钛合金微弧氧化工艺研究

钛合金微弧氧化技术的研究现状及展望
钛合金微弧氧化技术是一种先进的表面处理技术，其将微弧放电
技术与电化学氧化技术结合，通过在钛合金表面形成具有微孔结构的
氧化层来提高钛合金的耐腐蚀性、耐磨性、耐热性等性能。

目前，该
技术已得到广泛研究和应用。

在钛合金微弧氧化技术的研究方面，主要包括对微弧放电和电化
学氧化机制的研究、氧化层的形貌和成分分析、氧化层与钛基材之间
的结合性能等方面。

同时，还涉及采用不同电解液和处理条件等措施
来改善氧化层的性能。

在钛合金微弧氧化技术的应用方面，主要涉及汽车、航空航天、
医疗器械等领域。

例如，该技术可用于汽车发动机缸体、气门、气门座、油泵等零部件的表面处理，可有效提高抗磨损、耐蚀、耐热性能，从而延长零部件的使用寿命。

未来，钛合金微弧氧化技术还将继续得到广泛研究和应用。

一方面，将继续开发新型电解液和处理条件，以提高氧化层的性能。

另一
方面，还将探索该技术在新领域的应用，如海洋工程、火箭发动机、
航空航天等领域。

钛合金黑色微弧氧化
摘要：
1.钛合金黑色微弧氧化的简介
2.钛合金黑色微弧氧化的优点
3.钛合金黑色微弧氧化的应用领域
4.钛合金黑色微弧氧化的未来发展前景
正文：
钛合金黑色微弧氧化是一种新型表面处理技术，主要适用于钛合金等高性能金属材料的表面处理。

该技术通过微弧放电产生的高温高能量等离子体，使金属材料表面发生氧化反应，形成一层具有高硬度、高耐磨性、高耐腐蚀性的黑色氧化膜。

钛合金黑色微弧氧化具有以下优点：
首先，提高硬度和耐磨性。

经过微弧氧化处理后的钛合金表面硬度可以达到HV500-800，耐磨性比未处理前提高数十倍，大大提高了零件的使用寿命。

其次，增强耐腐蚀性。

氧化膜具有良好的耐腐蚀性能，可有效保护基体材料免受腐蚀介质的侵蚀，延长使用寿命。

再次，良好的抗疲劳性能。

微弧氧化膜具有较高的内应力和良好的韧性，可有效改善基体材料的抗疲劳性能，提高零件的使用寿命。

钛合金黑色微弧氧化技术已广泛应用于航空航天、医疗器械、化工、电子等领域。

在航空航天领域，该技术可用于提高飞机发动机叶片、机翼等部件的耐磨性和抗疲劳性能；在医疗器械领域，可用于提高钛合金人工关节、牙科种
植体等产品的耐腐蚀性和耐磨性；在化工领域，可用于提高钛合金泵、阀门等设备的使用寿命。

随着科技的发展和市场需求的提高，钛合金黑色微弧氧化技术在未来有着广阔的发展前景。

在航空航天、医疗器械等领域对高性能金属材料的需求不断增加，钛合金黑色微弧氧化技术将得到更广泛的应用。

钛合金微弧氧化膜层耐磨性能的研究作者：刘国庆贾锁杰来源：《中国新技术新产品》2008年第23期摘要：本文通过对钛及钛合金在NaAlO2+H3PO4,Na2SiO3溶液体系中，不同的微弧氧化电压、时间条件下，采用微弧氧化进行改性表面。

