浅析钛合金微弧氧化工艺及发展方向
浅析钛合金微弧氧化工艺及发展方向
文章综述了钛合金微弧氧化工艺应用中存在的一些问题，结合钛合金微弧氧化的工业应用，提出了钛合金微弧氧化的发展方向及展望。
标签：钛合金；微弧氧化；发展方向
1 前言
钛及钛合金具有重量轻、强度大、热强性高、比强度高、耐腐蚀、生物相容性好等许多优特性，被誉为未来的金属、空间金属和海洋金属，是具有发展前途的新型结构材料。钛及钛合金可以用钛代替不锈钢、镍基合金和其它稀有金属，制作各种热交换器、反应器、蒸馏塔、高压容器等设备[1]。应用钛合金对于提高产品质量、延长设备使用寿命、减少消耗、降低能耗、防止污染、降低成本、改善劳动条件和提高生产率等方面都有十分重要的意义[2]。但是钛合金本身硬度较低，耐蚀性、高温抗氧化性能差，使它的应用范围受到限制[3]。对钛合金进行微弧氧化处理工艺，可以在钛合金表面原位形成陶瓷膜，提高钛合金的耐磨性及耐腐蚀性能，对钛合金进行微弧氧化处理时常常存在一定的问题，影响着微弧氧化处理的效果[4]。所以加强分析研究钛及其钛合金微弧氧化工艺存在的问题，对于其应用具有实际意义[5，6]。
2 钛合金微弧氧化工艺存在的问题
将微弧氧化技术应用于处理钛及钛合金，目前主要有交流微弧氧化技术、直流微弧氧化技术及其他技术。虽然取得了一定的发展，并向实用化迈进了一大步。但对于规模化工业应用还存在许多技术问题。一是如何降低大规模钛合金微弧氧化工艺生产的成本也是急需解决的问题。根据微弧氧化理论，对钛及钛合金进行微弧氧化处理更大表面积的零件意味着高能耗，而且生产环境危险，生产中微弧产生大量的热，需要庞大的冷却装置系统来冷却电解液，这些都增加了该技术的成本。二是钛合金进行微弧氧化处理过程中形成陶瓷膜的热力学和动力学规律还没有形成系统的理论，需要建立合理的模型来全面描述钛合金微弧氧化时陶瓷膜的形成规律，以便指导试验研究和理论分析。三是钛合金微弧氧化液的设计及优化研究较少，有关基体成分设计及成分对微弧氧化膜组织和性能的影响研究还不多。四是由于钛合金微弧氧化表面层耐污性较差，孔洞较多，钛合金基体与陶瓷膜过渡层之间有明显分层现象，氧化膜与基体结合力较差，不利于直接使用，必须进行表面涂装，目前对微弧氧化层的涂装处理研究很少，影响了钛合金微弧氧化技术的应用。
3 钛合金微弧氧化的研究方向
结合钛合金微弧氧化工艺存在的问题，钛合金微弧氧化技术的研究方向主要有以下几方面。一是如何提高钛合金微弧氧化设备产能和能源利用率问题。在微弧氧化过程中，电流效率较低，溶液热能值占总电能比例较少，大量的能量浪费
