁、鎂、鈦等閥金屬及其合金表面原位生成陶瓷膜的表面強化技術。

鈦合金具有熔點高、耐腐蝕、比強度高等突出優點,在航空航天、海洋開發、人工植入體等領域具有廣泛的應用前景。但也有自身的不足,如耐磨性差、硬度低等缺點。因此,需要對其表面進行強化處理,微弧氧化技術可在鈦合金表面原位生長出致密的氧化物陶瓷膜層,其抗磨損性、耐腐蝕性優異,使鈦合金的應用得到了廣泛推廣。

(圖片來源于網絡,侵刪)

微弧氧化是一種在鋁、鎂、鈦等閥金屬及其合金表面原位生成陶瓷膜的表面強化技術。漢斯出版社《材料科學》期刊中,有論文介紹了微弧氧化技術的基本原理,綜述了電解液及添加劑、電壓、頻率、電流密度、占空比、溫度、氧化時間和超聲輔助等對鈦合金微弧氧化膜層的微觀結構、物相組成、膜厚、硬度和耐蝕、耐磨性能的影響,最后對微弧氧化技術的發展提出了展望。

微弧氧化過程中同時存在化學氧化、電化學氧化、等離子體氧化等,因此微弧氧化膜的形成過程較為復雜。微弧氧化機理主要圍繞氧化膜的電擊穿和氧化膜微孔內氣體放電兩部分展開,并提出了熱作用、機械作用和電子雪崩等機理。目前電子雪崩機理最被認同,認為微弧氧化過程中,電子在電場的作用下被加速運動,從電解液中高速射入基體表面的氧化膜,與其他的原子發生碰撞后電離出電子,這些電子以同樣的方式電離出更多的電子,便形成了電子雪崩,產生電擊穿現象。

鈦合金微弧氧化工藝流程分為四個階段。第一階段:普通陽極氧化,選取適當的工藝參數接通電源后,鈦合金表面析出大量氧氣微泡,并生成一層絕緣鈍化氧化膜;第二階段:微區弧光放電,在強電場作用下鈍化氧化膜被擊穿形成等離子體,鈦合金表面出現微小的火花點;第三階段:微弧氧化,隨著電壓升高,火花點逐漸變大,密度逐漸增加,鈦合金表面呈現均勻的微弧放電點,并伴有很強的爆鳴聲,微弧點密度逐漸減少,強度逐漸增加;第四階段:熄弧,鈦合金表面微弧點及爆鳴聲逐漸稀疏直至消失。

微弧氧化作為一種表面改性技術,受電解液體系、電壓、頻率、電流密度、占空比、溫度和氧化時間等因素的影響,可以通過控制和調整這些影響因素,得到質量較好的陶瓷膜層。鈦合金微弧氧化陶瓷涂層兼備了陽極氧化膜和陶瓷涂層兩者的優點。通過對鈦合金進行微弧氧化處理,提高了鈦合金表面性能,延長了其使用壽命。但是目前研究深度還存在許多欠缺還需要加強機理研究優化工藝研究加強開發循環可持續電解液的研究加強封孔技術研究等這幾個方面進行深入研究使微弧氧化技術得到更加廣泛應用

文章來源:https://www.hanspub.org/journal/PaperInformation.aspx?paperID=31636

標簽
鈦合金 氧化 陶瓷膜 研究進展

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作者系郭珊珊

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