311 / 2021-04-26 17:11:16

水热工况对钛微弧氧化膜层稳定性和摩擦学性能的影响

微弧氧化；水热工况；稳定性；摩擦磨损

钛微弧氧化(micro-arc oxidation, MAO)膜层因为硬度高、耐磨损、耐腐蚀等优异性能而有着广泛的工业应用。然而，在水热环境工况下服役时，钛MAO膜层的稳定性和摩擦学性能将面临严峻的考验。为此，作者分别研究了液相与气相水热环境下钛MAO膜层的微观结构稳定性和摩擦学性能演化规律。

液相水热环境下，在硅酸盐电解液中制备的MAO膜层大面积剥落，原因是膜层中的非晶态SiO₂在液相水热环境中溶解；在磷酸盐电解液中制备的MAO膜层中的非晶态TiO₂遵循溶解析出机制，转变为锐钛矿晶体，并在膜层表面生成一层锐钛矿球形颗粒，使得膜层致密层的微观结构被破坏，进而导致膜层显微硬度和摩擦学性能显著降低；在铝酸盐电解液中制备的MAO膜层表面不仅形成了锐钛矿球形颗粒，还生成了勃姆石棒状颗粒，造成膜层的显微硬度和摩擦学性能都有较大幅度的降低。

气相水热环境下，在硅酸盐电解液体系中制备的MAO膜层的微观结构、膜层物相和摩擦学性能都没有明显改变；在磷酸盐电解液中制备的MAO膜层的表面出现了锐钛矿球形颗粒，膜层的锐钛矿含量略微上升，但是膜层的摩擦学性能并没有明显变化；在铝酸盐电解液中制备的MAO膜层所受影响较大，膜层表面形成了锐钛矿球形颗粒和勃姆石棒状颗粒，膜层的显微硬度和摩擦学性能明显降低。