通过分析实验现象和测试结果，研究工艺参数对所形成的膜层结构、形貌、厚度及耐磨性的影响。

所得到的膜层摩擦系数都比基体的摩擦系数大；在试验中,发生了粘着磨损；表面粗造度对摩擦系数有一定的影响。

从摩擦寿命来看, TA2膜层与TA10膜层在硅酸盐体系中的寿命较短, 在NaAlO2+H3PO4体系中寿命较长。

膜层厚度越厚，耐磨性越好。

关键词：钛合金；微弧氧化；耐磨性1前言微弧氧化技术（MAO－Microarc Oxidation）等。

该技术是最近几年在阳极氧化的基础上法装起来的，但两者在机理上、工艺上以及膜层性能上有许多不同之处。

微弧氧化是将Al、Mg、Ti等阀金属或合金置于电解质中，利用电化学方法，在该金属的表面产生火花放电斑点，在热化学，等离子体化学和电化学的共同作用下，在这些材料表面原位生长氧化陶瓷膜层的新技术。

钛及钛合金以其较高比强度及良好的耐蚀性比广泛用于航空航天化工体育及医疗等领域。

但有些条件下钛耐磨性使的耐蚀性大大下降，如在尿素合成塔CO2入口管处，腐蚀率达0.6mm/a。

某锌厂钛制沙子泵不耐磨损腐蚀而无法使用。

前苏联米格八直升机发动机压气机第六级整流叶片因冲刷腐蚀导致疲劳破坏。

钛易产生麻面,较难用于滑动摩擦的部件。

对钛合金作为工业化材料进行表面改性，改性后其耐磨性能性能是体现其改性价值的最主要指标之一。

通过研究发现，微弧氧化后的钛合金表面富含组成陶瓷材料的成分，并且其含量及其原子比值可在适当范围内进行调控，但是有关微弧氧化膜层具体的耐磨性能性能并不清楚。

鉴于此，本章将进行摩擦磨损试验，探讨钛合金微弧氧化膜层的耐磨性能性能性。

2实验设备与实验方法2.1 微弧氧化处理装置微弧氧化实验采用MAO65-Ⅱ型微弧氧化控制电源及装置。

轻金属表表面处理0908030227彭睿钛合金的微弧氧化关键词钛合金微弧氧化氧化膜摘要：着科学技术的发展与进步，钛及其合金的应用越来越广泛，虽然它们具有很多优良的性能，但其表面的耐磨、耐蚀性能还不能满足某些关键零部件的要求，尤其在航天、航空领域，微弧氧化技术的出现则较好地解决了这个问题。

本文介绍了钛合金的微弧氧化基本原理、氧化膜特点、对氧化膜的影响因素、以及发展前景和一些问题。

前言：钛合金是一种以钛为基加入适量其他合金元素组成的合金，耐海水腐蚀性能优异。

它具有重量轻、比强度大、热稳定性好等优良的综合性能，广泛应用于航空、航天以及民用工业中。

但美中不足的是钛合金的表面硬度较低、耐磨性及耐腐蚀较差，特别是钛合金与其它金属接触时很容易发生接触腐蚀，严重制约了其进一步应用，为此国内外先后对钛合金表面进行了改性研究，以提高其表面性能。

传统的表面改性技术有阳极氧化、PVD／CVD、离子注入、热喷涂及热氧化法等。

钛合金阳极氧化膜厚度一般小于1um，达到2～3um已属不易，而且硬度较低，因此有必要发展新的低成本高性能的涂层制备技术。

微弧氧化这一高新技术综合地解决了上述难题。

微弧氧化又称微等离子体氧化，是通过电解液与相应电参数的组合，在铝、镁、钛及其合金表面依靠弧光放电产生的瞬时高温高压作用，生长出以基体金属氧化物为主的陶瓷膜层。

微弧氧化的概况早在20世纪30年代初德国科学家A．Gunterschulze和H．Betz第一次报道了在高电场下浸在液体里的金属表面出现火花放电现象，火花对氧化膜具有破坏作用，在没有发现产生硬质层的条件下，做出了“为了得到高质量的涂层，就不应该用高于出现火花时的电压”的结论，但他们为火花阳极氧化奠定了初步的理论基础。

这一观点一直延续到20世纪70年代，尽管少数学者对这一现象持保留观点，但始终没能彻底改变这个结论。

1969年，前苏联科学家G．A．Markov在向铝及铝合金材料施加高于火花区电压时，突破性地获得了高质量的氧化膜，这种膜层具有很好的耐磨性和耐腐蚀性，他把这种在微电弧条件下通过氧化获得涂层的过程称为微弧氧化(Microarc Oxidation，MAO)。

