1.1钛合金微弧氧化技术及影响因素

1.1.1钛合金微弧氧化

微弧氧化技术（MAO，Micro-arc Extradition）[1-3]，是以阳极氧化为基础发展的一种新的效率更高的阀金属表面涂层处理技术，又被称为等离子体电解氧化（PEO）[4-5]、微等离子体氧化（MPO）[6-7]、阳极火花沉淀（ASD）[8-9]，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。在微弧氧化过程中，化学氧化、电化学氧化、等离子体氧化同时存在,因此陶瓷层的形成过程非常复杂,到现在为止还没有一个合理的模型可以全面描述陶瓷层的形成。

钛合金的微弧氧化是将钛合金工件浸入到电解液中当作阳极，将不锈钢电解槽和电源阴极连在一起，在两级两端施加较高的脉冲电压，接通电源后，正脉冲电压迅速升高，电流迅速下降,作为阳极的钛合金表面瞬间发生钝化反应生成一层极薄的钝化膜,阻碍阳极反应的进行,随着阳极脉冲电压的快速升高,当外加电压超过一定值,钛金属合金表面初始生成的极薄钝化绝缘膜开始出现局部击穿现象,同时钛金属表面开始出现一层极其细微的持续不断的游离状均勾白亮放电火花,在出现放电火花的局部微区产生高温和高压的等离子放电微孔通道,导致放电通道处钛金属相溶并与电解液中的带电微粒发生复杂的热化学、等离子体化学和电化学反应,生成的氧化物从放电微孔中喷出,遇温度较低的电解液后重新在放电微孔附近的钛金属表面凝固,致使钛金属表面氧化陶瓷膜均勾增厚,这种微区火花放电现象在钛金属表面不同位置不断闪烁重复出现,最终在钛合金表面原位生成一层较厚的具有超高硬度、良好耐磨性、耐腐蚀性且致密均勾的陶瓷涂层,达到对钛合金的表面强化之目的。

1.1.2微弧氧化影响因素

1） 电流密度

刘忠德[10]等人采用交流电源微弧氧化法，应用NaPO4和NaSiO3混合溶液在Ti6Al4V型钛合金表面制备微弧氧化陶瓷膜，并且通过改变电流密度来研究电流密度对微弧氧化膜层厚度、耐腐蚀性、耐磨性等性能的影响。研究结果发现，随着电流密度的减小，微弧氧化膜层厚度也减小，电流密度从 12A/dm2减小到 3A/dm2时，膜层的厚度从45micro;m减小到25micro;m；电流对微弧氧化膜与基体的结合力也有一定的影响，当微弧氧化电流密度从12A/dm2减小到3A/dm2，结合力从22N增加到29N；通过比较在不同电流密度下微弧氧化膜在30%硫酸溶液中腐蚀前后的失重情况，表明随着电流的增大，微弧氧化膜耐腐蚀性能稍有下降。

2） 电压

周慧[11]等人对钛合金表面微弧氧化膜及其抗氧化性能进行了研究，比较了一步降压法与二步降压法对微弧氧化膜致密性的影响。研究结果发现二步降压法比一步降压法更能提高氧化膜的致密性，从而有利于提高工件的抗氧化性能。通过研究在500V、550V、600V、650V不同电压下的微弧氧化膜厚度，发现随着电压的升高，微弧氧化膜厚度由 16micro;m增加到57.3micro;m。

3） 脉冲频率响