Ti75钛合金是专门针对船用设备的特点而研造的一种近α型钛合金，它拥有优良的耐海水侵蚀和海洋大气侵蚀机能，是一种梦想的舰船资料。

但在现实利用中，与异种金属接触使用时，由于其表表 TiO₂的电极电位高而产生电位差，电位较低的异种金属表表将被氧化。要预防这种景象的产生，最切实可行的步骤就是在钛合金的表表附加一层绝缘的氧化膜，且要求该膜层拥有肯定的厚度、结合强度及足够的硬度。现有的一些表表改性的步骤如热氧化法、表表喷涂、表表渗金属、电火花表表沉积等都能够在钛合金表表造备氧化膜，但这些步骤不是工艺复杂，操作难题，就是形成的膜层不够均匀，或者影响基体资料的力学机能。微弧氧化则很好地克服了上述弊端，它不仅

工艺单一，并且在各类复杂工件表表均可均匀成膜，且膜层拥有肯定的厚度和硬度，在不影响基体资料机能的前提下又极大地提高了金属表表的耐侵蚀性及绝缘性。本文旨在用微弧氧化法在船用 Ti75合金表表造备出拥有足够厚度及绝缘机能的陶瓷膜，并探淘熹描摹及组成。

1、试验

基材选用15mm×15mm×4mm Ti75合金片，表表超声波洗濯除油后备用。以去离子水溶化磷酸三钠、氢氧化铵、磷酸配造 4 号电解液，用I号电解液浓度的 2倍配置II号电解液。以基材为阳极、不锈冈飕为阴极，选取互换叠加脉冲电源对Ti75进行微弧氧化处置，处置电压固定为330V，处置功夫均为15min ，电解液温度节造在40℃以内。将样品经超声波洗濯后，选取 JSM-35C扫描电镜（SEM）观察样品表表描摹，X'Pert型X射线衍射仪（XRD）和DX-4ray 电子能谱（ EDX ）分析膜层相组成和成分，显微硬度计丈量膜层的维氏显微硬度，200MΩ 的万用电表别离丈量未经表表处置和经微弧氧化的膜层表表电阻，比力它们的绝缘机能。

2、试验了局与分析

2.1  Ti75合金微弧氧化试验

Ti75合金在Ⅰ号和 Ⅱ号电解液中进行微弧氧化时，施加电压初始，试样表表并不产生微弧放电景象，此过程是阳极氧化过程，当施加电压不休上升，达到起弧电压VB时，试样表表起头起弧，能观察到试样表表有无数游动的弧点或火花，并伴爆鸣声，每个弧点或火花存在的功夫很短，且产生在绝缘膜相对幽微的部位，因而天生的膜层是均匀的。在该过程中，火花状态是逐步变动的，可将其分两个阶段来描述（见图1）：Ⅰ号阶段，火花呈多、密、藐幼、均匀、亮白、闪动状态；Ⅱ阶段火花数量逐步削减，粗粒比例增多、均匀散布、黄白色、闪动状态。

2.2 Ti75合金微弧氧化薄膜的表表描摹

Ti75钛合金微弧氧化膜层表表均匀致密，呈浅灰色。在扫描电镜下观察到微弧氧化膜的表表由多多大幼不一的溶解凝固状包状凸起和位于凸起中央的孔洞组成，呈多孔状态，孔洞直径1~8μm，随着电解液浓度的增高，样品表表的微孔直径显著增大，见图2。这是由于电解液浓度升高时，溶液的导电热析出增大，微弧区温度升高，以至微弧区迪胙合金氧化膜熔融量增大、熔融物温度升高，在通过等离子放电通路喷射出来凝固后遗留下较大直径的孔洞。这种景象类似于文件［2 ］中所提到的膜层孔径随电压的升高而增大的景象，可见在一样处置电压下增大电解液浓度对膜层描摹影响很大，相当于大大降低了起弧电压。

2.3 Ti75合金微弧氧化薄膜的相分析

Ⅰ、Ⅱ号电解液所造备的氧化膜的电子能谱如图3 所示，薄膜中除基体自身含有的Ti表，还有P及少量的O，P元素为溶液中引入的，且随着电解液浓度的增大P元素含量显著升高，可见通过调整电解液的成分及氧化工艺能够很方便地达到膜层的职能设计。图4为电解液 Ⅰ、Ⅱ 造备的氧化膜XRD 谱，可见，电解液Ⅱ对应曲线中迪胙基体的峰显著低于电解液Ⅰ对应曲线中迪胙基体的峰，注明Ⅱ号电解液所造备的氧化膜要比Ⅰ号电解液造备的氧化膜厚，两能谱图中均有非晶体TiO₂天生，且电解液Ⅱ 对应曲线中含有部门结晶的锐钛矿和金红石。电解液分歧导致设定一样氧化电压时，形成一样相组成的电压降低，也就是由于微弧氧化过程的了局而在薄膜出现结晶相，它在较低的电位下起头形成，此表施加在试样表表的电流差距也很大，电流表显示出Ⅰ号电解液的电流幼于Ⅱ号电解液的。

2.4 Ti75合金微弧氧化薄膜的厚度、绝缘机能及显微硬度

用Ⅰ、Ⅱ号电解液对Ti75合金进行微弧氧化处置时，试样表表出现了藐幼的均匀的白色弧光，随着电流的增大，弧光的大幼也随着增大。图5及表1为两种工艺下微弧氧化膜的断面及膜厚。在一样的处置功夫下所造备的膜层厚度差距很大，从断面描摹上看，Ⅱ号电解液所造备的膜层越发均匀。表 2为用万用表200MΩ档测得的大气中天然形成及微弧氧化形成的氧化膜单元面积上膜层的表表电阻。由表2能够看出，微弧氧化造备的氧化膜的绝缘机能较未氧化前有显著的提高，且随着电解液浓度的增长，绝缘机能也相应提高。

凭据 GB/T4340.1-1999《金属维氏硬度试验 第1部门：试验步骤》，试验力为 0.09807N（10g）时对两种膜层及基体进行显微硬度测定，每种状态丈量5个点，取其均匀值。试验数据如表3所示。Ⅰ号和 Ⅱ号电解液所造备的氧化膜的显微硬度均显著高于基体的，且显微硬度值随着电解液浓度的增大而增大，膜层的陶瓷特点逐步显著。

3、结论

（1）微弧氧化膜的描摹成多孔形，膜层中含有电解质引入的P元素，相组成含有TiO₂非晶相，随着电流升高，出现少量锐钛矿及金红石。

（2）微弧氧化膜层的厚度随电解液浓度的增大而增厚，膜层也越发均匀，同时显微硬度、绝缘机能也呈显著上升的趋向，且均高于基体的。

（3）对于船用Ti75合金，微弧氧化是一种梦想的表表改性步骤，能够凭据电解液工艺参数的变动达到膜层的职能设计。

参考文件：

【1】薛文彬，等.LY12 铝合金微弧氧化的尺寸变动法规［J］ - 中国有色金属学报，1997,7(3):140~143. 

【2】张昱昕，等 .钛合金微弧氧化膜的结合强杜纂生物活性［J］.硅酸盐学报，2004,32（2）：122~126

【3】 赵树萍，等 .钛合金及其表表处置［M］.哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，2004,209