电解液体系对钛合金微弧氧化膜层组织及性能的影响

梁海成，田志宇，王金川，王 震，赵 晖

(沈阳理工大学 材料科学与工程学院，沈阳 110159)

钛合金具有较高比强度、优良的耐腐蚀性能和生物相容性等众多的优点，被广泛地应用在航空航天、工业以及生物医学等相关的领域[1-2]。然而，钛合金存在硬度相对较低、较差的耐磨性能等一系列问题，制约了其进一步发展与应用。因此，对钛合金表面进行改性处理，提高其表面性能成为解决低耐磨性这一问题的重要途径[3-4]。微弧氧化技术又叫等离子体电解氧化技术是一种简便、高效的表面处理技术，铝、镁、钛及其合金在电解液中其表面依靠微弧放电产生瞬间高温高压的作用，生长出以基体金属氧化物为主的陶瓷膜层，能够有效提高钛合金的耐腐蚀性、耐磨性及生物相容性[5]，并且微弧氧化技术操作简便、膜层功能颜色便于控制、工艺流程简单、无重金属废水废气产生等优点[6-7]，因此得到广泛的关注。张柄楠等[4]采用硅酸盐-磷酸盐复合体系在TC4合金表面生成陶瓷膜其耐蚀性能提升很大，硬度随着膜层厚度的增加，先增大后减小，当膜层厚度为20～25μm时，硬度达到最大值为754HV。王凤彪等[8]用硅酸盐和铝酸盐体系并以超声辅助在TC4合金表面制备了陶瓷膜，发现超声辅助可显著降低微弧起弧电压，在硅酸盐体系工作液中，超声辅助能够更有效地使氧化膜的致密度提高，从而提升膜层质量，其耐磨性较无超声波辅助提高50%。贾鸣燕等[9]采用铝酸钠和硅酸盐复合电解液体系，制备出镁-锂合金微弧氧化陶瓷膜，发现加入铝酸钠后，膜层单位面积内的火山口形状微孔数量减少，微孔直径缩小，且耐蚀性得到大幅度提高。……