第十四届全国表面工程大会

284 / 2022-09-23 15:37:22

TA2纯钛表面彩色微弧氧化陶瓷膜的制备及其耐磨性研究

微弧氧化，TA2，彩色膜层，摩擦磨损，后处理

TA2纯钛以其优异的耐蚀性能、生物相容性、低弹性模量等特性，被广泛应用于航空航天、医疗卫生及生活用品等领域。但由于其耐磨性及装饰性的不足，大大缩短了其使用寿命，限制了其使用领域。因此需要对TA2纯钛进行改性，以期有效提升其耐磨性及装饰性。本文以微弧氧化技术为研究背景，系统研究TA2纯钛表面彩色微弧氧化工艺及其后处理，解决TA2纯钛的磨损及装饰问题。本文在TA2纯钛表面制备了绿色、蓝色及褐色微弧氧化陶瓷膜，采用正交试验方法优化了微弧氧化电解液配方及工艺参数，通过宏观形貌、粗糙度、硬度、耐磨性等评定了正交试验结果。不同最佳优化工艺下制备的绿色、蓝色及褐色微弧氧化陶瓷膜的耐磨性得到了极大提升，其磨损体积相对于TA2纯钛分别降低62.5%、32.3%及56.3%。结合微观形貌分析、磨屑成分分析等发现，彩色微弧氧化膜的磨损机理主要为粘着磨损。最后采用不同方式对TA2纯钛表面彩色微弧氧化陶瓷膜进行后处理，研究其对彩色膜层耐磨性的影响。结果表明，高温热处理可以有效提升绿色及蓝色膜层的耐磨性，ZIF-8处理可有效提升蓝色膜层的耐磨性，水热处理会降低彩色膜层的耐磨性。