納米鎳顆粒改性鈦合金微弧氧化膜的摩擦性能

編號：CYYJ043400

篇名：納米鎳顆粒改性鈦合金微弧氧化膜的摩擦性能

作者：唐明奇 禹業(yè)帥 辛暢 馮在強 周波 蔣正權(quán) 王峰 謝屹鵬 閆鎮(zhèn)威

關(guān)鍵詞： 鈦合金 微弧氧化 納米鎳顆粒 膜層 摩擦性能

機構(gòu)： 華北水利水電大學(xué)材料學(xué)院 華北水利水電大學(xué)機械學(xué)院 河南省鍋爐壓力容器檢驗技術(shù)科學(xué)研究院

摘要： 目的基于微弧成膜機制形成的類陶瓷氧化膜層中存在大量孔洞、裂紋和凸起,使得膜層的致密性和耐磨性不夠理想。通過在鈦合金微弧氧化膜中引入鎳,從而改善膜層的組織結(jié)構(gòu),提高膜層的抗磨性能。方法利用不同含量納米鎳顆粒的堿性電解液,在TC4鈦合金表面制備微弧氧化膜層。利用SEM、EDS、XRD、XPS對微弧氧化膜層的微觀結(jié)構(gòu)、截面形貌、相組成和元素組成進行分析,采用顯微維氏硬度計和摩擦磨損試驗機檢測膜層的硬度和摩擦學(xué)性能。結(jié)果納米鎳顆粒的引入,使得微弧氧化膜的厚度增加,提高了膜層的致密性。當納米鎳顆粒的加入量(質(zhì)量濃度)為2 g/L,且微弧氧化時間為45 min時,膜層表面微孔分布均勻,凸起和微裂紋較少。微弧氧化膜主要由金紅石相和銳鈦礦相組成,進入膜層的Ni主要以NiO的形式存在。在添加2 g/L納米鎳顆粒、微弧氧化時間為45 min時,制備的膜層硬度為452HV,抗磨性能表現(xiàn)最好,其摩擦因數(shù)一直穩(wěn)定在0.75左右,抗磨性能相較于基礎(chǔ)膜層提升了約67%。結(jié)論適當加入納米鎳顆粒及采用合理的微弧氧化時間能夠減少膜層的微孔和微裂紋,進一步提高膜層的硬度和抗磨性能。