【摘 要】
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钛合金因其优异的综合性能,被广泛应用于航空航天、船舶、医疗卫生等领域。但是在复杂海洋环境中钛合金材料面临复杂的磨损、腐蚀问题时所表现出的性能并不理想,制约了钛合金在海洋环境中更为广泛的应用。微弧氧化（MAO）技术作为一种溶液环保、操作简单、可以在金属表面原位生长一层拥有多孔形貌的高硬度致密金属氧化物涂层,有助于提升金属的腐蚀防护性能与耐磨性。氟碳树脂（FEVE）既有良好耐蚀性、耐污性,同时对于一些
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钛合金因其优异的综合性能,被广泛应用于航空航天、船舶、医疗卫生等领域。但是在复杂海洋环境中钛合金材料面临复杂的磨损、腐蚀问题时所表现出的性能并不理想,制约了钛合金在海洋环境中更为广泛的应用。微弧氧化（MAO）技术作为一种溶液环保、操作简单、可以在金属表面原位生长一层拥有多孔形貌的高硬度致密金属氧化物涂层,有助于提升金属的腐蚀防护性能与耐磨性。氟碳树脂（FEVE）既有良好耐蚀性、耐污性,同时对于一些气体和液体的渗透也有良好的阻隔作用。为了进一步提升钛合金在海洋环境中的耐磨及耐蚀性能,本文采用微弧氧化技术在TC4钛合金表面制备微弧氧化层,采用正交试验法研究不同电参数下所制备微弧氧化层的形貌变化规律,并以该微弧氧化层为基,制备出微弧氧化/氟碳树脂复合涂层。借助扫描电镜（SEM）、能谱仪（EDS）、涡流测厚仪、模拟海水中的摩擦磨损试验、浸泡腐蚀试验、极化曲线和电化学阻抗试验,研究了微弧氧化/氟碳树脂复合涂层的微观形貌、元素组成、厚度、在模拟海水环境下的抗磨损性能和耐蚀性,得出了以下主要结论:（1）硅酸盐溶液体系中,电压对于钛合金微弧氧化表面形貌的各个参数是最大的影响因素,随着电压从350 V增大到500 V微弧氧化涂层的平均孔隙率由13.79%增加到38.43%,平均孔径由1.00μm增加到4.25μm,微孔数量0.056个/μm~2减少到0.012个/μm~2,涂层厚度3.37μm增加到15.16μm。微弧氧化时间则对于涂层的平均孔径具有较大的影响,其极差为1.40随时间的延长涂层的平均孔径由1.79μm增加到3.191μm。占空比与频率则是分别对与涂层的微孔数量与涂层厚度具有一定的影响,但相比于电压并不占据主要影响地位。（2）微弧氧化/氟碳树脂复合涂层中氟碳树脂层完全覆盖了微弧氧化涂层表面的微孔结构,并在微弧氧化涂层表面形成13μm左右的氟碳树脂涂层,使得复合涂层的表面呈现出表面光滑平整的致密氟碳树脂层形貌。随着微弧氧化层的孔径增大,氟碳树脂更容易渗透进入微弧氧化层内形成机械互锁结构可以有效提高氟碳树脂与微弧氧化层的结合力,500V400Hz3%13min电参数制备的微弧氧化样品拥有最好的复合涂层结合力为划格法0级结合力。氟碳树脂添加可以有效降低摩擦系数并提高耐蚀性,微弧氧化涂层可以显著提高与钛合金与氟碳树脂的结合能力。微弧氧化/氟碳树脂复合涂层浸泡试验表明,氟碳树脂涂层与微弧氧化层之间的结合力是影响复合涂层在涂层存在划伤的情况下耐蚀性的重要因素。（3）在微弧氧化涂层表面制备硅烷复合涂层可以有效提高复合涂层对腐蚀介质的阻挡能力从而提高基体的耐蚀性能,硅烷涂层渗透并完全覆盖了微弧氧化涂层的表面,并在其上形成一层致密平整的硅烷涂层,并与微弧氧化层呈现良好的结合力。但由于硅烷自身的物理性能不佳,在面对外界机械力作用时会产生碎裂甚至脱落的现象。由于硅烷与微弧氧化涂层和氟碳树脂涂层都具有良好的结合力,所以将其作为中间层制备微弧氧化/硅烷/氟碳树脂复合涂层可以有效规避硅烷层的缺点并有效提高复合涂层的耐蚀性。
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