[发明专利]一种微弧氧化方法及采用此方法所得钛合金结构件

说明书

本发明提供一种微弧氧化方法，通过对工件进行分段微弧氧化，结合相邻两段待氧化区域的交接处设置保护装置，效果是：采用分段形式氧化，将处理面积的能力提高到4m²以上(将电源设备的微弧氧化能力提高一倍以上)，能够批量处理大型钛合金结构件或表面复杂钛合金结构件，极大提高工作效率；氧化过程中在电解液‑工件‑空气三界面处设置保护装置，确保工件不发生烧蚀，确保产品质量；通过分段微弧氧化、微弧氧化过程中的参数选择及设置保护装置三者相结合，既能够确保产品的质量，又能够实现工业化生产，实用性强。本发明还公开了一种钛合金结构件，采用上述微弧氧化方法加工得到，产品质量得到保障且能够批量工业化生产。

技术领域

本发明涉及金属表面处理技术领域，具体涉及一种微弧氧化方法及采用此方法所得钛合金结构件。

背景技术

微弧氧化技术又称等离子体增强的电化学表面陶瓷化技术或阳极火花沉积技术。微弧氧化技术是在Al、Mg、Ti等轻金属的表面用等离子体化学和电化学原理生长一层类似陶瓷性质的氧化膜的技术。该氧化膜与基体金属结合牢固，可大大改善了Al、Mg、Ti等轻金属的耐磨性、耐蚀性和耐热冲击性，在航空、航天、海洋工程、机械、电子和装饰等工业领域有着广泛的应用前景。

尽管微弧氧化具备众多优点，但迄今为止，无论国内还是国外，都没有进入大规模的工业应用阶段。究其根本原因，还是由于大型零部件(单件表而积超过4m²)的均质微弧氧化问题没有解决，这已经成为制约微弧氧化发展的重大瓶颈。尽快突破这一关键技术，满足国民经济和国防装备的需求已成为当务之急。

现阶段对大型结构和复杂零部件的微弧氧化工艺的研究不成熟，在实际工作中只能采取多次微弧氧化处理，其结果是表面产生印痕，膜层厚薄不均，局部易产生烧蚀等缺陷，同时也缺乏深入研究的力学性能研究，因此，在整体大壁板结构上还未实现工程应用。也有部分研究显示适用于大型零部件加工，如下：

申请号为200710026563.8的中国专利，公开了一种用于大体积或大面积工件表面的微弧氧化处理方法及装置。此方法能对规则工件大面积进行微弧氧化处理，如大面积板材、规则弧形件等。其不足之处是：首先，在生产使用中，需要对阴极装置与阳极工件做组装，用粘结剂把阴极装置粘结固定在工件待处理区域，这种操作方式，导致生产效率低，且不容易连续化生产；其次，由于把阴极电极粘接在阳极工件上，在复杂工件表面无法实现；最后，由于工件在微弧氧化过程中会产生大量的热，致使电解液在短时间内迅速升温，甚至使电解液沸腾，而微弧氧化处理的溶液温度不能超过50℃，否则工件的氧化膜被击穿，发生“烧蚀”现象，失去表面改性功能。

申请号为201910036341.7的发明申请，公开了一种基于扫描阴极的大尺寸钛合金结构微弧氧化及验证方法。此方法不仅可对规则大面积工件进行微弧氧化处理，还可以对表面复杂钛合金构件进行微弧氧化处理。其不足之处是：阳极工件整体放入装有电解液的电解槽中，通过小于工件面积的扫描式阴极装置使阳极工件发生“环绕式”微弧氧化，将一次处理面积的能力提高到4m²以上，但是在这种处理方式下，实质上仍然是整个工件处于电场作用下发生微弧氧化，虽然通过减少阴极面积增强局部区域的电场强度来实现大面积工件的微弧氧化处理，但是增加处理面积的能力有限；工件进入微弧氧化阶段之前还要经历阳极氧化阶段，在此过程中阴极一直是处于移动状态，不利于成膜的质量及其均匀性。

因此，开发一种适用于大型大型零部件的微弧氧化方法具有重要意义。

发明内容

本发明的第一目的在于提供一种操作方便、适用于大型大型零部件的微弧氧化方法，具体技术方案如下：

一种微弧氧化方法，其特征在于，该微弧氧化方法包括以下步骤：

步骤一、将待氧化的钛合金结构件分成M段待氧化区域，M取大于等于2的自然数(可取M大于等于2小于等于20)；