摘要: 纯钛及钛合金有很多优点，如低密度、高强度、良好的生物相容性等，已应用于航空航天、汽车、医学等领域。但是钛合金的耐磨性较差，在很大程度上限制了其在工业中的广泛应用。等离子体电解氧化技术(PlasmaElectrolyticOxidation,简称PEO)可以在阀金属... 展开 纯钛及钛合金有很多优点，如低密度、高强度、良好的生物相容性等，已应用于航空航天、汽车、医学等领域。但是钛合金的耐磨性较差，在很大程度上限制了其在工业中的广泛应用。等离子体电解氧化技术(PlasmaElectrolyticOxidation,简称PEO)可以在阀金属(铝、镁、钛、锆)及其合金的表面生成致密的氧化物陶瓷膜，提高材料的表面性能。钛合金通过等离子体电解氧化后生成的PEO膜层，耐磨性能虽然有了一定的提高，但是能承受的载荷依然不大。在之前的研究中，铝的PEO膜层具有优异的耐磨性，在载荷为100N的实验条件下，可以维持1800s不磨穿。在本研究中，通过磁控溅射技术先在Ti-6Al-4V合金表面镀上一层厚约13μm的纯铝，然后将镀铝试样分别在32g·l-1NaAlO2和16g·l-1Na2SiO3中进行等离子体电解氧化，研究了镀铝试样PEO膜层耐磨性的高低。同时对膜层的耐蚀性进行了测定，并与纯钛和钛合金的PEO膜层做对比分析。最后，研究了纯钛在硅酸钠中制备的不同PEO膜层光催化性能的优劣。 磁控溅射镀铝Ti-6Al-4V合金在32g·l-1NaAlO2中处理4min制备的PEO膜层具有优异的耐磨性。在球-盘摩擦实验中，载荷和转速分别为10N和500r/min，选用62HRC铬钢球作为接触材料，该膜层可以保持1800s不被磨穿，而且磨损量可以忽略。然而在16g·l-1Na2SiO3中处理15min制备的PEO膜层，在同样的摩擦条件下被磨穿，磨损率达到了3.9×10-4mm3/(N·m)。试样在铝酸钠中制备的PEO膜层优异的耐磨性与膜层高生长速率(3.8μm·min-1)和致密的膜层结构密切相关。而在硅酸钠中制备的膜层由于表面大量气孔的存在，削弱了膜层的耐磨性。 磁控溅射镀铝Ti-6Al-4V合金在16g·l-1Na2SiO3中处理4min制备的PEO膜层，在质量分数为3.5%的NaCl溶液中进行耐蚀性测试，对应的腐蚀电流密度只有2.3×10-8A·cm-2，与Ti-6Al-4V合金基体相比，耐蚀性提高了一个数量级。而纯钛在16g·l-1Na2SiO3中处理25min制备的膜层，厚度为55.1μm，生长速率为2.2μm·min-1。该膜层和纯钛的腐蚀电流密度分别为8.3×10-8A·cm-2和5.6×10-7A·cm-2，这表明PEO膜层提高了材料的耐蚀性。 纯钛在16g·l-1Na2SiO3中处理25min制备的PEO膜层，在紫外氙灯的照射下，经过10h可以将浓度为8mg·l-1的甲基橙溶液降解41%。然而浸渍0.1mol·l-1CdS并经过500℃空烧30min后制备的复合膜层，光催化性能可以提高到69%。 收起