电压对硫酸亚铁-六偏磷酸钠体系TC4钛合金微弧氧化膜微观结构及红外发射性能的影响
发布时间：2019-07-18 20:45
【摘要】：在10 g/L硫酸亚铁+8 g/L六偏磷酸钠体系中,研究了电压对TC4钛合金表面微弧氧化膜微观结构和红外发射性能的影响。随电压升高,微弧氧化膜的厚度和粗糙度增大,P、Fe含量先升高后降低。微弧氧化膜中含有少量金红石型TiO_2,Fe和P则分别以非晶态的FeOOH和P_2O_7~(4-)的形式存在。在450 V下所得微弧氧化膜在波长5~20μm范围内的红外发射率最高,平均发射率达到0.93。
文内图片：
图片说明： 分析，激逡逑发源为Ａ１邋Ｋａ，通过能为８４．６邋ｅＶ。采用日本理学Ｄ／ｍａｘ－２２００ｐｃ型Ｘ射线衍射仪（ＸＲＤ）进行物相分析，逡逑步长０．０２。，，扫描速率６°／ｍｉｎ，管流４０邋ｍＡ，扫描范围２０°？９０°。采用带Ａ５４０附件的ＡＳＣＯＦＴ／ＩＲ－６１００型逡逑傅里叶变换红外光谱仪测定膜层的红外发射率。采用北京时代公司生产的ＴＴ２６０涡流测厚仪与ＴＲ－２００型逡逑便携式粗糙度仪分别测量膜层厚度与表面粗糙度。逡逑２结果与讨论逡逑２．１逦氧化电压对微弧氧化膜层厚度和粗糙度的影响逡逑从图１可知，膜层的厚度与粗糙度均在４５０邋Ｖ时有较大幅度的增加，随后增幅变校根据脉冲能量逡逑公式￡邋＝邋（其中ｔ／、／、／分R%为脉冲电压、脉冲电流与脉宽）｜１２］可知，随着电压的升高，能量密度逡逑增大，从而使膜层的生长速率增大。但电压过高时，容易导致试片周围的电解液升温而造成膜层溶解，逡逑因此厚度的增大速率减缓。而膜层粗糙度的增大主要是因为在氧化的初始阶段膜层较薄，电压升高时能逡逑量密度显著增大，膜层的生长速率也快速增大，但随着氧化时间的延长，膜层增厚而电阻逐渐增大，故逡逑氧化电流密度逐渐降低，膜层表面的击穿熔融效应没有之前剧烈，因而膜层的粗糙度增大并不明显逡逑１８逡逑２．０５逡逑１１逦４２０逦４４０逦４６０逦４８０逦５００逦５２０邋８0逡逑Ｕ／Ｗ逡逑图１电压对微弧氧化膜层厚度和粗糙度的影响逡逑Ｆｉｇｕｒｅ邋１邋Ｅｆｆｅｃｔ邋ｏｆ邋ｖｏｌｔａｇｅ邋ｏｎ邋ｔｈｉｃｋｎｅｓｓ邋ａｎｄ邋ｒｏｕｇｈｎｅｓｓ邋ｏｆ邋ＭＡＯ邋ｃｏａｔｉｎｇ逡逑２．２逦膜层形貌逡逑由图２可见，微弧氧化膜层表面分布有很多大小不一的微弧放电孔，放电微孔的最大直径在２０逡逑左右
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图片说明： ２０１７年３６卷２４期逡逑电压对硫酸亚铁－六偏磷酸钠体系ＴＣ４钛合金逡逑微弧急．化膜撤观．结构及红外鬼射性能的影响逡逑ＥＬＥＣＴＲＯＰＡＴＩＮＧ邋＆邋ＦＩＮＩＳＨＩＮＧ逡逑（ｃ）邋４８０邋Ｖ逦（ｄ）５！