鈦合金、鎂合金新型陽極氧化及電鍍工藝研究.pdf

1、本文就鈦合金和鎂合金的表面處理技術(shù)進行了研究，論文前部分（第二、三章）研究了鈦合金的陽極氧化及電鍍工藝；論文后部分（第四章）研究了鎂合金的陽極氧化工藝。 鈦及其合金作為21 世紀(jì)最重要的工程金屬，以其優(yōu)異的性能而被廣泛用于航空航天、艦船、汽車、醫(yī)療、化工等行業(yè)。但鈦合金不耐磨，與其它金屬易產(chǎn)生接觸腐蝕等問題限制了其應(yīng)用范圍。因此適當(dāng)?shù)谋砻嫣幚硪栽鰪娾伜辖鸬哪臀g性、耐磨性及裝飾性具有重要的現(xiàn)實意義。傳統(tǒng)的鈦合金表面處理技術(shù)有許多不

2、足之處，例如，工藝復(fù)雜、成本高、電解液對環(huán)境不友好等。 本文針對目前鈦合金表面處理存在的問題，研究并開發(fā)出鈦合金新型表面處理工藝。研究工作主要包括以下兩個方面： 1. 研究并開發(fā)了一種鈦合金新型抑弧陽極氧化工藝。采用脈動電壓陽極氧化技術(shù)，在鈦合金表面可形成一層光滑致密，厚約2-10 μm，硬度為350-600 HV陽極氧化膜。研究了電解液組分、氧化電壓等工藝參數(shù)對膜層厚度和硬度的影響。采用掃描電子顯微鏡（SEM）檢測膜層

3、微觀形貌，采用電子能譜（EDS）和X 射線衍射（XRD）分析膜層元素組成和結(jié)構(gòu)組成。研究表明：電解液組分、氧化電壓對氧化過程和氧化膜性能會產(chǎn)生影響。膜層分析表明：膜層主要還是由Ti 和O 元素組成，同時膜層表面還含有Ni 和P 元素；XRD 圖譜除了有Ti 的衍射峰外還含有TiO2 晶態(tài)峰，可見膜層是由晶態(tài)和非晶態(tài)物質(zhì)混合組成的氧化膜層。 2. 研究了一種鈦合金表面直接電鍍鎳的新工藝。通過在瓦特鍍鎳液中添加金屬絡(luò)合劑和金屬陽極活

4、化溶解添加劑，對鈦電極先采用陽極脈沖電流活化，再對活化后的鈦電極進行陰極脈沖電流沉積，在鈦合金表面獲得了結(jié)合力優(yōu)良的鎳鍍層。研究了電解液組分、工藝參數(shù)對鍍層結(jié)合力的影響。 結(jié)果表明，當(dāng)在硫酸鎳電解液中添加40 g/L 陽極活化添加劑和采用1.4 A/dm2 陽極脈沖電流對鈦合金進行電化學(xué)處理時，可使鈦合金產(chǎn)生活性溶解，將脈沖電流切換為陰極電沉積后，便可在鈦合金表面沉積一層結(jié)合力優(yōu)良的鎳鍍層。文章討論了脈沖陰、陽極平均電流密度，占

5、空比，頻率，電解液組分濃度等電解參數(shù)對鎳鍍層質(zhì)量的影響，發(fā)現(xiàn)當(dāng)硫酸鎳為80 g/L、氯化鎳為40 g/L、檸檬酸三鈉為15 g/L、葡萄糖酸鈉為12 g/L、硼酸為35 g/L、陽極活化添加劑為40 g/L；溫度為60 ℃、pH 值為3.5 左右、頻率f 為80 Hz、占空比為20 ％、陰極電流密度為1.4 A/dm2時所獲得鎳鍍層的結(jié)合力最佳。 鎂合金作為21 世紀(jì)“綠色”工程金屬，除具有比重小、比強度和比剛度高、導(dǎo)熱導(dǎo)電性能

6、好等特點外，還兼有良好的阻尼減震和電磁屏蔽性能，已成為現(xiàn)代汽車、電子、通訊等行業(yè)的首選材料。本文在本課題組先行研究并開發(fā)的新型抑弧陽極氧化工藝基礎(chǔ)上進行。該工藝采用脈動電壓技術(shù)在較高的電壓和電流密度下，對鎂合金進行快速抑弧陽極氧化，在其表面形成一層光滑致密，具有較高硬度和優(yōu)良耐蝕性的陽極氧化膜。針對新工藝在工業(yè)生產(chǎn)中遇到的問題，如：連接不銹鋼陰極的銅棒產(chǎn)生腐蝕引入銅離子，以及生成的陽極氧化膜存在局部腐蝕點等，通過試驗分析和工業(yè)現(xiàn)場生產(chǎn)實