[发明专利]耐磨钛合金微弧氧化涂层的制备方法

说明书

本发明公开了一种耐磨钛合金微弧氧化涂层的制备方法，属于金属材料表面处理领域。耐磨钛合金微弧氧化涂层的制备过程中，控制电解液温度高低交替，根据电解液成分选择温度区间和交替时间，高低温相差45‑55℃。本发明采用的电解液配方通过将钛合金抛光打磨备用、配制电解液、制备微弧氧化涂层的步骤，在制备过程中控制电解液温度高低交替，低温为5‑35℃，高温为55‑85℃，控制电压400‑450V，频率400‑500Hz，占空比20‑40％，处理20‑40min，制备得到微弧氧化涂层。本发明制备的微弧氧化涂层厚度为10‑30μm，表面硬度高于HV700，具有较好的耐磨性，可有效解决现有制备方法制备的钛合金微弧氧化涂层耐磨性较差的问题。

技术领域

本发明属于金属材料表面处理领域，具体涉及一种耐磨钛合金微弧氧化涂层的制备方法。

背景技术

具有微弧氧化涂层的钛合金被广泛应用于国防、国民经济以及化学工业中。因此，对微弧氧化涂层的钛合金性能要求较高，不仅要求具有优良的耐腐蚀性能及表面外观质量，同时还要求具有一定的耐磨损性能，以满足各种可能应用的环境。

目前制备耐磨钛合金的主要方法主要为微弧氧化法。

2011年9月的专利CN102199785A公开了一种钛合金耐磨涂层的微弧氧化溶液及其应用，采用的微弧氧化溶液的组分及溶质浓度为：KOH 3g/L，Na₂SiO₃5g/L，NaF 3g/L，三乙醇胺3g/L，Na₂B₄O₇1g/L。微弧氧化过程控制占空比为10-20％，电流密度为3-5A/dm2，电解液温度小于60℃，时间为5-30min。钛合金表面膜层硬度HV700以上，膜层厚度在10-40μm。该方法中采用的微弧氧化溶液含有氟化物，对人体和环境都会带来危害。

2014年6月的专利CN103849916A公开了一种微弧氧化法制备钛合金表面高光洁度陶瓷耐磨层的方法及微弧氧化溶液，该方法中的微弧氧化溶液的组分及溶质浓度为：Na₂SiO₃3-30g/L，NaPO₄20-40g/L，NaCl 3-10g/L，H₂O₂1-3ml/L，添加剂0.1-5g/L。其微弧氧化工艺采用直流脉冲通电方式，电压输出的是标准矩形方波或单极性正弦波，脉冲频率100-600Hz，占空比40-80％，通过调整升压速率，控制平均电流1-9A/dm²，终止电压应在200-400V，时间10-30min，电解液温度小于60℃。钛合金表面膜层显微硬度平均在700以上，膜层厚度在10-30μm，表面粗糙度可达到Ra0.25。该方法中所用的微弧氧化溶液含双氧水，对人体和环境都会带来危害，且需配制添加剂，微弧氧化溶液配制较复杂。

现有方法制备耐磨钛合金微弧氧化涂层都需要使用有毒试剂，存在损害人体和污染环境的风险，并且没有针对耐磨性进行优化，因此急需开发一种更环保、操作流程简单的耐磨钛合金微弧氧化涂层的制备方法。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是现有制备方法制备的钛合金微弧氧化涂层耐磨性较差的问题。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：耐磨钛合金微弧氧化涂层的制备方法，在制备微弧氧化涂层过程中，控制电解液温度高低交替，根据电解液成分选择温度区间和交替时间，高低温相差45-55℃。

上述制备微弧氧化涂层的过程在超声震荡状态下进行。

上述耐磨钛合金微弧氧化涂层的制备方法，包括如下步骤：

a、将钛合金抛光打磨，清洗干净后冷风吹干备用；

b、配制电解液，电解液中各成分的含量为：NaOH 1-5g/L，Na₂SiO₃10-20g/L，Na₃PO₄5-15g/L；