０邋Ｖ逡逑图２电压对微弧氧化膜层表面形貌的影响逡逑Ｆｉｇｕｒｅ邋２邋Ｅｆｆｅｃｔ邋ｏｆ邋ｖｏｌｔａｇｅ邋ｏｎ邋ｓｕｒｆａｃｅ邋ｍｏｒｐｈｏｌｏｇｙ邋ｏｆ邋ＭＡＯ邋ｃｏａｔｉｎｇ逡逑图３电压对微弧氧化膜层截面形貌的影响逡逑Ｆｉｇｕｒｅ邋３邋Ｅｆｆｅｃｔ邋ｏｆ邋ｖｏｌｔａｇｅ邋ｏｎ邋ｃｒｏｓｓ－ｓｅｃｔｉｏｎａｌ邋ｍｏｒｐｈｏｌｏｇｙ邋ｏｆ邋ＩＶＩＡＯ邋ｃｏａｔｉｎｇ逡逑表ｉ不同电压下所得微弧氧化膜层的元素组成逡逑Ｔａｂｌｅ邋１邋Ｅｌｅｍｅｎｔ邋ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎｓ邋ｏｆ邋ｔｈｅ邋ＭＡＯ邋ｃｏａｔｉｎｇｓ邋ｏｂｔａｉｎｅｄ邋ａｔ邋ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ邋ｖｏｌｔａｇｅｓ逡逑｛ＪＩＭ逡逑原子分数／邋％逡逑０逡逑Ｐ逡逑Ｔｉ逡逑Ｆｅ逡逑Ｖ逡逑４２０逡逑７１．９１逡逑１５．９１逡逑２．４２逡逑９．５４逡逑０．２２逡逑４５０逡逑７１．２５逡逑１６．３６逡逑２．０８逡逑１０．２０逡逑０．１０逡逑４８０逡逑７１．４６逡逑１４．６９逡逑４．１５逡逑９．４１逡逑０．２８逡逑５１０逡逑７１．６２逡逑１５．４１逡逑３．４０逡逑９．４４逡逑０．１４逡逑来源于电解液。随氧化电压的升高，膜层中Ｐ、Ｆｅ元素含量呈先增后减的变化趋势，当氧化电压为４５０邋Ｖ逡逑时，Ｐ、Ｆｅ元素的含量均达到最大值。逡逑从图４可以看出，微弧氧化膜层中含有金红石Ｔｉ０２，没有检测到Ｆｅ和Ｐ的特征衍射峰，说明Ｆｅ和逡逑Ｐ主要以非晶相形式存在。非晶相是膜层被电压击穿熔融后，在电解液瞬间
【作者单位】： 东北大学冶金学院;西北有色金属研究院;西安赛福斯材料防护有限责任公司;兰州空间技术物理研究所;
【基金】：国家自然科学基金(51474057,51274057)
【分类号】：TQ153
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图片说明： 分析，激逡逑发源为Ａ１邋Ｋａ，通过能为８４．６邋ｅＶ。采用日本理学Ｄ／ｍａｘ－２２００ｐｃ型Ｘ射线衍射仪（ＸＲＤ）进行物相分析，逡逑步长０．０２。，，扫描速率６°／ｍｉｎ，管流４０邋ｍＡ，扫描范围２０°？９０°。采用带Ａ５４０附件的ＡＳＣＯＦＴ／ＩＲ－６１００型逡逑傅里叶变换红外光谱仪测定膜层的红外发射率。采用北京时代公司生产的ＴＴ２６０涡流测厚仪与ＴＲ－２００型逡逑便携式粗糙度仪分别测量膜层厚度与表面粗糙度。逡逑２结果与讨论逡逑２．１逦氧化电压对微弧氧化膜层厚度和粗糙度的影响逡逑从图１可知，膜层的厚度与粗糙度均在４５０邋Ｖ时有较大幅度的增加，随后增幅变校根据脉冲能量逡逑公式￡邋＝邋（其中ｔ／、／、／分R%为脉冲电压、脉冲电流与脉宽）｜１２］可知，随着电压的升高，能量密度逡逑增大，从而使膜层的生长速率增大。但电压过高时，容易导致试片周围的电解液升温而造成膜层溶解，逡逑因此厚度的增大速率减缓。而膜层粗糙度的增大主要是因为在氧化的初始阶段膜层较薄，电压升高时能逡逑量密度显著增大，膜层的生长速率也快速增大，但随着氧化时间的延长，膜层增厚而电阻逐渐增大，故逡逑氧化电流密度逐渐降低，膜层表面的击穿熔融效应没有之前剧烈，因而膜层的粗糙度增大并不明显逡逑１８逡逑２．０５逡逑１１逦４２０逦４４０逦４６０逦４８０逦５００逦５２０邋８0逡逑Ｕ／Ｗ逡逑图１电压对微弧氧化膜层厚度和粗糙度的影响逡逑Ｆｉｇｕｒｅ邋１邋Ｅｆｆｅｃｔ邋ｏｆ邋ｖｏｌｔａｇｅ邋ｏｎ邋ｔｈｉｃｋｎｅｓｓ邋ａｎｄ邋ｒｏｕｇｈｎｅｓｓ邋ｏｆ邋ＭＡＯ邋ｃｏａｔｉｎｇ逡逑２．２逦膜层形貌逡逑由图２可见，微弧氧化膜层表面分布有很多大小不一的微弧放电孔，放电微孔的最大直径在２０逡逑左右
