电解质对钛合金微弧氧化放电方式和耐磨性能的影响

作者：章浩; 谢凤宽; 刘谦^*

来源：表面技术, 2023, 52(08): 216-236.

DOI：10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2023.08.016

• TC4钛合金
• 微弧氧化
• 放电方式
• 膜层缺陷
• 耐磨性能

目的 通过比较添加微量磷酸盐对放电方式的影响，表征各膜层的微观结构与成分组成，研究分析放电方式差异对膜层耐磨性能的影响。方法 在3组电解液中分别进行TC4钛合金微弧氧化，以磨损率为指标判定每组的最优配比。通过扫描电子显微镜（SEM）观察膜层表面与截面微观形貌。使用X射线能量色散谱仪（EDS）分析膜层表面和磨损区域的元素分布情况。使用X射线衍射仪（XRD）表征膜层物相结构组成，通过维氏显微硬度计测量膜层的硬度，使用摩擦磨损试验机进行膜层摩擦学性能测试，并通过三维形貌仪分析磨痕轮廓。结果 在铝酸盐电解液中添加磷酸盐电解质后会增强A、C型放电，减弱B型放电，使制得膜层的缺陷（微孔与微裂纹）明显增多，产生了较厚的疏松层，并且随着电解液中磷酸根离子的增多，放电方式进一步受影响，膜层磨损率也大幅增加。而不添加磷酸盐的20g/L铝酸盐浓度制备的钛合金微弧氧化膜层在15 N高载荷滑动干摩擦下的摩擦系数为0.6～0.7，磨痕窄且浅，磨损率仅为基体的7.22%。结论 磷酸盐电解质极易引起杂质放电，导致微弧氧化反应时B型放电显著减弱，A、C型放电大幅增加，导致膜层致密性显著降低，严重降低了微弧氧化膜层的耐磨性能。20 g/L铝酸盐电解液制备的钛合金微弧氧化膜层缺陷少、硬度高、厚度大，显著改善了高载荷下钛合金的耐磨性能。

• 单位
  中国人民解放军装甲兵工程学院