摘要
钛合金具有质量轻、比强度高的突出优点，在船舶与海洋工程方面有着突出的应用前景，但由于该领域相关材料涉及长时间与海水接触等原因，对其硬度、耐蚀性等提出了较高的要求。 本文以提高钛合金硬度及耐腐蚀性能以适应船舶与海洋工程领域的应用为目的，采用微弧氧化技术对钛合金基体进行处理，以膜层厚度、表面粗糙度、硬度以及腐蚀电流等作为参考标准。采用正交试验的形式对钛合金微弧氧化膜的制备进行了优化，探究了电解液成分、电参数对钛合金微弧氧化膜性能的影响。针对优化后的膜层制备工艺，添加400纳米及700纳米两种粒度的SiC颗粒，从浓度及时间两个角度探究了不同粒度的颗粒对膜层性能的影响。 实验结果表明:优化电解液以及电参数后，膜层厚度提高51μm以上，膜层硬度提高约100HV，腐蚀电流下降一个数量级。添加粒子后，两种粒度的粒子均使得微弧氧化反应过程中的升压过程加快，正反向最大电流降低，且700纳米SiC颗粒的影响更为明显。SiC颗粒的添加使膜层厚度提高10μm左右，膜层硬度提高100HV左右，自腐蚀电位正移1V，腐蚀电流降低约50％，但粗糙度提高约0.3μm。两种粒度的SiC颗粒在浓度小于等于2g/L的情况下对膜层性质的影响区别不大。SiC粒子浓度大于3g/L时，400纳米SiC颗粒对膜层性能的优化程度更佳。随反应时间的推进，两种粒度的SiC粒子均有效提高了膜层的各项性能指标。微观角度上，SiC颗粒的加入明显改变了膜层的表面形貌，膜层表面及内部孔隙率降低，致密程度提高。阻抗分析结果表明，SiC的加入显著提高了钛合金的耐腐蚀能力。
NETL