钛合金微弧氧化技术1.钛合金微弧氧化概述微弧氧化( Microarc oxidation，MAO) 又称微等离子体氧化(Micmplasma oxidation，MPO)，由于在研究这项技术的过程中，对微弧氧化本质认识的不同，因此在发展过程中出现了不同的术语：阳极火花沉积，火花放电阳极氧化，等离子体电解阳极化处理，而一般称为微弧氧化或微等离子体氧化。

微弧氧化是指把有色金属放在电解液中，利用微弧放电在金属表面原位生长氧化膜的技术。

该氧化膜具有优良的性质，主要应用于机械、电气、汽车、武器装备、航天和航空等行业的关键零部件的表面处理，解决表面的高温烧蚀、磨损和腐蚀等问题。

比如，俄罗斯在制造洲际弹道导弹子母弹的生产过程中应用了微弧氧化技术，水上快艇高速发动机缸体下套与活塞经过微弧氧化处理后，耐磨性提高了几十倍，这些都是其它表面处理技术无法代替、无法比拟的。

早在20世纪30年代初德国科学家A.Gunterschulz和H.Betz 第一次报道了在高电场下浸在液体里的金属表面出现火花放电现象，火花对氧化膜具有破坏作用在没有发现产生硬质层的条件下，做出了“为了得到高质量的涂层，就不应该用高于出现火花时的电压”的结论，但他们为火花阳极氧化奠定了初步的理论基础。

这一观点一直延续到2 0世纪7 O年代，尽管少数学者对这一现象持保留观点，但始终没能彻底改变这个结论。

1969年，前苏联科学家G.A.Markov 在向铝及铝合金材料施加高于火花区电压时，突破性地获得了高质量的氧化膜，这种膜层具有很好的耐磨性和耐腐蚀性，他把这种在微电弧条件下通过氧化获得涂层的过程称为微弧氧化( Microarc Oxidation，MAO) 。

