鈦合金表面化學(xué)轉(zhuǎn)化膜的制備及成膜機理研究.pdf

1、本文針對鈦合金與有機涂層結(jié)合性能差的問題，研究了鈦合金表面化學(xué)轉(zhuǎn)化膜的制備工藝。根據(jù)選定的轉(zhuǎn)化液基礎(chǔ)配方，以轉(zhuǎn)化膜膜重、轉(zhuǎn)化膜與漆膜的結(jié)合力為評價指標，采用正交試驗及單因素試驗對轉(zhuǎn)化液成分、轉(zhuǎn)化工藝進行了優(yōu)化；通過電位-時間曲線對轉(zhuǎn)化膜生長過程進行了研究；在鈦合金化學(xué)轉(zhuǎn)化過程中，以轉(zhuǎn)化液中磷酸根離子和氟離子的消耗量為指標調(diào)整轉(zhuǎn)化液；采用 SEM、EDS、XRD研究分析化學(xué)轉(zhuǎn)化膜的表面形貌和成分，結(jié)果表明：
　　在Na3PO4·12

2、H2O40 g/L，NaF20 g/L，酸度調(diào)節(jié)劑25mL/L，pH值4.4~4.8，溫度30℃條件下，對TC1鈦合金轉(zhuǎn)化處理6min，對TC4鈦合金轉(zhuǎn)化處理8min可以分別在其基體上獲得一種灰黑色均勻的膜層，該化學(xué)轉(zhuǎn)化膜經(jīng)過100℃烘干處理30min后可進一步提高其與漆膜的結(jié)合力。測試結(jié)果表明：TC1、TC4鈦合金化學(xué)轉(zhuǎn)化膜試樣與航空常用漆TB06-9底漆干法結(jié)合力、濕法結(jié)合力分別達到0級、1級；TC1、TC4鈦合金表面化學(xué)轉(zhuǎn)化膜試樣

3、分別通過了120h、144h鹽霧實驗；TC1化學(xué)轉(zhuǎn)化膜試樣的含氫量較基體增加了25.86 ppm，TC4增加了4.28ppm，二者均小于30ppm，滿足鈦合金零件使用規(guī)定；該化學(xué)轉(zhuǎn)化工藝處理不會損傷鈦合金的疲勞性能，甚至還略有提高。
　　本文確定了連續(xù)加工過程中化學(xué)轉(zhuǎn)化槽液中主要成分 PO43-、F-、總酸度及Ti4+的分析及補加方法，并進行了生產(chǎn)驗證。Na3PO4、Ti4+含量變化均可通過分光光度法測定；NaF濃度變化可采用直接

4、電位法分析；總酸度變化可以通過酸堿滴定法確定。
　　電位-時間曲線表明：轉(zhuǎn)化45s之后轉(zhuǎn)化液中Ti4+濃度上升到轉(zhuǎn)化膜生長所需濃度，轉(zhuǎn)化膜開始生長；隨著Ti4+的消耗生長速度開始下降，600s后膜層生長溶解達到平衡，膜層不再生長，這與測試得到的膜層生長速率曲線相符合。
　　SEM結(jié)果表明：鈦合金化學(xué)轉(zhuǎn)化膜由許多細小的球狀晶粒組成，膜層結(jié)晶均勻、晶粒大小相近，同時晶粒之間存在微小的間隙。此結(jié)構(gòu)既能保證膜層具有良好的表面形態(tài)，同