钛合金具有比强度高、密度小、良好的耐高温性、抗腐蚀性和生物兼容性等优点,在现代航空航天,军事工业,民用工业的运用中占据越来越重要的位置,其中以TC4(Ti-6Al-4V)钛合金为代表。但是钛合金耐磨性差在实际应用中容易磨损限制了其应用。本课题意在采用微弧氧化技术改善钛合金的耐磨性能。由于微弧氧化膜层的性能与电解液和电参数息息相关。一方面我们可以改变微弧氧化电解液体系来改变膜层的组成进而使膜层本身硬度提高、耐磨性增强。另一方面我们可以通过调节微弧氧化电参数来调整膜层厚度使其具备适当的厚度,同时尽量减小氧化膜表面的粗糙度。本实验均在恒压供电方式下进行,在P-Al-Zr电解液体系、P-Al-W电解液体系和P-Ti电解液体系中对TC4钛合金进行微弧氧化处理。首先对各个电解液体系进行优化实验研究,得出各个电解液的相对最优配方。然后在优化好的电解液体系中确定其相对应的相对最优电参数,并且研究电参数(电压、占空比、频率、氧化时间)对膜层厚度、表面粗糙度、微观形貌、相结构的影响。最后在以上两部基础上在TC4钛合金表面制备出微弧氧化涂层,利用HSR-2M高速往复摩擦磨损试验机测定微弧氧化膜的摩擦磨损性能。实验结果表明:(1)在一定范围内,三种不同电解液体系制备的微弧氧化涂层其生长速率和表面质量与微弧氧化电参数包括脉冲电压,频率,占空比,氧化时间都有关系。在恒压供电方式下,增大脉冲电压,增大占空比,会使膜层的生长速率增加,涂层增厚且表面微孔孔径更大,氧化膜变得更加粗糙;改变频率和氧化时间膜层厚度和表而粗糙度的变化情况并不尽相同,说明在每种电解液体系都有与其对应的电参数范围。(2)P-Al-Zr电解液体系和Al-P-W电解液体系所制备出的陶瓷膜层主要由尖晶石Al2TiO5和金红石型TiO2组成,这是由于其两者成膜主盐(六偏磷酸钠和偏铝酸钠)相同。而P-Ti电解液体系制备的陶瓷膜层主要由锐钛矿型TiO2和金红石型TiO2构成,该电解液体系成膜主盐为六偏磷酸钠与前两者存在差别。由此可以看出,电解液体系中的成膜主盐对陶瓷膜涂层的组织结构起到关键性的作用。此外,微弧氧化电参数对微弧氧化膜层的相成分含量有一定的影响,这是因为电参数的改变会引起微弧氧化过程中释放热量的改变,进而影响微弧氧化膜层的厚度和温度。(3)在优化后的P-Al-Zr电解液,P-Al-W电解液和P-Ti电解液中对TC4钛合金进行微弧氧化处理。在1.2 N干摩擦条件下,三种微弧氧化涂层与轴承钢钢球对磨时相对于TC4钛合金与轴承钢钢球对磨时的摩擦系数减小,有效的提高了 TC4钛合金的耐磨性。在油摩擦1.2 N和3.2 N条件下以上三种电解液体系所制备的微弧氧化涂层相比较TC4钛合金与轴承钢钢球对磨时摩擦系数大大降低,并且摩擦系数跳动较小且稳定。说明三种电解电解液体系所制备的微弧氧化涂层都表现出了极好的润滑摩擦性能。并且可以看出,在P-Al-W电解液体系中制备的微弧氧化涂层相对于在另外两种电解液体系中所制备出的微弧氧化膜层更好、更耐磨。