田宏 田侃 赵广朋

摘要：在Na3PO4-NaAlO2-ZrO2电解液体系中，对TC4钛合金进行微弧氧化处理，制备出含有ZrO2颗粒的陶瓷层。采用XRD、SEM等方法分析涂层的组织结构，并评价涂层的耐磨性能。结果表明：涂层主要由TiO2、Al2TiO5及ZrO2相组成。TC4钛合金基体对GCr15摩擦副磨损时的摩擦系數在0.3～0.8之间，微弧氧化后涂层的摩擦系数为0.1～0.2之间。ZrO2微粒的加入使合金表面摩擦系数减小，有效地提升了TC4钛合金的表面耐磨损性能。

关键词：钛合金;微弧氧化;ZrO2微粒;陶瓷层;摩擦磨损性能

钛合金具有高熔点、优秀的耐腐蚀性、强度高质量轻等优点，已被广泛应用于航空、航天、汽车等领域，但也存在其自身难以克服的弱点，如硬度低、耐磨损性差等，在实际应用中常采用各种表面技术提高其性能[1]。微弧氧化技术作为一种新型的表面处理方法，是在金属基体上原位生长陶瓷涂层，和基体结合良好[1]。ZrO2作为一种陶瓷材料，其具高硬度、高抗弯强度和高耐磨性，且其作为固体润滑剂时有良好的润滑性能[2]。因此，研究氧化锆添加剂对微弧氧化陶瓷层耐磨性能的影响具有重要意义[3]。

本文在以磷酸盐为主体的电解液中加入氧化锆添加剂，采用微弧氧化法在钛合金表面制备陶瓷涂层，利用SEM、XRD等方法分析涂层的组织结构，并评价涂层的耐磨性能。

1  实验方法

TC4钛合金为基体材料，利用脉冲微弧氧化装置对合金进行表面处理。电解液为Na3PO4-NaAlO2体系，电压550V，频率600 Hz，占空比25%，氧化时间15 min。

采用X射线衍射对涂层进行物相分析，使用CuKαX射线源，连续扫描模式，步长0.02 °，每步0.5 S，2θ：20～90 °。……