[发明专利]一种钛合金陶瓷复合材料及其制备方法

说明书

本发明提供了一种钛合金陶瓷复合材料及其制备方法。所述制备方法包括以下步骤：(1)微弧氧化处理：将钛合金置于电解液中进行微弧氧化，所述电解液包含以下浓度的组分：NaSiO₃ 20‑40g/L、NaF 5‑10g/L、NaOH 10‑15g/L，微弧氧化后取出；(2)粘接和固化：将微弧氧化后的钛合金与陶瓷用包含环氧树脂的树脂组合物进行粘接和压制定型。本发明的复合材料基于特定的电解液，采用微弧氧化法在钛合金表面进行熔覆，形成陶瓷氧化层，再通过环氧树脂材料与陶瓷进行粘接复合制备得到，实现了钛合金/环氧树脂/陶瓷之间的高强连接。

技术领域

本发明涉及复合材料技术领域，具体涉及一种钛合金陶瓷复合材料及其制备方法。

背景技术

钛合金具有密度低、比强度高、耐高温和耐腐蚀性等优良的特性，陶瓷的硬度高，抗高速冲击性能好，但塑性差。将钛合金和陶瓷通过粘接的方式进行复合，能充分发挥各组分的优势，得到单一组分无法比拟的综合性能，且制造简单，成本低廉，已经得到广泛的应用。

现有技术中，一般采用树脂材料对钛合金和陶瓷进行粘接复合，但是存在粘接强度不高、容易脱落影响使用的问题，同时，由于钛合金表面有一层致密的氧化膜，在组装过程中容易出现氧化膜破碎从而影响结合效果。

钛合金表面微弧氧化已经是一种成熟的表面处理工艺，但是微弧氧化涂层的结构决定了微弧氧化的弱点，微弧氧化涂层结构分为界面层、致密层和疏松层，疏松层的比例占整个涂层的60%以上，因此现在微弧氧化工艺研究致力于降低疏松层的比例。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一种钛合金陶瓷复合材料及其制备方法。本方法是用微弧氧化的方法在钛合金表面进行熔覆，形成较薄的一层涂层，再与陶瓷进行粘接复合。

具体来说，本发明提供了如下技术方案：

一种钛合金陶瓷复合材料的制备方法，包括以下步骤：

（1）微弧氧化处理：将钛合金置于电解液中进行微弧氧化，所述电解液包含以下浓度的组分：Na₂SiO₃ 20-40g/L、NaF 5-10g/L、NaOH 10-15g/L，微弧氧化后取出；

（2）粘接和固化：将微弧氧化后的钛合金与陶瓷用包含环氧树脂的树脂组合物进行粘接和压制定型，得到钛合金/陶瓷复合材料。

优选的，上述制备方法中，步骤（1）中，在所述微弧氧化之前，先将钛合金的表明进行除油、除氧化膜、水洗和干燥处理，进一步优选的，用氢氟酸和硝酸配成的混合酸除去所述氧化膜。

优选的，上述制备方法中，步骤（1）中，所述电解液包含以下浓度的组分：Na₂SiO₃27-32g/L、NaF 7-8g/L、NaOH 12-13g/L。

优选的，上述制备方法中，步骤（1）中，所述微弧氧化是将前处理后的钛合金与电源的正极相连接，作为阳极，采用双极性不对称脉冲微弧氧化电源供电，在升压时间为10-20min，正向恒电压为420-450V，负向电压为120V的条件下微弧氧化5min，电流密度3A/cm²，频率1000Hz，占空比30%。

优选的，上述制备方法中，步骤（2）中，所述树脂组合物还包含固化剂和增韧剂，进一步优选的，所述树脂组合物中环氧树脂、固化剂和增韧剂的重量比为100:（15-20）:（3-5）。

优选的，上述制备方法中，所述固化剂选自593固化剂或651固化剂，进一步优选为593固化剂。

优选的，上述制备方法中，所述增韧剂选自EVA或CPE，进一步优选为EVA。

优选的，上述制备方法中，步骤（2）中，所述压制定型的压力为10Kg以上，时间为48-72h。