【摘要】：鈦及其合金是一種性能優(yōu)異的結構材料,在航空航天、生物工程、汽車等領域都有十分廣泛的應用。等離子體電解氧化技術可以提高鈦合金的耐磨及耐腐蝕性能,并拓展鈦合金的應用。本文對純鈦和Ti-6A1-4V合金在高濃度硅酸鹽電解液中的等離子體電解氧化的特點進行了研究。在只改變處理時間的條件下,制備出了黑、白兩種顏色不同的陶瓷膜層,并采用SEM、XRD、XPS等技術對膜層的相組成、表面形貌、形成機理等進行了研究。純鈦在和Ti-6A1-4V相同條件下進行PEO處理,制備出了黑色的陶瓷膜層,這說明黑膜的形成與釩元素無關。XPS分析結果表明,黑色膜層中存在著Ti~(2+)、Ti3+離子,而白色膜層中只有Ti4+。EDS分析結果顯示,白色膜層中存在著大量的Na+。因此黑膜的形成與低價鈦離子的存在有關。白膜的處理時間較長,其厚度較厚。白膜的形成與鈦的完全氧化和硅酸鹽的大量沉積有關。Ti-6A1-4V合金經(jīng)PEO處理得到的黑白兩種膜層,還進行了親水性、表面粗糙度測試、結合力測試。表面粗糙度測試顯示白色膜層要遠遠粗糙于黑色膜層,而且兩種膜層都是親水的膜層,其中白色膜層是超親水的。兩種膜層拋光后的親水性測試結果,發(fā)現(xiàn)兩種膜層的親水性都變差了,表明白膜的超親水性與其較粗糙的表面有很大關系。黑色膜層與基體的結合力很好達到了 14Mpa,白色膜層結合力較低,白色膜層被完整的從黑色膜層上剝落下來。膜層的摩擦性能顯示膜層的存在對基體耐磨性能有一定提高。純鈦和Ti-6A1-4V合金經(jīng)過處理后形成的陶瓷膜層的厚度和耐腐蝕性能的測試結果表明,白色膜層厚度要遠遠高于黑色陶瓷膜層,但是黑色膜層的耐腐蝕性要優(yōu)于白色陶瓷膜層,并且二者耐腐蝕性能都要好于基體。
【學位授予單位】：湖南大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TG146.23
【圖文】：

在對鋯合金等離子體電解氧化的膜層生長特征的研究時，使用５６邋ｇ／１的ＮａＡ１０２逡逑的電解液時，發(fā)現(xiàn)在膜層表面存在著零星微弱的放電火花，這種放電火花類似于逡逑“軟火花”，并提出了新的膜層生長機理如圖１．２［１６］。在圖１．２中左邊區(qū)域是“軟火逡逑花”放電，在這里有大量的陰離子發(fā)生陰離子沉積成膜，右邊的弧放電燒結會使逡逑沉積效率更高，在雙脈沖的條件下，膜層的表面主要是均勻的“軟火花”放電，在逡逑此濃度下ＯＥＳ光譜只檢測到了來自電解液中的Ｎａ元素的譜線，而且在膜層的表逡逑面并沒有看到餅狀結構的形成。逡逑／邋／逡逑必邐Ｚｉｒｌｏ邋ａｌｌｏｙ邋Ｚｒ0２逡逑圖１．２鋯合金在５６邋ｇ／ｌ的電解液中進行ＴＯＯ單脈沖模式膜層形成示意圖［１６］逡逑Ｔｕ等人在對鎂合金進行微弧氧化處理時又發(fā)現(xiàn)了新現(xiàn)象，并對膜層的生長逡逑機理進行了進一步的研究如圖１．３［１７］。Ｔｕ等人在含有Ｎａ２Ｗ０４和ＮａＡ１０２的電解逡逑液中對鎂合金進行ＰＥＯ處理制備出了具有內層、外層、阻礙層結構的膜層，膜逡逑層的表面存在著餅狀結構，內層與外層之間被大孔分開。膜層不僅向外同時也向逡逑內生長。在ＰＥＯ放電后期，膜層已形成雙層結構，電極表面火花數(shù)量減小，如逡逑圖１．３中只在兩個位置畫出放電火花

在對鋯合金等離子體電解氧化的膜層生長特征的研究時，使用５６邋ｇ／１的ＮａＡ１０２逡逑的電解液時，發(fā)現(xiàn)在膜層表面存在著零星微弱的放電火花，這種放電火花類似于逡逑“軟火花”，并提出了新的膜層生長機理如圖１．２［１６］。在圖１．２中左邊區(qū)域是“軟火逡逑花”放電，在這里有大量的陰離子發(fā)生陰離子沉積成膜，右邊的弧放電燒結會使逡逑沉積效率更高，在雙脈沖的條件下，膜層的表面主要是均勻的“軟火花”放電，在逡逑此濃度下ＯＥＳ光譜只檢測到了來自電解液中的Ｎａ元素的譜線，而且在膜層的表逡逑面并沒有看到餅狀結構的形成。逡逑／邋／逡逑必邐Ｚｉｒｌｏ邋ａｌｌｏｙ邋Ｚｒ0２逡逑圖１．２鋯合金在５６邋ｇ／ｌ的電解液中進行ＴＯＯ單脈沖模式膜層形成示意圖［１６］逡逑Ｔｕ等人在對鎂合金進行微弧氧化處理時又發(fā)現(xiàn)了新現(xiàn)象，并對膜層的生長逡逑機理進行了進一步的研究如圖１．３［１７］。Ｔｕ等人在含有Ｎａ２Ｗ０４和ＮａＡ１０２的電解逡逑液中對鎂合金進行ＰＥＯ處理制備出了具有內層、外層、阻礙層結構的膜層，膜逡逑層的表面存在著餅狀結構，內層與外層之間被大孔分開。膜層不僅向外同時也向逡逑內生長。在ＰＥＯ放電后期，膜層已形成雙層結構，電極表面火花數(shù)量減小，如逡逑圖１．３中只在兩個位置畫出放電火花

【參考文獻】

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本文編號：2727016