钛合金拥有比沉幼、比强度高、耐蚀性好蹬着点，目前已成为飞机沉要的结构资料之一，得到了越来越宽泛的利用。TC4（国表商标Ti-6Al-4V）钛合金是最早开发的贸易钛合金，拥有优异的综合机能和优良的工艺个性。全世界TC4钛合金半制品的产量占各类钛合金半制品总产量的一半以上，在航空航天工业中超过80%。目前国内可出产多种规格的棒材、薄板、管材和丝材等，可批量供给δ0.8～40mm板材。与欧美蓬勃国度相比力，TC4钛合金在我国无论是军机还是民机上仅少量使用，而美国战斗机F-15钛合金的用量为27%，而第四代战斗机F-22钛合金的用量已高达41%。我国TC4钛合金种类规格很有限，厚板规格仅到40mm，且在国内飞机上尚未使用。随着现代飞机上大型整体结构件的日益宽泛使用，TC4钛合金厚板拥有很大的发展潜力，并在军用及民用飞机的大型整体结构件上有着极度辽阔的利用远景。

由于钛合金的电位较正，与其他金属接触时，在侵蚀环境中容易导致电位较负的金属产生电偶侵蚀，加快电位较负的金属的侵蚀速度。为相识决钛合金机能上的不及，近年来国内表都加强了对钛合金表表处置技术的钻研，使用阳极氧化技术以提高钛合金机能成为该领域当前的钻研热点之一。

近几年，国内很多钻研机构发展了钛及其合金与其他金属资料组成电偶对的电偶侵蚀钻研。

文中针对我国新研发的厚度为70mm的TC4钛合金板，钻研了钛合金与铝合金、结构钢组成电偶对的电偶侵蚀机能，为TC4钛合金厚板的利用提供理论凭据。

1、试验

1.1试验资料

试验资料为TC4厚板钛合金（δ70mm），化学成分（以质量分数计）为Ti基材，Al5.50%~6.75%，V3.50%~4.50%，Fe≤0.30%，C≤0.08%，N≤0.05%，H≤0.015%，O≤0.20%。

1.2试验步骤

电偶侵蚀试验按HB5374—87《分歧金属电偶电流测定步骤》进行，测试用阴、阳极为长100mm、宽20mm、厚2~3mm的平板试样，表表粗糙度为0.8μm。试样用汽油和酒精洗濯干净后在干燥器内至少搁置7天，不允许用手触摸试样表表。

表表处置试样的筹备：铝合金按HB/Z233—1993的划定进行阳极氧化处置，铝合金阳极氧化膜层厚度约为10~15μm；钢按HB/Z107—1986划定进行低氢脆镀镉-钛处置，镉-钛镀层的厚度为8~12μm；TC4钛合金厚板按Q/6SZ3069—2014的划定进行阳极氧化处置，造备测钛合金阳极氧化膜层厚度为2~3μm。

试样测试部门表表积约为25cm2，其余部门选取3M胶带封蔽，封蔽后用千分尺精确丈量，推算试验现实面积，确保两个相互配对的试样试验面积根基相称，面积差应幼于0.5cm2。电偶对在电解液中产生电偶侵蚀的敏感性重要凭据电偶电流密度的大幼来决定，HB5374中按均匀电偶电流密度的大幼将电偶侵蚀敏感性分为五级。将两个待测试样组成平行的电偶对，应保障两个试样相互绝缘，组装方式如图1所示。

电解液为化学纯氯化钠与蒸馏水或去离子水配造的3.5%NaCl溶液，试验温度在（25±1）℃，测试功夫为20h。试验后用Quanta600环境扫描电镜观察试样表表侵蚀情况。

阳极氧化膜层的造备：TC4钛合金厚板试样为阳极，尺寸为50mm×100mm×1.2mm，铅板为阴极。阳极氧化槽液类型为硫酸-磷酸混酸型，试验温度为0~10℃，电流密度为2~5A/cm2，试验功夫为10~20min。钛合金阳极氧化重要工艺过程为：化学除油—水洗—阳极氧化—水洗、干燥—检验。

