一种提高TC4钛合金抗高温氧化性能的方法与流程

本发明涉及一种提高TC4钛合金抗高温氧化性能的方法。

背景技术：

电弧离子镀技术是一种广泛应用的表面防护涂层技术，具有沉积速率快，膜层与基体结合性能好，涂层的致密性高等突出优点，可以制备多种涂层，如具有优良耐磨性能的高硬度氮化钛涂层，具有良好耐大气腐蚀的铝涂层等，在工业上应用广泛。微弧氧化技术是一种直接在铝、镁、钛等有色金属表面原位生长陶瓷膜的表面处理新技术,处理过程简单,工艺环保,处理后膜层性能优越等优点。

TC4钛合金具有优良的耐蚀性、小的密度、高的比强度及较好的韧性和焊接性等一系列优点，在航空航天、石油化工、造船、汽车，医药等部门都得到了广泛应用，但是TC4钛合金抗氧化性能较弱，一般只能应用在500^oC以下的环境中，长期工作环境温度通常小于400^oC。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供了一种显著提高TC4钛合金抗高温氧化的方法，可使TC4钛合金抗氧化温度由500^oC提高到800^oC。

本发明是这样来实现的，在TC4合金表面先采用电弧离子镀技术和纯度大于99.9wt.%的铝靶材，在其表面沉积2-3微米后的铝涂层，电弧离子镀铝涂层的主要工艺参数为：氩气流量：200mL/min，靶材直接：100mm，电弧电流100A，基体偏压-200V，沉积时间2-3min。

然后室温下将表面带有铝涂层的TC4合金作为阳极，放置在100g/L的硅酸钠溶液中，使用频率为1200Hz，占空比为60%的方波脉冲微弧氧化电源处理20分钟，方波脉冲电流密度为15A/dm²，微弧氧化时304不锈钢作为阴极，其表面积为TC4合金的2-3倍。

本发明的技术效果是：本发明在TC4钛合金表面生产以氧化铝和氧化硅为主的氧化膜，且与基体TC4钛合金结合性能高，使TC4钛合金空气中抗氧化温度由500^oC提高到800^oC。本发明显著提高了TC4钛合金的抗高温氧化性能，且方简单，可以广泛应用。

附图说明

图1 TC4钛合金在500^oC空气中氧化100h后的宏观形貌图。

图2 TC4钛合金经本发明处理后在500^oC空气中氧化100h后的宏观形貌图。

图3 TC4钛合金在800^oC空气中氧化100h后的宏观形貌图。

图4 TC4钛合金经本发明处理后在800^oC空气中氧化100h后的宏观形貌图。

具体实施方式

下面结合实施例和附图对本发明做详细阐述：

实施例1

在TC4合金表面先采用电弧离子镀技术和纯度大于99.9wt.%的铝靶材，在其表面沉积2.1微米厚的铝涂层。TC4试样尺寸为20mm×30mm×2mm,电弧离子镀之前经过1200#砂纸粗磨，除去表面的氧化皮，用乙醇在超声波清洗器中清洗3min，然后用电吹风吹干备用。电弧离子镀铝涂层的主要工艺参数为：氩气流量：200mL/min，靶材直径：100mm，电弧电流100A，基体偏压-200V，沉积时间2min。

然后室温下将表面带有铝涂层的TC4合金作为阳极，放置在100g/L的硅酸钠溶液中，使用频率为1200Hz，占空比为60%的方波脉冲微弧氧化电源处理20分钟，方波脉冲电流密度为15A/dm²，微弧氧化时304不锈钢作为阴极，其表面积为TC4合金的2-3倍。

实施例2

在TC4合金表面先采用电弧离子镀技术和纯度大于99.9wt.%的铝靶材，在其表面沉积2.4微米厚的铝涂层。TC4试样尺寸为20mm×30mm×2mm,电弧离子镀之前经过1200#砂纸粗磨，除去表面的氧化皮，用乙醇在超声波清洗器中清洗3min，然后用电吹风吹干备用。电弧离子镀铝涂层的主要工艺参数为：氩气流量：200mL/min，靶材直径：100mm，电弧电流100A，基体偏压-200V，沉积时间2.5min。

然后室温下将表面带有铝涂层的TC4合金作为阳极，放置在100g/L的硅酸钠溶液中，使用频率为1200Hz，占空比为60%的方波脉冲微弧氧化电源处理20分钟，方波脉冲电流密度为15A/dm²，微弧氧化时304不锈钢作为阴极，其表面积为TC4合金的2-3倍。

实施例3

在TC4合金表面先采用电弧离子镀技术和纯度大于99.9wt.%的铝靶材，在其表面沉积2.9微米厚的铝涂层。TC4试样尺寸为20mm×30mm×2mm,电弧离子镀之前经过1200#砂纸粗磨，除去表面的氧化皮，用乙醇在超声波清洗器中清洗3min，然后用电吹风吹干备用。电弧离子镀铝涂层的主要工艺参数为：氩气流量：200mL/min，靶材直径：100mm，电弧电流100A，基体偏压-200V，沉积时间3min。

然后室温下将表面带有铝涂层的TC4合金作为阳极，放置在100g/L的硅酸钠溶液中，使用频率为1200Hz，占空比为60%的方波脉冲微弧氧化电源处理20分钟，方波脉冲电流密度为15A/dm²，微弧氧化时304不锈钢作为阴极，其表面积为TC4合金的2-3倍。