陶瓷颗粒对钛合金微弧氧化膜结构与性能的影响

发布时间：2020-05-31 20:54

【摘要】：钛合金作为目前最重要的结构金属在汽车工业、航空航天、医疗化工以及制造业中有着广泛的应用前景。钛合金密度较小,抗腐蚀能力强,强度大,生物相容性好等诸多优点使其成为当今应用最广泛的金属材料。但是硬度低、耐磨性差是钛合金的致命弱点,也使得钛合金应用的广泛性受到了限制。微弧氧化技术是一种在阳极氧化技术基础上发展起来的新型表面改性技术,能够在钛合金表面形成与基体呈冶金结合的陶瓷层,能有效改善钛合金的耐蚀性、耐磨性及生物相容性。但该技术受电解液成分、添加剂成分、电参数以及基体材料等诸多因素影响。本文采用微弧氧化技术在钛合金表面制备微弧氧化陶瓷膜,选用基础电解液成分为氟锆酸钾、三乙醇胺、六偏磷酸钠、氢氧化钠。采用单一变量原则分别对氟锆酸钾和六偏磷酸钠的含量进行优化,得到较为优质的基础电解液,并探讨分析氟锆酸钾和六偏磷酸钠在微弧氧化过程中的作用机制;然后在优化电解液的基础上,向电解液中添加AlN和TiC纳米颗粒,探讨这两种纳米颗粒的添加量对膜层各项性能的影响,并选出最优的纳米颗粒添加剂含量。实验采用扫描电镜(SMX)对实验结果进行微观形貌分析,X射线衍射仪(XRD)对实验结果进行相组成分析,并利用厚度测试仪以及显微硬度计测量所得膜层的厚度和硬度,并通过电化学工作站检测膜层的耐腐蚀性能,通过摩擦磨损试验机测定膜层的耐磨性能。实验结果表明:电解质氟锆酸钾影响微弧氧化反应的起弧电压,六偏磷酸钠对反应的电压没有影响但能加快反应进程,促进反应完全,氟锆酸钾(K_2ZrF_6)12 g/L,六偏磷酸钠((NaPO3)_6)为15g/L为最终优化结果;在钛合金基体表面制得的微弧氧化膜层能够明显改善基体的厚度、硬度耐磨性以及耐腐蚀性能等各项力学性能,纳米颗粒添加剂更加增强的微弧氧化膜层的质量,其中AlN颗粒6g/L时得到的膜层具有最好的耐腐蚀性,TiC颗粒4g/L时得到的膜层具有最好的耐磨性。
【图文】：

摩擦磨损试验机原理

为 465V、450V、450V、450V、350V。此时的氧化在试样表面形成的彩蓝色氧化膜被击穿，称为电火增加，电火花由弱变强并均匀覆盖试样表面，火花被一一击穿，形成放电通道，在高温作用下，被击通道，，形成新的微弧氧化膜层，新膜层随着电压升质，如此反复作用，使生成的膜层达到一定的厚度电弧熄灭，熔融状态下的膜层随电弧熄灭而冷却凝厚度、质地均匀的微弧氧化膜层。最后，不同氟锆酸L、12g/L、16g/L、20g/L）的微弧氧化最终电压为 5 V。变化图及实验现象记录可知，当不添加氟锆酸钾时氧化，仅是发生阳极氧化过程，生成彩蓝色氧化膜峰值电压依次降低，其中当浓度为 12g/L 时，达到
【学位授予单位】：华北水利水电大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TG174.453

【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 吕凯;杜赵新;刘向东;付俊凇;池波;;热处理对β钛合金微弧氧化膜特性的影响[J];稀有金属材料与工程;2016年12期

2 温新;赵小凡;邵忠财;;镁合金微弧氧化膜的制备及其性能研究[J];电镀与环保;2017年05期

3 郭泉忠;杜克勤;朱秀荣;徐永东;王荣;王福会;;基体对镁合金微弧氧化膜致密性的影响[J];电镀与环保;2013年06期

4 张飞飞;赵小凡;邵忠财;;镁合金微弧氧化膜的制备及性能研究[J];电镀与环保;2017年02期

5 李青彪;杨文斌;王道爱;梁军;;钛合金表面耐磨润滑微弧氧化膜的研究进展[J];材料保护;2017年08期

6 刘晓鹤;石绪忠;张益豪;张俊旭;;大面积钛合金工件微弧氧化膜层性能研究[J];材料开发与应用;2015年04期

7 王蓉莉;李卫;罗健业;;电参数对锆材微弧氧化膜层厚度的影响[J];稀有金属材料与工程;2011年06期

8 刘文亮;铝合金在不同溶液中的微弧氧化膜层性能研究[J];电镀与精饰;1999年04期

9 徐琳;丁建宁;许晓静;李伯全;杜明星;;大变形纯钛微弧氧化膜层的生物摩擦学性能[J];稀有金属材料与工程;2017年01期

10 谈淑咏;章晓波;江先彪;周旭;陈健;;Mg-5Gd-1Zn-0.6Zr镁合金微弧氧化膜的结构与腐蚀性能[J];材料导报;2016年16期

相关会议论文 前10条

1 郭洁;王立平;梁军;阎逢元;;镁合金自润滑微弧氧化膜的制备及摩擦行为[A];第七届全国表面工程学术会议暨第二届表面工程青年学术论坛论文集（一）[C];2008年

