[发明专利]一种提高钛合金微弧氧化膜生长速度的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种提高氧化膜生长速度的方法，尤其涉及一种提高钛合金微弧氧化膜生长速度的方法。

背景技术

20世纪90年代中后期，微弧氧化技术由俄罗斯等西方发达国家引入我国，它是在普通阳极氧化的基础上发展起来的，采用高电压、大电流密度，利用弧光放电增强并激活在阳极(钛合金、铝合金和镁合金等)上发生的反应，从而形成陶瓷氧化膜，可显著提高基体合金的硬度、耐磨性和耐蚀性，在航天、航空、汽车、电子和机械等行业中具有巨大的应用前景。

对于微弧氧化的原理目前国内外还没有统一的认识，国内外对微弧氧化的研究主要集中在调整工艺参数和溶液成分对微弧氧化膜结构和性能的影响上。国内外研究表明，提高电流密度，采用脉冲或交流电源，可以提高钛合金、铝合金等微弧氧化膜的生长速度，向微弧氧化溶液中，添加一些硬质、不导电的微粒，如Al₂O₃等，类似于电镀复合镀或化学镀复合镀，使这些微粒夹杂在微弧氧化膜中，可使微弧氧化膜的生长速度提高，氧化膜的硬度或耐蚀性有一定的提高。

本发明是向钛合金微弧氧化溶液中加入0.5-6g/L的纳米Al粉或纳米Cr粉，通过搅拌使其均匀分布于溶液中，由于金属纳米粉是导电的，当其运动到试样表面弧光放电的区域时，可以参与弧光放电，使弧光在试样表面停留的时间延长，增加了表层微弧氧化膜的温度，使基体合金微弧氧化反应加速，增加了微弧氧化膜的生长速度，而金属粉或其氧化物末并不参与或有很少量的参与成膜。目前在国内外还没有发现有关纳米金属粉促进微弧氧化膜生长速度的研究报道，有关其机理还需深入研究。

发明内容

本发明的目的在于提供一种提高钛合金微弧氧化膜生长速度的方法，该方法适用于提高钛合金、铝合金和镁合金微弧氧化膜的生长速度，对于节约钛合金、铝合金和镁合金微弧氧化时的资源和能源具有重要意义，在航天、航空、汽车、电子和机械等行业中具有巨大的应用前景。

本发明是这样来实现的，其特征是方法步骤为：

1)配置微弧氧化溶液：微弧氧化溶液配方如下：Na₂SiO₃6g/L，NaAlO₂4g/L和NaOH 1g/L；

2)向配置好的微弧氧化溶液中添加5mL/L OP-10；

3)将步骤2溶液放在超声波震荡器中震荡10分钟后，加入0.5-6g/L的纳米Al粉或纳米Cr粉，纳米Al粉或纳米Cr粉的粒径范围20-50nm，再超声振荡1h；

4)将步骤3得到溶液从超声波震荡器中取出，使用机械震荡器上下搅拌溶液，将试样和不锈钢阴极放入溶液中，并用导线分别连接微弧氧化电源的阳极和阴极，进行微弧氧化实验，电流密度4-6A/dm²，时间10-60min。

该方法同样适用于其他的铝合金和镁合金。

本发明的优点是：在相同的沉积工艺条件下，可使钛合金微弧氧化膜的生长速度提高0.1-3倍。

附图说明

图1为TC4钛合金微弧氧化后的XRD图。

图2为TC4钛合金在含2g/L纳米Cr粉的溶液中微弧氧化后的XRD图。

具体实施方式

实施方式1

对尺寸为25mm×50mm×1mmTC4钛合金试片进行微弧氧化实验，实验条件如下：Na₂SiO₃ 6g/L，NaAlO₂ 4g/L，NaOH 1g/L，纳米Cr粉0.5g/L或纳米Al粉0.5g/L，，OP-105ml/L，电流密度4A/dm²，时间10min，纳米Cr或纳米Al粉粒径范围20nm。实验完毕后用易高345涡流测厚仪测量不同微弧氧化膜的厚度，实验条件和实验结果见表1。

实施方式2

对尺寸为25mm×50mm×1mmTA2钛合金试片进行微弧氧化实验，实验条件如下：Na₂SiO₃ 6g/L，NaAlO₂ 4g/L，NaOH 1g/L，纳米Cr粉6g/L或纳米Al粉6g/L，OP-105ml/L，电流密度6A/dm²，时间60min纳米Cr或纳米Al粉粒径范围100nm。实验完毕后用易高345涡流测厚仪测量不同微弧氧化膜的厚度，实验条件和实验结果见表2。

实施方式3