在溶液升温过程，能源利用率较低，提高设备的产能和能源利用率非常重要。二是如何提高和稳定钛合金微弧氧化陶瓷膜的表面质量，解决颜色单一，难于满足多样性问题。钛合金微弧氧化工艺解决了材料的防腐蚀、耐磨损等问题，但是钛合金微弧氧化能生产出的陶瓷层颜色还比较单一，主要有有黑色、白色、灰色和咖啡色，这样就限制了它的应用，特别是当把微弧氧化技术应用到零件外观设计处理方面。三是如何解决钛合金微弧氧化膜层表面的光泽度和粗糙度问题。根据微弧放电机理，微弧氧化陶瓷层存在大量微孔，孔洞的大量存在和孔洞分布的不均匀性影响着钛合金零件表面的光泽度和粗糙度。另外，随着零件表面几何形状的变化，微弧氧化膜的孔洞半径、孔隙率、孔洞分布的均匀性、表面粗糙度也发生变化，而且表面粗糙度随着膜厚度的增加而增大，这样影响膜层表面的光泽度，限制了微弧氧化陶瓷层的应用领域。
4 钛合金微弧氧化技术的应用
钛合金微弧氧化工艺作为一种新兴的表面处理技术，正日益受到人们的重视，航空、航天工业、在机械制造业、纺织工业、民用品生产领域，微弧氧化涂层也都具有广阔的应用前景。钛及其合金微弧氧化形成的TiO2膜不但绝缘性好，而且介电常数高，可用于电子材料。TiO2具有很强的氧化性，能够高效的分解有机物，能够光催化抗菌和分解有害气体，可用于水处理和空气净化。钛及其合金微弧氧化陶瓷膜在微弧氧化过程中击穿形成的放电通道，在生物医用中可使硬组织植入材料朝内生长，因此可望较好地改善与新生骨的机械啮合。人们研究发现，钙、磷是人体硬组织的基本成分，为促进骨生长，人们在微弧氧化电解液中引入钙、磷离子，形成富含钙磷的二氧化钛薄膜，从而有效地提高生物相容性和骨诱导性，缩短愈合时间。钛及其合金微弧氧化技术可在形状复杂、线性尺寸相差很大的零件上形成均匀、坚硬的膜层，有利于防止在使用中与钛合金接触的由铜材料、钢材、其他合金制造的管道及其他船舶制造零件在海水中腐蚀，有利于提高钛及其合金的抗腐蚀性。
5 钛合金微弧氧化技术的展望
同其他钛合金表面处理技术相比，钛及其合金微弧氧化技术具有工艺简单易行、环保，处理过程对基体无有害影响等诸多优点，其发展趋势是在完善钛合金微弧氧化放电模型和膜层生长模型的基础上，将钛合金表面微弧氧化技术与其它表面处理技术相结合，以提高钛合金表面微弧氧化膜层的使用性能和应用范围。还要根据钛合金零件的性能要求，合理设计钛合金表面微弧氧化陶瓷层组成相，以获得具有耐磨、抗氧化、低摩擦系数、热阻性高的表面，获得结合强度高、性能优良的钛合金表面微弧氧化陶瓷涂层，进一步拓宽钛合金表面改性技术发展的新途径与新方法，增强钛及其合金微弧氧化的应用前景。
参考文献
[1]王瑾.面向环境的产品设计制造及应用研究[J].机械管理开发，2011，（1）：59-60.
[2]解念锁，武立志.钛合金表面微弧氧化的影响因素及其应用[J].热加工工艺，2011，40（12）：130-133.
[3]武立志，解念锁.Ti6Al4V钛合金微弧氧化工艺研究.陕西理工学院学报（自然科学版）[J].2011，27（2）：1-4.
[4]王瑾.微弧氧化对TC4钛合金耐硫酸腐蚀性能的影响[J].热加工工艺，2013，42（20）：94-96.
[5]吴云峰，杨钢，方树铭.钛合金微弧氧化影响因素及研究现状[J].热加工工艺，2013，42（8）：10-13.
[6]吴向清，谢发勤.钛合金表面微弧氧化技术的研究[J].材料导报，2005，19（6）：85-87.
