- 必威体育下载

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

摘要

为了提高钛合金表面微弧氧化层在海洋环境中的抗腐蚀和耐磨损性能, 在硅酸盐系电解液中添加不同浓度粒径在1 μm左右的TaC微粒, 制备了TaC掺杂微弧氧化层. 通过扫描电子显微镜、能谱仪和X射线光电子能谱仪等对微弧氧化层的形貌、元素组成及其化学状态进行表征与分析, 并对比评价了钛合金表面TaC掺杂微弧氧化层的厚度、表面粗糙度、硬度、耐磨性以及耐蚀性. 结果表明: 通过向电解液中添加TaC微粒, 钛合金表面微弧氧化层中存在TaC和Ta ₂O ₅; 较未添加TaC微粒制备微弧氧化层, 其表面形貌更为致密, 硬度提高了约83.2%, 在模拟海水中的摩擦系数由0.2降到了0.148, 由磨粒磨损转变为粘着磨损, 腐蚀电流密度下降了2个数量级, 并通过构建微弧氧化层在模拟海水中的磨损和腐蚀失效模型, 揭示了微弧氧化层中掺入TaC微粒对改善其抗腐耐磨性能的内在机理.

关键词:

钛合金/
微弧氧化/
TaC/
性能

Abstract

In order to improve the corrosion resistance and wear properties of the micro arc oxidatin (MAO) coatings on Ti-6Al-4V alloy in the marine environment, TaC-doped MAO coatings are prepared by adding different concentrations of TaC microparticles with a particle size of about 1 μm into the silicate-based electrolyte. The morphology, elemental distribution and composition of the coatings are characterized and analyzed by SEM, EDS and XPS. The thickness, roughness, hardness, wear resistance and corrosion resistance for each of the three MAO coatings are evaluated and their corresponding values of these coatings are compared with each other. The results show that by adding TaC microparticles into the base electrolyte, TaC and Ta ₂O ₅are present in the MAO coatings on titanium alloy. Compared with the MAO coating without TaC, the surface morphology of the coating with TaC is dense and the hardness is increased by about 83.2%. The friction coefficient of the coating in the simulated seawater decreases from 0.2 to 0.148, changing from serious abrasive wear to slight adhesive wear. The corrosion current density of this coating decreases by two orders of magnitude. Furthermore, by constructing the wear and corrosion failure model of the MAO coatings in the simulated seawater, the internal mechanism of doping TaC microparticles into the MAO coating to improve its corrosion resistance and wear resistance is revealed.

Keywords:

作者及机构信息

通信作者:高巍,gaowei@xatu.edu.cn; 杨巍,yangwei_smx@163.com

基金项目:国家自然科学基金(批准号: 52071252)和陕西省自然科学基金(批准号: 2018JQ2075)资助的课题

Authors and contacts

Corresponding author:Gao Wei,gaowei@xatu.edu.cn; Yang Wei,yangwei_smx@163.com

Funds:Project supported by the National Natural Science Foundation of China (Grant No. 52071252) and the Natural Science Foundation of Shaanxi Province, China (Grant No. 2018JQ2075)

文章全文: translate this paragraph

参考文献

[1]
[2]
[3]
[4]
[5]
[6]
[7]
[8]
[9]
[10]
[11]
[12]
[13]
[14]
[15]
[16]
[17]
[18]
[19]
[20]
[21]
[22]
[23]
[24]
[25]
[26]
[27]
[28]
[29]
[30]
[31]
[32]

施引文献

下载: 全尺寸图片幻灯片

组织类型	室温拉伸		热稳定
组织类型	强度	塑性	强度	塑性
等轴	好	最好	好	好
双态	好	较好	好	较好
网篮	高于等轴	差	好	差
魏氏	较差	最差	差	最差

下载: 导出CSV

Compo-sition	NaCl	MgCl₂	Na₂SO₄	CaCl₂	KCl	NaHCO₃	KBr	HBO₃	SrCl₂	NaF
Content/(g·L^–1)	24.53	11.11	4.09	1.16	0.685	0.201	0.101	0.027	0.028	0.003

下载: 导出CSV

Test point	Atom content/%
Test point	O	Al	Si	Ti	Ta
a	30.4	2.2	32.7	31.9	2.8
b	51.0	1.6	23.2	23.5	0.8
c	52.4	1.4	24.3	21.1	0.8
d	43.6	1.9	25.4	28.0	1.2

下载: 导出CSV

TaC/(g·L^–1)	Atom content/%
TaC/(g·L^–1)	O	Al	Si	Ti	Ta
0	68.2	1.8	17.8	12.1	—
2	69.2	1.2	20.9	8.1	0.5
5	67.3	1.4	20.0	10.5	0.9

下载: 导出CSV

Content of TaC/(g·L^–1)	Thickness/μm	HV_0.5	Roughness/μm
0	9.03	526.95	2.135
2	9.06	965.50	2.314
5	9.99	941.87	2.716

下载: 导出CSV

TaC/(g·L^–1)	Atom content/%
TaC/(g·L^–1)	O	Al	Si	Ti	Ta	Fe
0	46.6	5.5	5.0	42.8	—	—
2	69.9	1.4	16.2	10.0	0.2	2.3
5	69.9	1.3	15.5	10.0	0.3	3.0

下载: 导出CSV

TaC/(g·L^–1)	E_corr/V	I_corr/(A·cm^–2)
0	–0.22	1.05 × 10^–6
2	0.10	3.42 × 10^–8
5	0.12	2.67 × 10^–8

