[发明专利]一种钛合金球阀表面硬质防护微弧氧化膜层的制备方法

说明书

本发明公开了一种钛合金球阀表面硬质防护微弧氧化膜层的制备方法，该方法包括：一、将钛合金球阀打磨后抛光、清洗后烘干；二、采用电弧离子镀对钛合金球阀表面溅射清洗；三、在经溅射清洗后的钛合金球阀表面沉积形成Al层；四、微弧氧化得到表面具有硬质防护微弧氧化膜层的钛合金球阀。本发明采用电弧离子镀法结合微弧氧化法在钛合金球阀表面制备硬质防护微弧氧化膜层，从而在钛合金球阀表面形成的硬质防护微弧氧化膜层中同时含有TiOsubgt;2/subgt;相与Alsubgt;2/subgt;Osubgt;3/subgt;相，为陶瓷膜层，提高了钛合金球阀表面硬质防护微弧氧化膜层的硬度和绝缘性能，同时提高了硬质防护微弧氧化膜层与钛合金球阀表面的结合力，满足钛合金球阀的使用需求。

技术领域

本发明属于微弧氧化膜层制备技术领域，具体涉及一种钛合金球阀表面硬质防护微弧氧化膜层的制备方法。

背景技术

球阀问世于20世纪50年代，它具备旋转90度动作的能力，以旋塞体为球体，有圆形通孔或通道通过其轴线。随着科学技术的飞速发展，球阀的生产工艺及产品结构不断改进，在短短的40年时间里，球阀已迅速发展成为一种主要的阀类。在我国，球阀被广泛地应用在船舶领域。在西方工业发达的国家，球阀的使用量也正在逐年不断的上升。球阀在管路中主要用来做切断、分配和改变介质的流动方向，它只需要用旋转90度的操作和很小的转动力矩就能关闭严密。船用球阀硬密封面常服役于高温、磨损、腐蚀-磨损等苛刻工况，因此提高其表面耐磨性和防腐蚀能力是提高其使用寿命的关键。同时，为了避免与钛合金球阀接触的由铜、钢等合金制造的附件产生接触加速腐蚀，其表面的绝缘性也有较高要求。

公开号为CN111218638A的专利披露了一种球阀硬密封面耐磨耐蚀复合防护涂层及其制备方法，在金属基体表面通过超音速火焰喷涂和非平衡磁控溅射法依次制备包括Cr₃C₂-NiCr涂层、Cr→Cr/C/WC双模式过渡层和WC/a-C纳米多层膜。公开号为CN108130533A的专利公开了一种具有高抗磨耐蚀硬密封球阀及制备方法，其制备方法包括采用超音速火焰喷涂和真空离子镀方法在球阀表面依次合成金属陶瓷硬化层和氮化物多层封孔层，喷涂层对硬质氮化物金属涂层起到硬度支撑作用，硬质涂层对喷涂层耐蚀耐磨性起到提升作用的同时也起到较好的封孔作用。但上述两个专利中制备的膜层均为导电膜层，绝缘性能较差，不利于钛合金球阀的长期使用。

微弧氧化是在常规阳极氧化的基础上发展起来的一种新兴表面处理技术。微弧氧化工艺技术简单，膜层组分易调，制备的陶瓷膜层具有硬度高，耐蚀性强，绝缘性好，膜层与基底金属结合力强的优点。在铝合金表面制备的微弧氧化陶瓷膜硬度可达到较高值，但在钛基体表面利用微弧氧化制备的膜层硬度难以达到700HV以上。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供了一种钛合金球阀表面硬质防护微弧氧化膜层的制备方法。该方法采用电弧离子镀法结合微弧氧化法在钛合金球阀表面制备硬质防护微弧氧化膜层，从而在钛合金球阀表面形成的硬质防护微弧氧化膜层中同时含有TiO₂相与Al₂O₃相，为陶瓷膜层，提高了钛合金球阀表面硬质防护微弧氧化膜层的硬度和绝缘性能，同时提高了硬质防护微弧氧化膜层与钛合金球阀表面的结合力，满足钛合金球阀的使用需求。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种钛合金球阀表面硬质防护微弧氧化膜层的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

步骤一、钛合金球阀预处理：采用砂纸将钛合金球阀打磨至表面平整光洁，然后放置于抛光机上抛光，再采用乙醇超声清洗后烘干；

步骤二、钛合金球阀表面溅射清洗：将步骤一中经烘干后的钛合金球阀安装在电弧离子镀设备的基片台上作为基体，将高纯Al靶安装在电弧离子镀设备的阴极靶位上，然后开启真空系统对电弧离子镀设备腔体中真空室抽真空，对基体施加负偏压，同时启动高纯Al靶的控制电源并调节阴极电弧电流，使高纯Al靶电弧轰击钛合金球阀表面以除去表面钝化层，得到溅射清洗后的钛合金球阀；