[发明专利]一种TC4钛合金微弧氧化Cr2O3复合膜

权利要求书

1.一种TC4钛合金微弧氧化Cr2O3复合膜，制备原料包括：实验采用TC4钛合金，其主要成分为5.50-6.80%Al、3.50-4.50%V、余量为Ti，试样尺寸为西31.7mm×3mm，氧化前试样经240#-1000#砂纸依次打磨，并在丙酮中超声波除油20min，以除去油污和自然氧化膜；之后采用JYW-50交流微弧氧化电源进行氧化处理，其中以不锈钢槽作阴极，试样作阳极，钛丝为夹具。

2.根据权利要求1所述的TC4钛合金微弧氧化Cr2O3复合膜，其特征是TC4钛合金微弧氧化Cr2O3复合膜的制备步骤为：微弧氧化采用直流脉冲方式，电流密度为8A/dm²，频率为500Hz，占空比为60％，氧化时间为20min，电解液主要由8g/L硅酸钠、6g几六偏磷酸钠及1.5g/L铝酸钠组成，并添加1.5g/L平均粒度为2μm的Cr2O3微粒，氧化过程中，为了保证成膜质量，提高Cr2O3粒子的吸附能力，需要采用机械搅拌装置和循环冷却系统来加强传质和降低电解液温度，氧化温度应控制在50℃以下。

3.根据权利要求1所述的TC4钛合金微弧氧化Cr2O3复合膜，其特征是TC4钛合金微弧氧化Cr2O3复合膜的检测步骤为：氧化后，采用Bmker D8-Advance型X射线衍射仪(XRD)分析膜层物相结构；用QUANTA-200型扫描电子显微镜(SEM)观察膜层表面微观形貌；用英国牛津公司的INCA型能谱仪(EDS)分析膜层表面成分，在25℃的环境中，利用MM、IV-1A立式万能摩擦磨损试验机测定微弧氧化膜的摩擦磨损性能；摩擦副为45#钢(28mm×12mm)，转速为80r/min，载荷为10、50 N，磨损时间为20 min，摩擦系数由试验机自动记录，每秒采集1次；采用XJP-6A型光学显微镜(OM)观察试样的磨损形貌，摩擦磨损前后，试样在乙醇中超声清洗10min，风干后用Sartorius CP225D型电子分析天平(精度为0.01 mg)测定试样质量，磨损量记为磨损前试样质量减去磨损后试样质量。

4.根据权利要求1所述的TC4钛合金微弧氧化Cr2O3复合膜，其特征是向微弧氧化电解液中加入1.5g/L Cr2O3微粒，可在TC4表面形成一层微弧氧化Cr2O3复合膜，该膜层表面仅有少量微孔；膜层中除了金红石及锐钛矿Ti0₂相、A1₂Ti0₅相外，还出现了大量的Cr2O3相，且包含一些非晶态的P、Si化合物，相比于TC4钛合金及微弧氧化膜，微弧氧化Cr2O3复合膜的摩擦系数更小、磨损量更低、耐磨性更好，Cr2O3颗粒主要通过对微弧氧化膜表面孔隙的填充作用、载荷转移作用及弥散强化作用，来降低复合膜的摩擦系数和表面磨损量，提高其耐磨性，在不同载荷下，微弧氧化复合膜具有不同的磨损特征，10N时，复合膜只发生轻微的粘着磨损，几乎未发生磨粒磨损；50N时，磨粒磨损有所加剧，且出现了第二相粒子流失。