2、试验了局与分析

2.1表表处置前电偶侵蚀机能

2.1.1TC4钛合金厚板与铝合金

TC4钛合金厚板与2024，2124，7050，7475铝合金偶接后在3.5%NaCl溶液中的电偶侵蚀试验了局见表1Ｄ芄豢闯，TC4厚板与铝合金偶接形成电偶对后均有较大的电偶电流，其均匀电偶电流密度别离为5.42，5.36，4.22，5.33μA/cm2。凭据电偶侵蚀评价尺度HB5374—87，2024，2124，050，7475等铝合金与TC4厚板钛合金偶接后的   电偶侵蚀敏感性均为D级。试验后铝合金表表都存在分歧水平的侵蚀产品，因而，TC4厚板与2024，2124，7050，7475等铝合金在使用中不能直接偶接，必须进行表表防护。

TC4厚板与分歧铝合金电偶电流与功夫的关系曲线如图2所示，TC4厚板钛合金与2024，2124，7050，7475铝合金组成的电偶对的电偶电流-功夫曲线变动趋向根基一致，总体趋向为试验初期电偶电流很大，随着功夫的耽搁电偶电流逐步减幼，试验后期趋于不变。这是由于试验初期，金属阳极（铝合金）新鲜表表齐全露出在电解液中，较大的电极

电位差驱动阳极金属急剧溶化。随着试验的进行，阳极金属表表易于形成齐全的氧化膜，同时，在阳极极化的作用下，阳极溶化的驱动力降低，从而抑造了电偶侵蚀作用，阐发出电偶电流逐步降落。试验后期，阳极金属溶化与氧化膜的形成达到一个动态的平衡，使得电偶电流趋于不变。

与TC4钛合金厚板产生电偶侵蚀后2024，2124，7050，7475铝合金表表微观描摹如图3所示。由图3可知，电偶侵蚀后2024，2124，7050，7475铝合金表表均产生了分歧水平的侵蚀景象，侵蚀大局以点蚀为主。结合图2曲线分析，铝合金2024，2124，7050，7475均不能与钛合金TC4钛合金厚板直接接触使用。

2.1.2TC4钛合金厚板与钢

TC4钛合金厚板与30CrMnSiA，30CrMnSiNi2A，300M，A100钢偶接，在3.5%NaCl溶液中的电偶侵蚀试验了局见表2。TC4钛合金厚板与30CrMnSiA，30CrMnSiNi2A，300M，A100组成电偶对时，试验中30CrMnSiA，30CrMnSiNi2A，300M，A100钢均为阳极，TC4钛合金厚板为阴极。

由表2的试验了局能够看出，TC4钛合金厚板与30CrMnSiA，30CrMnSiNi2A，300M钢组成的电偶对有较大的电偶电流，均匀电偶电流密度别离为4.64，3.90，3.06μA/cm2，凭据电偶侵蚀评价尺度HB5374—87，电偶侵蚀敏感性为D级；TC4钛合金厚板与A100钢组成的电偶对的电偶侵蚀敏感性为A级。因而，当TC4钛合金厚板与30CrMnSiA，30CrMnSiNi2A，300M钢在使用中接触时，必须进行防护处置方可使用，而TC4钛合金厚板与A100钢能够直接接触使用。

TC4钛合金厚板与分歧钢组成的电偶对电偶电流与功夫的关系曲线如图4所示，TC4钛合金厚板与30CrMnSiA，30CrMnSiNi2A，300M钢组成电偶对的电偶电流-功夫曲线变动趋向根基一致，但总体趋向为随着功夫的耽搁，电偶电流先增大后减幼，而后逐步趋于不变。TC4钛合金厚板与A100钢组成电偶对的电偶电流远幼于其他三种电偶对，且电偶电流在试验功夫内较为不变。

30CrMnSiA，30CrMnSiNi2A，300M，A100钢电偶侵蚀后表表微观面孔如图5所示。试验过程中，30CrMnSiA，30CrMnSiNi2A，300M钢表表均出现侵蚀黑点，溶液色彩变黄。随着试验的进行，钢表表侵蚀黑点增多，溶液色彩逐步加深。A100钢试样没有产生显著变动。由图5能够看出，电偶侵蚀试验后，30CrMnSiA，30CrMnSiNi2A，300M 钢表表均有大量侵蚀产品，即产生了严沉的侵蚀。

扫描电镜进行的描摹分析批注，30CrMnSiA，30CrMnSiNi2A钢及300M钢表表点蚀坑均萌生于机械加工缺点处或表表冶金缺点处。电偶侵蚀过程中，表表加工缺点或冶金缺点处因Cl-富集而易于萌生点蚀坑，蚀坑内关塞电池自催化效应和TC4钛合金厚板作为阴极资料对阳极资料的阳极极化作用，共同推进了30CrMnSiA，30CrMnSiNi2A钢及300M钢表表部门点蚀的发展。

