工业纯钛比强度高和加工性能好,并对氧化性、中性、弱还原性介质具有良好的耐腐蚀性能,因而被广泛应用于化工、冶金、医疗、造船等领域。但是纯钛在特定的环境下会发生局部腐蚀,在强还原性介质中会发生严重的全面腐蚀,这些缺陷限制了其应用。钽(Ta)是稀有金属中最好的耐蚀金属材料,钽加入钛中可以显著提高其耐蚀性,但钽价格昂贵,人们一直寻求节约利用钽的方法。表面改性处理是解决这一问题的可行途径。本课题提出采用双层辉光等离子渗金属技术,在纯钛表面制备钽改性层,以期达到既节约利用钽又能有效改善钛的耐蚀性。为了获得良好的钽改性层并检验其性能,本文首先进行渗钽的工艺研究,分析钽改性层的成分、组织,然后测试了改性层的硬度、结合力以及耐磨性,并重点研究了钽改性层在强还原酸中以及缝隙、冲刷条件下的耐腐蚀性能及其腐蚀机理。研究结果表明:双辉等离子渗钽的工艺参数为:源极电压:900~950V,阴极电压:300~400V,试样温度:850~900℃,保温时间:3h,工作气压:30~35Pa,极间距:15~20mm。在此条件下形成的钽改性层有效厚度达15μm,钽含量呈梯度分布。XRD衍射结果显示,整个改性层由β-Ta和α-Ti组成。改性层与基体结合良好,结合力为60N。纯钛表面渗钽后,其显微硬度提高,耐磨性也明显改善,摩擦系数和磨损率下降明显。钽改性层在强还原酸的整个浓度范围内的耐蚀性优良,最南腐蚀速度小于0.01mm/a,其耐腐蚀的原因是改性层表面能够形成致密稳定的氧化膜;改性层很好地改善了钛的耐缝隙腐蚀性能和耐冲刷腐蚀性能,在缝隙和冲刷条件下,改性层的腐蚀速度仍然很小。