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图片说明： ２０１７年３６卷２４期逡逑电压对硫酸亚铁－六偏磷酸钠体系ＴＣ４钛合金逡逑微弧急．化膜撤观．结构及红外鬼射性能的影响逡逑ＥＬＥＣＴＲＯＰＡＴＩＮＧ邋＆邋ＦＩＮＩＳＨＩＮＧ逡逑（ｃ）邋４８０邋Ｖ逦（ｄ）５！０邋Ｖ逡逑图２电压对微弧氧化膜层表面形貌的影响逡逑Ｆｉｇｕｒｅ邋２邋Ｅｆｆｅｃｔ邋ｏｆ邋ｖｏｌｔａｇｅ邋ｏｎ邋ｓｕｒｆａｃｅ邋ｍｏｒｐｈｏｌｏｇｙ邋ｏｆ邋ＭＡＯ邋ｃｏａｔｉｎｇ逡逑图３电压对微弧氧化膜层截面形貌的影响逡逑Ｆｉｇｕｒｅ邋３邋Ｅｆｆｅｃｔ邋ｏｆ邋ｖｏｌｔａｇｅ邋ｏｎ邋ｃｒｏｓｓ－ｓｅｃｔｉｏｎａｌ邋ｍｏｒｐｈｏｌｏｇｙ邋ｏｆ邋ＩＶＩＡＯ邋ｃｏａｔｉｎｇ逡逑表ｉ不同电压下所得微弧氧化膜层的元素组成逡逑Ｔａｂｌｅ邋１邋Ｅｌｅｍｅｎｔ邋ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎｓ邋ｏｆ邋ｔｈｅ邋ＭＡＯ邋ｃｏａｔｉｎｇｓ邋ｏｂｔａｉｎｅｄ邋ａｔ邋ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ邋ｖｏｌｔａｇｅｓ逡逑｛ＪＩＭ逡逑原子分数／邋％逡逑０逡逑Ｐ逡逑Ｔｉ逡逑Ｆｅ逡逑Ｖ逡逑４２０逡逑７１．９１逡逑１５．９１逡逑２．４２逡逑９．５４逡逑０．２２逡逑４５０逡逑７１．２５逡逑１６．３６逡逑２．０８逡逑１０．２０逡逑０．１０逡逑４８０逡逑７１．４６逡逑１４．６９逡逑４．１５逡逑９．４１逡逑０．２８逡逑５１０逡逑７１．６２逡逑１５．４１逡逑３．４０逡逑９．４４逡逑０．１４逡逑来源于电解液。随氧化电压的升高，膜层中Ｐ、Ｆｅ元素含量呈先增后减的变化趋势，当氧化电压为４５０邋Ｖ逡逑时，Ｐ、Ｆｅ元素的含量均达到最大值。逡逑从图４可以看出，微弧氧化膜层中含有金红石Ｔｉ０２，没有检测到Ｆｅ和Ｐ的特征衍射峰，说明Ｆｅ和逡逑Ｐ主要以非晶相形式存在。非晶相是膜层被电压击穿熔融后，在电解液瞬间
【作者单位】： 东北大学冶金学院;西北有色金属研究院;西安赛福斯材料防护有限责任公司;兰州空间技术物理研究所;
【基金】：国家自然科学基金(51474057,51274057)
【分类号】：TQ153
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本文编号：2516060
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