作者简介：景天（1991，7-），男，汉族，陕西户县人，本科生，研究方向是金属材料工程。
微弧氧化
微弧氧化
编辑
微弧氧化(Microarc oxidation，MAO)又称微等离子体氧化(Microplasma oxidation,
MPO)，是通过电解液与相应电参数的组合，在铝、镁、钛及其合金表面依靠弧光放电产生的瞬时高温高压作用，生长出以基体金属氧化物为主的陶瓷膜层。在微弧氧化过程中，化学氧化、电化学氧化、等离子体氧化同时存在,因此陶瓷层的形成过程非常复杂,至今还没有一个合理的模型能全面描述陶瓷层的形成。
微弧氧化工艺将工作区域由普通阳极氧化的法拉第区域引入到高压放电区域，克服了硬质阳极氧化的缺陷，极大地提高了膜层的综合性能。微弧氧化膜层与基体结合牢固，结构致密，韧性高，具有良好的耐磨、耐腐蚀、耐高温冲击和电绝缘等特性。该技术具有操作简单和易于实现膜层功能调节的特点，而且工艺不复杂，不造成环境污染，是一项全新的绿色环保型材料表面处理技术，在航空航天、机械、电子、装饰等领域具有广阔的应用前景。
微弧氧化技术的原理及特点：
微弧氧化或微等离子体表面陶瓷化技术,是指在普通阳极氧化的基础上，利用弧光放电增强并激活在阳极上发生的反应，从而在以铝、钛、镁金属及其合金为材料的工件表面形成优质的强化陶瓷膜的方法，是通过用专用的微弧氧化电源在工件上施加电压，使工件表面的金属与电解质溶液相互作用，在工件表面形成微弧放电，在高温、电场等因素的作用下，金属表面形成陶瓷膜，达到工件表面强化的目的。
微弧氧化技术的突出特点是：（1）大幅度地提高了材料的表面硬度，显微硬度在1000至2000HV，最高可达3000HV，可与硬质合金相媲美，大大超过热处理后的高碳钢、高合金钢和高速工具钢的硬度；（2）良好的耐磨损性能；（3）良好的耐热性及抗腐蚀性。这从根本上克服了铝、镁、钛合金材料在应用中的缺点，因此该技术有广阔的应用前景；（4）有良好的绝缘性能，绝缘电阻可达100MΩ。（5）溶液为环保型，符合环保排放要求。（6）工艺稳定可靠,设备简单.(7)反应在常温下进行，操作方便，易于掌握。（8）基体原位生长陶瓷膜，结合牢固,陶瓷膜致密均匀。
国内外钛合金研究的发展现状及趋势
国内外钛合金研究的发展现状及趋势
近年来，钛合金作为一种新型材料，广泛应用于航空、航天、海洋、化工、医疗等领域。本文将介绍国内外钛合金研究的发展现状及趋势：
一、国内钛合金研究现状
国内钛合金研究起步较晚，但近年来快速发展。在技术上已经取得了一定的成果，研究重点集中在钛合金的制备、改性和应用等方面。其中，还包括正交实验和贝叶斯优化等。
二、国外钛合金研究现状
国外钛合金研究历史较长，先进的加工技术和分析设备更加完善。目前，美国、德国、日本等国家的研究机构对钛合金金属材料进行了广泛的研究，尤其是对高强度、高温和腐蚀性能的提升等方面做出了许多突破性进展。
三、国内外钛合金研究的发展趋势
（1）材料制备技术的提高。采用精细制备技术的方法进行钛合金材料的制备，降低金属内在缺陷，提高材料的物理和化学性能。
（2）材料改性研究的深化。开展形变机制、晶粒细化和快速凝固等方面的研究，进一步提高钛合金材料的力学性能和耐腐蚀性能。
（3）纳米级钛合金的研究。通过纳米级的制备方法对钛合金进行研究，有望发现新的物理和化学特性，促进钛合金材料的发展。