2 王艳玲;惠松骁;叶文君;米绪军;;医用钛合金的微弧氧化膜层组织及其磨损性能[A];第十四届全国钛及钛合金学术交流会论文集（上册）[C];2010年

3 刘耀辉;李颂;朱先勇;刘兆政;;铝硅合金微弧氧化膜的微观形貌及耐磨性研究[A];2006全国摩擦学学术会议论文集（一）[C];2006年

4 郭泉忠;杜克勤;王荣;徐永东;朱秀荣;王福会;;基体材质对镁合金微弧氧化膜致密性的影响[A];第十七届全国缓蚀剂学术讨论会论文集[C];2012年

5 杜建成;薛文斌;丁晓纪;;铝合金微弧氧化膜层高温摩擦磨损性能初探[A];2011中国材料研讨会论文摘要集[C];2011年

6 陈兴驰;肖晓玲;张吉阜;刘敏;代明江;;钨酸钠浓度对6061铝合金微弧氧化膜层的影响[A];第十届全国表面工程大会暨第六届全国青年表面工程论坛论文摘要集（一）[C];2014年

7 来永春;邓志威;宋红卫;薛文斌;陈如意;;微弧氧化膜的基本性质及应用[A];'99摩擦学表面工程学术会议论文集[C];1999年

8 梁军;胡丽天;郝京诚;;镁合金微弧氧化膜层的结构和性能[A];2006全国摩擦学学术会议论文集（一）[C];2006年

9 陈兴驰;肖晓玲;张吉阜;刘敏;代明江;;钨酸钠浓度对6061铝合金微弧氧化膜层的影响[A];第十届全国表面工程大会暨第六届全国青年表面工程论坛论文集（二）[C];2014年

10 王燕华;王佳;张际标;;硅酸盐溶液中不同电流密度下形成微弧氧化膜的性能研究[A];2004年腐蚀电化学及测试方法学术交流会论文集[C];2004年

相关博士学位论文 前10条

1 王燕华;镁合金微弧氧化膜的形成过程及腐蚀行为研究[D];中国科学院研究生院（海洋研究所）;2005年

2 龙北红;钛及其合金微弧氧化膜的制备表征及特性研究[D];吉林大学;2006年

3 宋雨来;稀土改性AZ91镁合金组织及腐蚀性能[D];吉林大学;2006年

4 李颂;镁合金微弧氧化膜的制备、表征及其性能研究[D];吉林大学;2007年

5 窦宝捷;铝合金微弧氧化膜封闭处理及其耐蚀机理研究[D];哈尔滨工程大学;2017年

6 常林荣;交变方波电源制备AZ91D微弧氧化膜及其稳定性和失效过程研究[D];浙江大学;2012年

7 王平;铝合金表面MO_x~(y-)改性微弧氧化膜制备及机理研究[D];西南石油大学;2017年

8 吕维玲;AZ91D镁合金微弧氧化膜制备的调控及膜层表征方法的研究[D];兰州理工大学;2010年

9 郭惠霞;镁合金微弧氧化膜电化学腐蚀行为及机理研究[D];兰州理工大学;2014年

10 董海荣;AZ91D镁合金微弧氧化膜生长过程及机理的研究[D];兰州理工大学;2015年

相关硕士学位论文 前10条

1 韩林萍;陶瓷颗粒对钛合金微弧氧化膜结构与性能的影响[D];华北水利水电大学;2018年

2 王兴平;镁、镁合金微弧氧化膜微观结构及耐蚀性的对比研究[D];兰州理工大学;2018年

3 安守静;基于单纯形重心设计研究电解液对微弧氧化膜的影响[D];兰州理工大学;2018年

4 付颖;钛合金镀铝层微弧氧化膜的制备及性能研究[D];沈阳工业大学;2018年

5 杨蕾;AZ31镁合金含纳米羟基磷灰石微弧氧化膜的制备及性能研究[D];兰州大学;2018年

6 温新;粉体增强镁合金微弧氧化膜的制备[D];沈阳理工大学;2018年

7 高丹丹;不同电解液体系下Mg-2Sr合金表面微弧氧化膜层的制备与生物相容性研究[D];山东大学;2017年

8 李仁仆;TC4钛合金微弧氧化膜层制备及性能研究[D];西南石油大学;2017年

9 刘晋珲;钛、锆、钽的微弧氧化膜层及其生物摩擦学性能[D];暨南大学;2011年

10 须文雅;钛合金微弧氧化膜层结构性能研究[D];长安大学;2013年

本文编号：2690443