2.2表表处置后电偶侵蚀机能

2.2.1TC4钛合金厚板与铝合金

对TC4钛合金厚板进行脉冲阳极化处置，对铝合金进行硫酸阳极化处置后，进行电偶侵蚀试验。

阳极化后的TC4钛合金厚板与阳极化后的2024，2124，7050，7475铝合金偶接后在3.5%NaCl溶液中的电偶侵蚀行为试验了局见表3。表表处置后，TC4厚板与铝合金偶接形成电偶对后电偶电流较幼，均匀电偶电流密度别离为0.54，0.60，0.59，0.57μA/cm2。凭据电偶侵蚀评价尺度HB5374—87，阳极化后2024，2124，7050，7475等铝合金与阳极化后TC4钛合金厚板的电偶侵蚀敏感性均为B级，属于允许在肯定限度前提下的接触使用。

电偶侵蚀试验后铝合金表表显微照片如图7所示，微观上固然仍存在点蚀，但与阳极氧化前相比，侵蚀已很轻微，并且点蚀孔尺寸很幼。这可能由于铝合金阳极化膜在分歧区域存在一些差距，部门幽微的处所氧化膜容易溶化形成点蚀。

电偶侵蚀试验了局显示，脉冲阳极氧化处置能够有效降低TC4钛合金厚板与铝合金的电偶侵蚀敏感性。

2.2.2TC4钛合金厚板与钢

对TC4钛合金厚板进行脉冲阳极化处置，对钢进行电镀镉-钛处置后，将二者偶接，测试其电偶对的电偶电流。

阳极化后的TC4钛合金厚板与电镀镉-钛的30CrMnSiA，30CrMnSiNi2A，300M钢偶接后，在3.5%NaCl溶液中的电偶侵蚀试验了局见表4。表表处置后，TC4钛合金厚板与钢偶接形成电偶对后电偶电流较幼，其均匀电偶电流密度别离为0.74，0.82，0.71μA/cm2。凭据电偶侵蚀评价尺度HB5374—87，电镀镉-钛后的30CrMnSiA，30CrMnSiNi2A，300M钢与阳极化后TC4钛合金厚板的电偶侵蚀敏感性均为B级，属于允许在肯定限度前提下的接触使用。

表表处置后TC4厚板-钢的电偶电流-功夫曲线如图8所示，试验起头后所有电偶对的电偶电流均迅速降落，并随着试样的进行逐步趋于不变。

表表处置后电偶侵蚀试验后钢的显微描摹如图9所示。由图9可知，电镀镉-钛后30CrMnSiA，30CrMnSiNi2A，300M钢表表镀层齐全，未发现显著的侵蚀景象。这重要是由于脉冲阳极氧化后钛合金表表阳极氧化膜层致密，且不变性好，膜层拥有较高的电阻，能够减幼电偶电流，使得电偶电流降低维持不变；另一方面，由于电镀镉-钛后的 30CrMnSiA，30CrMnSiNi2A，300M钢表表的镉-钛镀层拥有优良的抗侵蚀性，可能有效降低电偶电流。因而，表表处置可能有效降低TC4钛合金厚板与钢的电偶侵蚀电流密度，使得二者的电偶侵蚀敏感性显著降低。

3、结论

1）TC4钛合金厚板与2024，2124，7050，7475铝合金接触形成的电偶对极易产生电偶侵蚀，不能直接接触使用。

2）TC4钛合金厚板与30CrMnSiA，30CrMnSiNi2A，300M钢接触形成的电偶对极易产生电偶侵蚀，不能直接接触使用，TC4钛合金厚板与A100钢能够直接接触使用。

3）对TC4钛合金厚板进行阳极氧化处置，对2024，2124，7050，7475铝合金进行硫酸阳极化处置后，能够有效降低异种资料的电偶侵蚀电流密度，降低电偶侵蚀敏感性。

4）对TC4钛合金厚板进行阳极氧化处置，对30CrMnSiA，30CrMnSiNi2A，300M钢进行无氰镀镉钛处置后，能够显著提高表表抗侵蚀机能，降低电偶侵蚀敏感性。

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