此后G.A. 一Markov 课题组进行大量基础性研究，并在此基础上进行了应用研究。

期间美国、德国对此技术也进行广泛的研究，其中包括实际应用。

从文献上看，美国、德国前苏联三国基本上各自独立地发展这项技术，相互之间文献引用很少。

钛合金微弧氧化膜厚钛合金是一种具有优异性能的金属材料，广泛应用于航空航天、汽车、医疗器械等领域。

为了进一步提升钛合金的表面性能，微弧氧化技术被广泛应用于钛合金的表面处理中。

微弧氧化是一种通过在电解液中形成微弧放电来处理金属表面的技术，可以在钛合金表面形成一层均匀且致密的氧化膜。

本文将从微弧氧化膜的厚度方面进行探讨。

微弧氧化膜的厚度对钛合金的性能有着重要影响。

一般来说，微弧氧化膜的厚度与氧化时间密切相关。

氧化时间越长，膜的厚度越大。

而膜的厚度直接影响着钛合金的耐腐蚀性能、硬度和耐磨性能等。

研究表明，当微弧氧化膜的厚度在20-40微米范围内时，钛合金的耐腐蚀性能和硬度能够得到有效提升。

因此，在实际应用中，可根据具体需求来控制微弧氧化膜的厚度。

微弧氧化膜的厚度不仅与氧化时间有关，还与电解液的成分和工艺参数有关。

电解液的成分、浓度和温度等因素都会影响微弧氧化过程中膜的生长速度和厚度。

例如，提高电解液的浓度和温度可以加快膜的生长速度，从而获得更厚的氧化膜。

此外，微弧氧化过程中的工艺参数，如电压、电流和处理时间等，也会对膜的厚度产生影响。

因此，在进行微弧氧化处理时，需要合理选择电解液成分和工艺参数，以得到所需的膜厚度。

微弧氧化膜的厚度还会影响其它性能指标，如颜色和摩擦系数等。

由于微弧氧化膜的厚度决定了其孔隙率和表面形貌，因此不同厚度的膜会呈现出不同的颜色。

一般来说，微弧氧化膜的颜色会随着厚度的增加而发生变化，从浅灰色到深灰色再到黑色。

需要注意的是，在微弧氧化过程中控制膜的厚度并不是一件容易的事情。

微弧氧化技术是一种复杂的物理化学过程，涉及到电化学反应、离子传输和膜的生长等多个方面。

因此，在实际操作中需要有丰富的经验和专业的知识。

同时，合理选择电解液成分和工艺参数，以及进行精确的时间控制，也是控制微弧氧化膜厚度的关键。

微弧氧化膜的厚度对钛合金的性能有着重要影响。

通过控制氧化时间、选择合适的电解液成分和工艺参数，可以获得所需的膜厚度，从而提升钛合金的耐腐蚀性能、硬度和摩擦性能等。

第37卷第6期2020年12月VoO37No.6Decembee2020Ti穀臧TC4钛合金微弧氧化膜层高温氧化性能研究郝国栋，罗丽妍，苏爽月，邵长斌，尹龙承，贾相华，郝春丽(牡丹江师范学院，黑龙江牡丹江157012)摘要：利用微弧氧化(MAO)技术在TC4钛合金表面原位制备陶瓷膜层，并通过硅酸钠水溶液对膜层进行了封孔处理。

采用X射线衍射仪！XRD)了膜层相组成，通过扫描电子显微镜(SEM)观察了膜层表面形貌。

通过伸测试，比较了膜层在封孔前后与基体的结合强度。

利用高温氧化实验，考察了TC4基体及膜层封孔前后的抗高温氧化性能。

结果表明：微弧氧化膜层与基体间的结合强度较高，经封孔处理及高温氧化100h后，膜基结合强度降低至4.29MPa%与TC4基体相比，微弧氧化膜层的高温氧化增重量小，抗高温氧化得到了显著的％封孔处理提高了微弧氧化膜层的，使其更好地阻止氧透过膜层向基体内侵入，进一步了膜层的抗高温氧化性能％关键词：TC4钛合金；微弧氧化；高温氧化；封孔中图分类号：TG174.4 ；TG146.23文献标识码：A文章编号：1009-9964(2020)0650755Strdy on High Temperatrrr OxiCation Poperty of TC4Titanium Alloy by Micro-arc OxiCation Hao Guodong，Luo Liyyn，Su Shuangyue，Shao Changbing，Yin Longcheng，Jia Xianghua，Hao Chunli(Mudanjiang Normal University，Mudanjiang157012，China)Abstract:Ceramir coatings were prepared in situ on the surfaco of TC4titanium toy by means of micro-5ro oxidation (MAO)technoloyy，and the coatings were sealed with sodium31X0001aqueous solution.The phase composition of the coatings was analyzed by X-ray dda■actometer(XRD)，and the surface morpholoyy c X the coatings were observed by :oannongeoeoieon mooeo:oope(SEM).Theough ihebondongien:ooeie:i，ihebondong:ieengih beiween MAOooaiongand substrate before and a0ee sealing was ing high temperature oxidation expeemenm，the high temperature oxidation resistance(X the TC4substrate and coating sampks before and aftee sealing was investigated.The results show ihaiihebondong:ieengih beiween MAOooaiongand:ub:ieaieohogh.Aoiee:eaoongand oiodaioon aihogh iempeeaiuee ooe100h，ihebondong:ieengih ooiheooaiongdeoeea:e:paeed woih iheTC4:ub:ieaie，ihehogh iempeeaiueeoiodaioon ooihemooeo5aeooiodaioon ooaiong:o oowee，and ihehogh iempeeaiueeoiodaioon ee:oianoeo significantly improved.The sealing treatment improves the compactness of the micro-5re oxidation coating，so that it cm better prevent oxyyen from penetrating the coating int。