[發(fā)明專利]TA15鈦合金表面抗腐耐磨陶瓷涂層的制備方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200810064369.3
• 申請日: 2008-04-23
• 公開（公告）號: CN101260558A
• 公開（公告）日: 2008-09-10
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王亞明;郭立新;張鵬飛;周玉;賈德昌;歐陽家虎
• 申請（專利權(quán)）人: 哈爾濱工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: C25D11/26
• 分類號: C25D11/26
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標(biāo)事務(wù)所
• 代理人: 韓末洙

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種鈦合金表面抗腐耐磨陶瓷涂層的制備方法。

背景技術(shù)

鈦及鈦合金因其質(zhì)輕、機(jī)械強(qiáng)度高、耐腐蝕性能良好等優(yōu)點而被廣泛應(yīng)用于航空航天、輪船艦艇部件上，TA15是近年來從俄羅斯引進(jìn)并實現(xiàn)國產(chǎn)化的鈦合金牌號，因其輕質(zhì)高強(qiáng)而主要用于制造飛機(jī)零部件。但是，雖然TA15鈦合金強(qiáng)度高，但硬度低，抗磨減磨性能差；另外，TA15合金表面自然氧化形成的二氧化鈦膜，其標(biāo)準(zhǔn)電極電位為0.86V，對于提高自身的抗腐蝕性很有利，但其電極電位遠(yuǎn)高于鐵(-0.44)、銅(0.34)，錫(-0.136)、鉛(-0.126)和銻(0.75)，當(dāng)鈦合金零件與這類材料制成的零件配合在海洋環(huán)境下使用時，電偶腐蝕將非常嚴(yán)重。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是為了解決TA15合金抗磨減摩性差，以及在腐蝕環(huán)境中TA15與其它異種金屬接觸使用時，導(dǎo)致與其接觸的金屬發(fā)生嚴(yán)重腐蝕的問題，提供了一種TA15鈦合金表面抗腐耐磨陶瓷涂層的制備方法。

TA15鈦合金表面抗腐耐磨陶瓷涂層的制備方法如下：一、將TA15鈦合金的表面打磨至光潔度為0.5～2.0，然后將TA15鈦合金在丙酮中超聲清洗3～5min；二、將清洗后的TA15鈦合金置于裝有堿性電解液的不銹鋼槽體中，以TA15鈦合金做陽極、不銹鋼槽體為陰極，在脈沖電壓為400～600V、脈沖頻率為400～800Hz、脈沖占空比為4～20％，堿性電解液溫度為0～50℃的條件下微弧氧化30～80分鐘，在TA15鈦合金表面得到厚度為10～50μm的陶瓷涂層，其中步驟二中堿性電解液的濃度為5～100g/L。

本發(fā)明步驟二所述的堿性電解液的溶質(zhì)是硅酸鈉、偏鋁酸鈉、磷酸三鈉、六偏磷酸鈉、次磷酸鈉、鎢酸鈉、碳酸鈉或鉬酸鈉中的一種或其中幾種的組合。

本發(fā)明方法采用堿性電解液，鈦合金零件作為陽極，不銹鋼作為陰極。氧化過程中的能量由可調(diào)控高壓高頻雙極脈沖電源提供。當(dāng)外加電壓超過置于電解液中鈦合金表面絕緣膜的臨界電壓時，零件表面產(chǎn)生大量火花放電，火花放電局部區(qū)域瞬間溫度可達(dá)10³～10⁴℃，它使基體原位氧化形成致密的氧化物涂層，涂層與基體以微冶金結(jié)合，剪切強(qiáng)度達(dá)到50～80MPa。當(dāng)飛機(jī)、輪船、艦艇部件上鍍上本發(fā)明的涂層后，涂層阻止了異種金屬部件的直接接觸，從而解決了金屬被腐蝕的問題。

具體實施方式

具體實施方式一：本實施方式中TA15鈦合金表面抗腐耐磨陶瓷涂層的制備方法如下：一、將TA15鈦合金的表面打磨至光潔度為0.5～2.0，然后將TA15鈦合金在丙酮中超聲清洗3～5min；二、將清洗后的TA15鈦合金置于裝有堿性電解液的不銹鋼槽體中，以TA15鈦合金做陽極、不銹鋼槽體為陰極，在脈沖電壓為400～600V、脈沖頻率為400～800Hz、脈沖占空比為4～20％，堿性電解液溫度為0～50℃的條件下微弧氧化30～80分鐘，在TA15鈦合金表面得到厚度為10～50μm的陶瓷涂層，其中步驟二中堿性電解液的濃度為5～100g/L。

本實施方式將經(jīng)過步驟一清洗后的TA15鈦合金置于NaAlO₂濃度為8克/升、NaH₂PO₂濃度為1克/升的不銹鋼槽體中，以TA15鈦合金做陽極、不銹鋼槽體為陰極，在脈沖電壓為500V、脈沖頻率為600Hz、占空比為8％，堿性電解液溫度為0～50℃的條件下微弧氧化30分鐘，制得厚度為15μm的涂層。對處理后的TA15合金進(jìn)行摩擦學(xué)與電偶腐蝕性能測試。涂層在1N載荷下的摩擦系數(shù)在0.7左右，表面疏松層去除后，15μm厚致密內(nèi)層的摩擦系數(shù)降低至0.2。電偶腐蝕測試按GB/T15748-1995《船用金屬材料電偶腐蝕試驗方法》進(jìn)行，TA15表面涂層與鋼對偶的電流密度為0.79μA/cm²，遠(yuǎn)低于TA15合金與鋼對偶的電流密度。根據(jù)航空工業(yè)部標(biāo)準(zhǔn)HB5374-87，即《不同金屬電偶電流測定方法》中規(guī)定的電偶腐蝕敏感性的評定等級，涂層試樣跟不銹鋼偶接時，電偶電流大于0.3μA/cm²而小于1.0μA/cm²，電偶腐蝕敏感性為B級，屬于有條件限制使用，表明弧氧化涂層在工程實際中，一般條件下可以和不銹鋼直接接觸使用。