钛合金表面阳极氧化着色及摩擦学特性研究  被引量:7

Tribological Properties of TC4 Ti-Alloy Surfaces Modified by Anodizing Coloring

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作  者:徐照英 张腾飞 苏永要[1] 王锦标[1] 伍太兵 Xu Zhaoying;Zhang Tengfei;Su Yongyao;Wang Jinbiao;Wu Taibin(Research Institute for New Material Technology,Chongqing University of Arts and Sciences,Chongqing Key Laboratory of Materials Surface&Interface Science,Chongqing 402160,China)

机构地区:[1]重庆文理学院材料科学与工程学院材料表界面科学重庆市重点实验室,重庆402160

出  处:《真空科学与技术学报》2020年第8期734-740,共7页Chinese Journal of Vacuum Science and Technology

基  金:重庆市教育委员会科学技术研究项目(KJQN202001303);重庆文理学院引进人才项目(2017RXC25);重庆文理学院重大培育项目(P2017XC05);重庆市自然科学基金面上项目(cstc2020jcyj-msxmX0069);重庆市科技人才专项基础与前沿探索院士专项(cstc2018jyj-yszxX003)。

摘  要:为了改善钛合金(TC4)的表面处理工艺,在钛合金表面获得均匀、绚丽的色光效果,提高钛合金的耐磨性,增进钛合金的功能性和色彩美。利用直流脉冲稳压电源对钛合金在0.15 mol/LH3PO4+0.1 mol/LH2O2混合溶液中进行阳极氧化着色处理,分析了电解电压及前后处理对着色氧钛薄膜颜色和性能的影响。采用光学显微镜和扫描电镜、维氏显微硬度计和球盘摩擦磨损试验机等分析了氧化膜的颜色、表面形貌、氧化膜的显微硬度和摩擦磨损性能。研究结果表明:表面预处理影响钛合金阳极氧化着色效果;封孔后处理可以有效提高氧化膜的抗污染能力。电压是决定氧化膜颜色最主要的因素,氧化膜颜色随电解电压呈规律性的变化;在电压为50 V时,钛合金阳极氧化膜具有最优异的力学性能和耐摩擦磨损性能。在钛合金表面通过阳极氧化制备一层光滑且致密的氧化钛膜,可显著提高钛合金的显微硬度和耐磨损性能,同时使之具有不同的颜色增加其装饰效果和艺术价值,不但节约着色成本,还可以扩大其应用范围,具有重要的经济意义。TC4 Ti-alloy surfaces were modified by anodizing coloring.The influence of the anodic voltage on the color and tribological behavior was investigated.The results show that the anodic voltage had a major impact.To be specific,as the anodic voltage increased from 10 to 80 V,the thickness of compact,uniform,smooth Ti-oxide layer increased,the hardness and wear-resistance changed in an increase-decrease mode,maximizing at 50 V;and the color varied in a spectrum of dark-brown,purple,lake-blue,pink,dark-blue,yellow,light-green and light-yellow.Moreover,we found that the wet-etching and chemical polishing of the substrate significantly improved the flatness,thickness uniformity,evenness and beauty of color,and that post-sealing of the Ti-oxide in de-ionized water at 90℃ cosiderablly increased the stability and contamination-resistance in air,because OH-1 radicals turned Ti-oxide into hydrous Ti-oxide,effectively sealing micrro-pores in the more porous top oxide-layer.

关 键 词:钛合金 阳极氧化 表面着色 硬度 耐磨性 磨损机制 

分 类 号:TG430.15[金属学及工艺—焊接]

 

参考文献:

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