（4）电化学合成技术的发展。利用新型氟化剂、阴离子表面改性剂、稀土元素等对合成过程进行优化，提高电化学合成钛合金的效率和成本效益。
综上所述，钛合金作为一种重要的先进材料，在国内外都受到了广泛的关注和研究，未来也有着广阔的发展前景。钛合金的研究与开发的不断深入，必将在航空、航天、海洋等高端应用方面发挥出更大的作用。
微弧氧化 2
微弧氧化简介
微弧氧化技术是一种直接在轻金属表面原位生长陶瓷膜的新技术。其原理是将Al、Mg、Ti等轻金属或其合金置于电解质水溶液中作为阳极，利用电化学方法在该材料的表面产生火花放电斑点，在热化学、等离子体化学和电化学的共同作用下，获得金属氧化物陶瓷层的一种表面改性技术。
★ 微弧氧化工艺流程：
产品简介：金诺达微弧氧化研发中心是一家集科研、服务与一体的专业为铝、镁、钛轻金属合金零部件表面微弧氧化处理提供微弧氧化处理设备和工艺的高新技术研发中心！ 一、微弧氧化技术的原理及特点： 微弧氧化陶瓷技术是一种在铝、镁、钛等轻金属合金表面原位生长陶瓷层的高新技术。其原理是在工件表面生成阳极化膜的同时，通过微电弧瞬时7000K高温把极化膜转为陶瓷相。该陶瓷层硬度高、高耐磨、韧性好、与基体结合力强、耐腐蚀、耐高温氧化、绝缘性好，特别适用于高速运动且需要高耐磨、耐腐蚀、抗高温冲击的轻金属合金零部件。俄、美、德、日本等国在航空、航天、兵器、汽车、船舶、机械、石油、化工、医疗、电子等行业对该技术的应用已达到相当水平。该技术的推广应用及产业化必将推进相关行业的发展，成为新的经济增长点。微弧氧化技术的突出特点是：（1）大幅度地提高了材料的表面硬度，显微硬度在1000至2000HV，可与硬质合金相媲美，大大超过热处理后的高碳钢、高合金钢和高速工具钢的硬度；（2）良好的耐磨损性能；（3）良好的耐热性及抗腐蚀性。这从根本上克服了铝、镁、钛合金材料在应用中的缺点，因此该技术有广阔的应用前景；（4）有良好的绝缘性能，绝缘电阻可达100MΩ以上。（5）基体原位生长陶瓷膜，结合牢固,陶瓷膜致密均匀。二、适用领域： 微弧氧化技术广泛应用于航天、航空、兵器、机械、汽车、交通、石油化工、纺织、印刷，烟机，电子、轻工、医疗等行业。如：铝合金加工成的子母导弹推进器、炮弹的弹底、铝合金阀门、内燃机中的活塞、气动元件中的气缸和阀芯、风动工具中气缸、纺织机械中导纱轮和纺杯、印刷机中搓纸辊和印刷辊等。镁合金的汽车发动机罩盖和箱体、踏板、方向盘和座椅，3C产品的壳体等。钛合金的舰船潜艇中防腐部件、石油化工及医药工业中的耐腐容器及设备等。还可应用于零部件的表面修复。三、目前国内厂家和市场： 目前国内微弧氧化厂家能够量化生产的企业只有几家而已!但是根据每家企业所掌握微弧氧化技术的不同,能够生产大量工业化生产微弧氧化设备和工艺的厂家更是少而又少.而根据国家环保局对表面处理行业环保的要求,一些老的表面处理设备与技术,不在适应国家对环境的环保要求,而微弧氧化设备和工艺的诞生.正好填补了这个空白.解决了无污染环保型表面处理设备!目前很多高校还处在一个微弧氧化课题的研究阶段,而我们作为研发中心根据于不同客户和不同客户对产品以及工艺的要求,研制和开发了更适用于量化生产的微弧氧化设备和工艺! 近年来，中心在不断开拓与创新的同时与各个单位建立了良好的合作关系，目前，中心拥有全国最先进的微弧氧化设备 和国内一流的微弧氧化技术: 一次可氧化处理面积达四平方米以上，陶瓷层厚度可达10-300微米，并具备了批量生产的 能力。通过为民用产品如纺杯:导纱棍、活塞、医疗设备双氧水罐体等防腐、耐磨方面的处理得到了广泛的应用，并取得 了良好的效果！
