1.一種鈦合金表面基于多弧離子鍍鋁的微弧氧化陶瓷涂層,其特征在于:該微弧氧化陶瓷涂層是由依次覆蓋于鈦合金表面的TiO2陶瓷層和Al2O3陶瓷層形成的梯度復(fù)合陶瓷涂層。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鈦合金表面基于多弧離子鍍鋁的微弧氧化陶瓷涂層,其特征在于:所述TiO2陶瓷層厚度為5~50μm;所述Al2O3陶瓷層厚度為5~30μm,孔隙率為30%~70%,硬度為1000~1500HV。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的鈦合金表面基于多弧離子鍍鋁的微弧氧化陶瓷涂層,其特征在于:該微弧氧化陶瓷涂層與基體的結(jié)合強(qiáng)度為25~40MPa,表面維氏硬度最大達(dá)1000~1500HV,耐中性鹽霧試驗(yàn)達(dá)1000~3000小時(shí),摩擦系數(shù)為0.2~0.8,磨損量為0.05~0.5g。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鈦合金表面基于多弧離子鍍鋁的微弧氧化陶瓷涂層的制備方法,其特征在于:首先采用多弧離子鍍方法在鈦合金表面制備納米尺度的純鋁鍍層,然后對(duì)所述純鋁鍍層進(jìn)行微弧氧化工藝,將純鋁鍍層轉(zhuǎn)變?yōu)锳l2O3陶瓷層,同時(shí),在鍍鋁層與鈦合金基體的界面處,將鈦合金基體表面氧化形成TiO2陶瓷層,從而在鈦合金表面獲得梯度復(fù)合陶瓷涂層。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的鈦合金表面基于多弧離子鍍鋁的微弧氧化陶瓷涂層的制備方法,其特征在于:所述多弧離子鍍方法包括如下步驟:
(1)純鋁靶材的制備;
(2)鈦合金基體材料的噴砂預(yù)處理;
(3)多弧離子鍍制備純鋁鍍層;主要工藝參數(shù)的控制包括基體沉積溫度、反應(yīng)氣體壓強(qiáng)與流量、靶源電流、基體負(fù)偏壓、基體沉積時(shí)間等。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的鈦合金表面基于多弧離子鍍鋁的微弧氧化陶瓷涂層的制備方法,其特征在于:步驟(1)中,純鋁靶材的制備過(guò)程為:將鋁錠置于真空感應(yīng)爐中精煉,工藝參數(shù)為:溫度700~850℃,保溫時(shí)間3-8分鐘,真空度1~5×10-1Pa;然后澆鑄成圓柱形靶錠,對(duì)靶錠進(jìn)行機(jī)械加工,制成成型靶材。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的鈦合金表面基于多弧離子鍍鋁的微弧氧化陶瓷涂層的制備方法,其特征在于:步驟(2)中,鈦合金基體材料的噴砂預(yù)處理過(guò)程 為:磨料采用Al2O3,磨料粒度為100~500微米,噴砂機(jī)噴嘴壓力為0.1~0.5MPa,噴射角度為45°掠射,噴嘴與鈦板表面距離保持在1~3cm,粗化時(shí)間10~60s。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的鈦合金表面基于多弧離子鍍鋁的微弧氧化陶瓷涂層的制備方法,其特征在于:步驟(3)中,多弧離子鍍制備純鋁鍍層過(guò)程為:膜層沉積前,首先通入氬氣,施加脈沖偏壓轟擊鈦合金表面以去除污物;具體參數(shù)為:電弧電流50~90 A,偏壓-600~-1000 V,通氬氣真空度0.1~0.3Pa,本底真空度3~8×10-3MPa,占空比5~20%,加熱溫度150~300℃,轟擊時(shí)間3~10分鐘;轟擊后進(jìn)行鍍膜,鍍膜過(guò)程工藝參數(shù):偏壓-20~-100 V,占空比20~40%,鍍膜時(shí)間0.5~3小時(shí)。
9.根據(jù)權(quán)利要求5或8所述的鈦合金表面基于多弧離子鍍鋁的微弧氧化陶瓷涂層的制備方法,其特征在于:步驟(3)中,所得純鋁鍍層厚度為5~30微米,晶粒尺寸為10~100nm。
10.根據(jù)權(quán)利要求4所述的鈦合金表面基于多弧離子鍍鋁的微弧氧化陶瓷涂層的制備方法,其特征在于:所述微弧氧化工藝過(guò)程為:將覆蓋純鋁鍍層的鈦合金放入微弧氧化電解液中,采用交流脈沖方式進(jìn)行微弧氧化;所述微弧氧化電解液組成為:氫氧化鈉1~3g/L,硅酸鈉5~20g/L,硼酸鈉1~5g/L,磷酸鈉5~10g/L,草酸3~8g/L,其余為水;所述微弧氧化工藝參數(shù)為:脈沖頻率為50~2000 Hz,正向電流密度為1~10A/dm2,反向電流密度1~5A/dm2,正向電壓400~500V,負(fù)向電壓80~150V,溫度為20~50℃,占空比30~70%,氧化時(shí)間為20~120min。