下载: 导出CSV

[1]
[2]
[3]
[4]
[5]
[6]
[7]
[8]
[9]
[10]
[11]
[12]
[13]
[14]
[15]
[16]
[17]
[18]
[19]
[20]
[21]
[22]
[23]
[24]
[25]
[26]
[27]
[28]
[29]
[30]
[31]
[32]

[1]	李小林, 袁坤, 何嘉乐, 刘洪峰, 张建波, 周阳.NH₃在TaC(0001)表面吸附和解离的第一性原理研究. 必威体育下载 , 2022, 71(1): 017103.doi:10.7498/aps.71.20210400
[2]	丁智松, 高巍, 魏敬鹏, 金耀华, 赵晨, 杨巍.TaC 微粒对 Ti-6Al-4V 合金微弧氧化层结构和性能的影响. 必威体育下载 , 2021, (): .doi:10.7498/aps.70.20210835
[3]	梁贤烨, 弭光宝, 李培杰, 黄旭, 曹春晓.钛合金高温摩擦着火理论研究. 必威体育下载 , 2020, 69(21): 216101.doi:10.7498/aps.69.20200304
[4]	周媛媛, 张合庆, 周学军, 田培根.基于标记配对相干态光源的诱骗态量子密钥分配性能分析. 必威体育下载 , 2013, 62(20): 200302.doi:10.7498/aps.62.200302
[5]	王永军, 李红轩, 吉利, 刘晓红, 吴艳霞, 周惠娣, 陈建敏.非平衡磁控溅射制备类石墨碳膜及性能研究. 必威体育下载 , 2012, 61(5): 056103.doi:10.7498/aps.61.056103
[6]	唐杰, 杨梨容, 王晓军, 张林, 魏成富, 陈擘威, 梅杨.高压对大块(PrNd)xAl0.6Nb0.5Cu0.15B1.05Fe97.7-x合金微观结构和性能的影响. 必威体育下载 , 2012, 61(24): 240701.doi:10.7498/aps.61.240701
[7]	於黄忠, 温源鑫.不同厚度的活性层及阴极的改变对聚合物太阳电池性能的影响. 必威体育下载 , 2011, 60(3): 038401.doi:10.7498/aps.60.038401
[8]	李蛟, 刘俊成, 高从堦.PEDOT:PSS薄膜的山梨醇掺杂对光电池性能的影响. 必威体育下载 , 2011, 60(7): 078803.doi:10.7498/aps.60.078803
[9]	於黄忠, 周晓明, 邓俊裕.热处理对不同溶剂制备的共混体系太阳电池性能影响. 必威体育下载 , 2011, 60(7): 077206.doi:10.7498/aps.60.077206
[10]	于松楠, 吴汉华, 陈根余, 袁鑫, 李乐.Al(OH)3溶胶浓度对TC4钛合金微弧氧化膜特性的影响. 必威体育下载 , 2011, 60(2): 028104.doi:10.7498/aps.60.028104
[11]	王德义, 高书霞, 李刚, 赵鸣.溶胶-凝胶法制备Li-N双掺p型ZnO薄膜的结构、光学和电学性能. 必威体育下载 , 2010, 59(5): 3473-3480.doi:10.7498/aps.59.3473
[12]	王公堂, 刘秀喜.镓铝双质掺杂提高晶闸管性能的机理研究. 必威体育下载 , 2010, 59(3): 1964-1969.doi:10.7498/aps.59.1964
[13]	陈根余, 吴汉华, 李乐, 常鸿, 唐元广.电学参数对胶体中工业纯钛微弧氧化膜特性的影响. 必威体育下载 , 2010, 59(3): 1958-1963.doi:10.7498/aps.59.1958
[14]	张欣盟, 田修波, 巩春志, 杨士勤.约束阴极微弧氧化放电特性研究. 必威体育下载 , 2010, 59(8): 5613-5619.doi:10.7498/aps.59.5613
[15]	唐元广, 吴汉华, 常鸿, 陈根余, 桑勇, 白亦真.阴极电压脉冲占空比对钛合金微弧氧化膜特性的影响. 必威体育下载 , 2009, 58(7): 4840-4845.doi:10.7498/aps.58.4840
[16]	刘秀喜, 王公堂.有机硅化合物-金属氧化物绝缘保护材料在制造高压晶闸管中的应用研究. 必威体育下载 , 2008, 57(1): 576-580.doi:10.7498/aps.57.576
[17]	吴汉华, 龙北红, 龙北玉, 唐元广, 常鸿, 白亦真.钛合金微弧氧化过程中电学参量的特性研究. 必威体育下载 , 2007, 56(11): 6537-6542.doi:10.7498/aps.56.6537
[18]	彭鸿雁, 周传胜, 赵立新, 金曾孙, 张冰, 陈宝玲, 陈玉强, 李敏君.激光功率密度对类金刚石膜结构性能的影响. 必威体育下载 , 2005, 54(9): 4294-4299.doi:10.7498/aps.54.4294
[19]	吴汉华, 龙北红, 吕宪义, 汪剑波, 金曾孙.铝合金微弧氧化过程中电学参量的特性研究. 必威体育下载 , 2005, 54(4): 1697-1701.doi:10.7498/aps.54.1697
[20]	吴汉华, 汪剑波, 龙北玉, 吕宪义, 龙北红, 金曾孙, 白亦真, 毕冬梅.电流密度对铝合金微弧氧化膜物理化学特性的影响. 必威体育下载 , 2005, 54(12): 5743-5749.doi:10.7498/aps.54.5743

计量

文章访问数:4340
PDF下载量:63
被引次数:0

搜索

留言板