微弧氧化工艺（MAO）
微弧氧化⼯艺（MAO）
微弧氧化（MAO）
基础概念：微弧氧化⼜称微等离⼦体氧化，是通过电解液与相应电参数的组合，在铝、镁、钛及其合⾦表⾯依靠弧光放电产⽣的瞬时⾼温⾼压作⽤，⽣长出以基体⾦属氧化物为主的陶瓷膜层。
氧化膜厚度决定因素：微弧氧化的⼯艺参数⾸先是施加在样品上的外加电压，⼀般来说，最终电压决定微弧氧化膜的厚度。外加电压的增加过程是不断提⾼的，实际操作中不能直接加压到最终电压，否则会因为氧化膜⽣长过快出现局部⿇坑，或者局部烧蚀。
陶瓷膜层结构：微弧氧化陶瓷膜层由内向外可分为过渡层、致密层以及疏松层。靠近铝基材的为过渡层，其上是致密层，致密层主要结构是硬度较⾼且耐磨的α-Al2O3，还有少量的γ-Al2O3。该陶瓷膜具有晶态氧化物陶瓷相结构。这是其性能⾼于阳极氧化膜的根本原因。
微弧氧化⼯艺：
1、特点：
a、⼯艺简单，对于⼯业样品的预处理不像阳极氧化的严格与繁复，只要求样品表⾯去污去油，不需要去除表⾯的⾃然氧化层，也不需要表⾯打磨。
b、还有⼀个⽐较鲜明的特点是微弧氧化过程如果意外中断，下次可以直接通电继续该过程，不需要说去除制件表⾯已⽣成的氧化膜；但是对于阳极氧化来说，阳极氧化过程⼀旦中断，则必须重头开始，需要去除制件表⾯已经⽣成的氧化膜，及其⿇烦。
2、⼯艺流程：
整体流程：去油-微弧氧化-封闭
1、输⼊电源：采⽤三项380V电压
2、微弧氧化电源，因电压要求较⾼(⼀般在510—700V之间)，需专门
定制。通常配备硅变压器；电源输出电压：0—750V可调；电源输出最⼤电流：5A、10A、30A、50A、100A等可选
3、阴极材料选⽤不溶性⾦属材料，推荐不锈钢
4、槽体可选⽤PP、PVC等材质，外套不锈钢加固。可外加冷却设施或
配冷却内胆
氧化槽液：微弧氧化反应装置氧化槽液成分⽐较简单，⽬前⼤部分槽液都以弱碱性⽔溶液为主。实际使⽤的槽液常加⼊硅酸钠、铝酸钠或磷酸钠等成分。氧化膜颜⾊制备：为了得到各种颜⾊的微弧氧化膜，还可以加⼊不同
微弧氧化 3
微弧氧化也叫陶瓷氧化、等离子氧化，是以铝、镁、钛金属及其合金置于电解质水溶液中，施以高电压，利用电物理和电化学等复合工艺方法，使材料表面产生火花放电微小斑点，在高压、高温、电场等因素的作用下，金属表面形成优质陶瓷膜，达到工件表面强化的目的。
1、微弧氧化后具有较高的硬度和抗磨性，可应用在航天航空的气缸和阀体、纺织机械的导纱轮等。
2、微弧氧化后表面形成细小微孔，能很好地吸附面漆，可大大提高机体与涂层的结合力。用于铝、镁合金的汽车发动机罩盖、箱体等。
3、微弧氧化形成的陶瓷膜能耐酸、耐碱、海水、盐雾等的腐蚀，可用作化工、船舶、潜水艇等设备的防腐层。
4、微弧氧化的陶瓷表面其绝缘强度可达到几百兆欧以上，耐高压达3000V。
5、微弧氧化陶瓷层表面短时间内可耐受高达3000℃高温，提高铝、镁、钛合金部件的表面工作温度，但持续耐高温受合金基体耐温影响
微弧氧化时表面产生的火花：
200倍下的微弧氧化表面：
微弧氧化后的产品，具有耐磨性：
