钛合金表面处理技术的新进展_上_.kdh.pdfVIP

科技进展 责编：柳 斌 钛合金表面处理技术的新进展（上） ◎信世堡（海军装备部991工程办公室） 1 前 言 的这层完整的绝缘膜是进行微弧氧化的必要条件。当 工件上施加的电压超过某一临界值时，绝缘膜上某些 钛及钛合金具有低密度、良好的耐腐蚀能力、高 薄弱环节被击穿，在工件表面形成微弧放电，工件表 比强度以及令人满意的生物相容性，在航空航天、化 面产生大量的游动弧点或火花。弧光放电增强并激活 工、生物医学等领域得到广泛的应用，并为社会带来 在阳极上发生的反应，由于击穿总是在氧化膜相对薄 巨大的经济效益。然而，钛及钛合金表面硬度低，在 弱的部位发生，导致在工件表面形成许多放电通道 滑动摩擦条件下摩擦力学性能差，特别是抗摩擦和磨 -6 (微孔)，放电通道内的等离子在不足10 s的时间内 损性能较差的钛合金，严重地限制了其应用范围。 达到高温和高压，这种高温高压作用使基底及合金化 为了有效地利用钛合金的优良性能，对其进行表 元素熔化或通过扩散进入通道并发生氧化，在该部位 面改性处理，是一种改善钛合金缺陷使其最大限度地 又生成了新的氧化膜，击穿点转移到其它相对薄弱的 发挥其优势的重要措施之一。随着钛合金在航天航 部位，最终形成均匀氧化膜。Krysma,m等认为是由 空、舰船、石油、化工以及其他行业的不断应用，世 于阳极表面附近类阴极的形成使极化变得均匀的结 界各国尤其是发达国家和发展中国家的研究工作者为 果。在高温、高压、电场等因素的作用下，阀金属或 克服钛合金的缺点正做着各种尝试和努力，钛合金的 合金在电解液中的各种热化学反应，在阳极表面生长 表面改性方式也取得了长足的进展。 一层厚的陶瓷氧化膜，达到工件表面强化的目的。 本文就钛合金表面处理的前沿技术，即微弧氧 微弧氧化过程基本可分为三个阶段即阳极沉积阶 化、激光表面处理等进行阐述。 段、微弧阶段和局部弧光阶段。微弧阶段和局部弧光 2 微弧氧化 阶段在产生火花放电现象以前称之为阳极沉积阶段， 2.1微弧氧化技术的原理及特点： 此阶段也称之为普通阳极氧化阶段。阳极沉积阶段是 微弧氧化或微等离子体表面陶瓷化技术是近十几 由于沉积作用而在阳极表面形成团絮状的沉积氧化膜 年才发展起来的新兴表面处理技术，它是在普通阳极 及氧化膜不断扩展的过程；微弧阶段与局部弧光阶段 氧化的基础上发展起来的，利用弧光放电增强并激活 是在等离子化学、电化学等共同作用下所发生的等离 在阳极上发生的反应，通过微弧氧化电源在工件上施 子放电过程，在微弧阶段形成的陶瓷层微孔孔径较 加电压，使工件表面的金属与电解质溶液相互作用， 小，膜层均匀致密；局部弧光阶段形成的陶瓷层微孔 在工件表面形成微弧放电，进而形成陶瓷膜。微弧氧 孔径较