瓷质氧化是广泛应用于军工行业技术，目前我厂可以生产多种颜色。
瓷质氧化－－白色
瓷质氧化－－绿色
微弧氧化后的产品，可以提高耐腐蚀性：
钛合金技术发展现状及趋势
钛合金技术发展现状及趋势
钛合金是一种具有高强度、低密度、耐腐蚀等优良性能的金属材料，被广泛应用于航空、航天、汽车、医疗等领域。随着科技的不断进步，钛合金技术也在不断发展，未来的趋势是什么呢？
目前，钛合金技术的发展主要集中在以下几个方面：
1. 新材料的研发
钛合金的种类越来越多，不同的合金具有不同的性能，如高强度、高温、高耐腐蚀等。目前，研究人员正在不断探索新的钛合金材料，以满足不同领域的需求。
2. 制备工艺的改进
钛合金的制备工艺对其性能有着重要影响。目前，研究人员正在探索新的制备工艺，如粉末冶金、等离子烧结等，以提高钛合金的性能和降低成本。
3. 应用领域的拓展
钛合金在航空、航天、汽车、医疗等领域已经得到广泛应用，未来还有很大的拓展空间。例如，钛合金可以用于制造海洋工程设备、核电设备等。
未来，钛合金技术的发展趋势主要有以下几个方面：
1. 多功能化
随着人们对钛合金性能要求的不断提高，未来的钛合金将具有更多的功能，如自修复、自清洁、自感应等。
2. 精细化
未来的钛合金将更加精细化，具有更高的强度、更低的密度、更好的耐腐蚀性能等。
3. 绿色化
钛合金的制备过程中会产生大量的废水、废气等污染物，未来的钛合金制备将更加环保，减少对环境的影响。
总之，钛合金技术的发展前景广阔，未来的钛合金将具有更多的功能、更高的性能和更好的环保性能。
微弧氧化原理
微弧氧化原理
一、微弧氧化的定义
微弧氧化，又称阳极火花沉积或火花放电阳极氧化，是一种在金属表面通过微弧放电产生的高温高压等离子体作用，使金属表面形成一层致密的陶瓷氧化膜的过程。这层氧化膜具有优良的耐磨、耐腐蚀、绝缘等性能，并且能够大幅度提高基体的耐磨性、耐蚀性和抗高温氧化性等。
二、微弧氧化技术的原理
微弧氧化技术的基本原理是利用高电压、大电流的脉冲电源，使金属基体表面局部产生瞬间的高温高压等离子体，使基体表面发生微弧放电并迅速熔化，同时产生大量热量和气体，熔融的液态金属与气体发生强烈的物理化学反应，在冷却过程中形成一层与基体结合致密的陶瓷氧化膜。这一过程是在基体表面进行的，可以形成非常均匀的氧化膜层。
三、微弧氧化技术的优点
1. 生成的陶瓷氧化膜与基体金属结合力强，不易脱落和剥落；
2. 氧化膜具有很好的耐磨、耐腐蚀、绝缘等性能；
3. 工艺简单、高效，且无环境污染；
4. 可用于多种金属材料表面处理，如铝、镁、钛及其合金等；
5. 微弧氧化技术具有优异的综合性能，可用于航空航天、军事、汽车、电子等行业的金属表面处理。
四、微弧氧化技术的应用领域 1. 耐磨材料：由于微弧氧化膜具有高硬度和良好的耐磨性，可以应用于磨损严重的机械零件，如轴承、齿轮等。通过微弧氧化处理，可以显著提高这些零件的使用寿命。
2. 防腐防腐蚀：微弧氧化生成的陶瓷氧化膜具有优良的耐腐蚀性能，能够抵抗酸、碱、盐等化学物质的侵蚀。因此，该技术可用于制备耐腐蚀的管道、容器和部件。
3. 高温抗氧化：由于微弧氧化膜具有良好的高温稳定性和抗氧化性能，可以用于高温环境下的金属部件，如发动机部件、燃气轮机叶片等。通过微弧氧化处理，可以显著提高这些部件的抗氧化能力和使用寿命。
4. 装饰和艺术领域：微弧氧化处理能够使金属表面形成独特的花纹和色彩，具有良好的装饰效果。因此，该技术也广泛应用于装饰和艺术领域，如金属雕塑、壁画等。
5. 电子和光学领域：微弧氧化膜具有优异的绝缘性能和光学性能，可以用于制备电子元件和光学器件。例如，在制备薄膜太阳能电池时，微弧氧化技术可用于制备反射镜和电极材料。
钢铁铝镁钛及其合金微弧氧化技术
纺织机械２００６年第５期 ・设计・制造・ ４７
钢铁铝镁钛及其合金微弧氧化技术
狄士春潘明强
（哈尔滨迪思数控设备有限责任公司￣ｓｏｏｏｏ）
摘要分析了微弧氧化技术的技术原理和国内外研究现状，阐述了我公司最新的四大开发成果： 钢铁表面原位微弧氧化处理技术无疏松层生长技术高效生长技术以及钛合金表面厚硬质膜生长技
术，并根据我们的技术特点分析了微弧氧化技术在表面改性行业中的应用优势和市场前景，并列举
了几项在纺织机械上的应用实例。
关键词微弧氧化钢铁无疏松层纺织机械表面处理
ｌ微弧氧化技术原理
微弧氧化表面处理技术是一种用来对钢铁、铝
合金、镁合金及钛合金表面进行改性的新表面处理 技术（如图ｌ所示）。 其原理：置于碱性工作液中的被加工件做阳极，
在微弧氧化专用电源所提供的外加电场作用下，使
产灰铸铁的经验，适量的磷、硫能提高其综合铸造性 能…，所以Ｐ控制在０．１２％以下，Ｓ控制在０．０５％
～０．０６％。通过低合金化，来提高其综合力学性能。
３原材料
由于近来原材料涨价，厂内废钢多，同时，为了 获得稳定的组织及力学性能。根据国外经验，同样
化学成分的灰铸铁，废钢加人量多可提高其抗拉强
度。我们采用的配料比例为：５０％废钢＋４０％回炉
料＋１０％生铁。通过加人增碳剂、铁合金来调整其 化学成分。
４熔炼工艺
４．１采用１．５ ｔ／ｈ中频感应电炉进行熔炼。
４．２熔化后在ｌ ５５０～ｌ ５８０℃高温静置１０ ｍｉｎ， 然后出炉。 ４．３ 选用７５硅铁孕育剂，在中转包中加人量
（Ｗ ％）为０．４％～０．８％，粒度为５～１０ Ｉ／１ＦＦＩ。
４．４在ｌ ４ｌ０～ｌ ４４０℃，在浇包内进行二次孕育， 加人量（Ｗ ％）为０．３％～０．４％，粒度为３～６ ｍｍ。 —— ——＼——— 高频 ＋ 一 大功 ——— 率脉 １ ｜
图１微弧氧化原理示意图
４．５根据壁厚的不同在合适的温度进行浇注；一般
不低于１ ３５０℃。
钛合金微弧氧化技术的研究
［１６］Ｈｏｗｓｅ Ｄ Ｓ，Ｓｃｕｄａｍｏｒｅ Ｒ Ｊ，Ｂｏｏｔｈ Ｇ Ｓ，ｅｔ ａ１．Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ ｔｈｅ
ｌａｓｅｒ／ＭＡＧ ｈｙｂｒｉｄ ｗｅｌｄｉｎｇ ｐｒｏｃｅｓｓ ｆｏｒ ｌａｎｄ ｐｉｐｅｌｉｎｅ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ［Ａ］．Ｐｒｏｃ．Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ ｏｆ Ｈｉｇｈ—Ｇｒａｄｅ Ｐｉｐｅｌｉｎｅｓ
ｉｎ Ｈｏｓｔｉｌｅ Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔｓ，ＰａｃｉｆｉＣＯ Ｙｏｋｏｈａｍａ，２００２．７６３—７８３． 作者简介：姬宜朋，１９７５年出生，硕士，实验师。目前从事管道
焊接、检测技术及数控加工方面的研究教学工作，
已发表文章７篇。
钛合金微弧氧化技术的研究
哈尔滨工业大学机电工程学院（１５０００１） 李利群袭建军姚英学
摘要随着科学技术的发展与进步，钛及其合金的应用越来越广泛，虽然它们具有很多优良的性能，但其表面
的耐磨、耐蚀性能还不能满足某些关键零部件的要求，尤其在航天、航空领域，微弧氧化技术的出现则较好地解决了 这个问题。微弧氧化技术是一种在铝、镁、钛等有色金属及其合金表面原位生长氧化膜的新技术。利用该技术制备 的氧化膜具有耐腐蚀、耐磨、硬度高和电绝缘等优良特性。阐述了微弧氧化技术的发展历史、氧化膜制备的基本原
理，分析了氧化膜生长规律及影响因素，指出了钛合金微弧氧化技术的特点、研究不足及研究方向。
关键词：微弧氧化钛合金氧化膜 中图分类号：ＴＧ１７４
０序 言
钛合金具有重量轻、比强度大、热稳定性好等优良
的综合性能，广泛应用于航空、航天以及民用工业中。
但美中不足的是钛合金的表面硬度较低、耐磨性及耐
腐蚀较差，特别是钛合金与其它金属接触时很容易发
生接触腐蚀，严重制约了其进一步应用，为此国内外先
后对钛合金表面进行了改性研究，以提高其表面性能。
传统的表面改性技术有阳极氧化、ＰＶＤ／ＣＶＤ、离子注
入、热喷涂及热氧化法等。钛合金阳极氧化膜厚度一
微弧氧化工艺
微弧氧化的工艺与技术
一、定义
微弧氧化(Microarc oxidation，MAO)又称微等离子体氧化(Microplasma
oxidation, MPO)，是通过电解液与相应电参数的组合，在铝、镁、钛及其合金表面依靠弧光放电产生的瞬时高温高压作用，生长出以基体金属氧化物为主的陶瓷膜层。
二、工艺
铝及铝合金材料的微弧氧化
铝基工件——化学除油（不需要抛光、除氧化皮）——清洗——微弧氧化（放入电解槽中，弱碱性溶液，加510—750V电压，10—60min）——清洗——
需要时进行后处理（如封闭、电泳）
三、处理后的性能
（1）大幅度地提高了材料的表面硬度, 显微硬度在1000至2000HV(维氏硬度)，最高可达3000HV,可与硬质合金相媲美，大大超过热处理后的高碳钢，高合金钢和高速工具钢的硬度。
（2）良好的耐磨损性能、良好的耐热性及抗腐蚀性（CASS盐雾试验＞480h）。这从根本上克服了铝、镁、钛合金材料在应用中的缺点。
（3）有良好的绝缘性能, 绝缘电阻可达100MΩ。
（4）基体原位生长陶瓷膜，致密均匀，结合牢固，与基体结合力达250-300Mpa。
（5）柔韧性强，陶瓷层厚30微米的铝片弯曲成30°角，陶瓷层完好无损；陶瓷层厚100微米的铝片弯曲断裂后，陶瓷层不开裂、不脱落。
（6）在阳极氧化不易成膜的某些铝合金如Al-Cu、Al-Si等合金表面，同样可获得性能很好的厚膜，尤其在Al-Cu合金表面（如Ly12合金），可以形成高硬度的厚膜，HV可达到1600以上
（7）微弧氧化可以一次完成，也可以分几次完成。特别对于氧化膜要求很厚的样品可以分几次氧化，而阳极氧化一旦中断就必须重新开始。
（8）反应在常温下进行，操作方便，易于掌握。工艺稳定可靠，设备工艺简单。微弧氧化采用弱碱性溶液，对周围环境不造成污染，溶液为环保型，微弧氧化中只放出氢气、氧气，对人体无害,可达到零排放标准，符合环保排放要求