二氧化鈦涂層手藝 在鋁合金材料外面 的利用

1. 媒介

鋁及其合金材料具有重量輕、強度年夜 、加工利便的特征 ，在現(xiàn)今 工業(yè)范疇 具有普遍 的利用。然則 因為 鋁自己 比力活躍 的化學(xué)特征 ，其在利用中經(jīng)常 面對 受情況 影響快速侵蝕 進而掉 效的問題。是以 ，對鋁及其合金進行概況處置懲罰 ，從而隔斷基材與情況 ，對 提高其耐侵蝕 能力很是主要 。鋁及其合金在各范疇 利用的深切 ，對 耐侵蝕 性涂層自己 也提出了各類 更高的要求，例如更強的耐侵蝕 能力、耐磨性、表不雅 的平均 性及耐溫性等等。

鋁氧化手藝 （陽極氧化、硬質(zhì)陽極氧化、微弧氧化等）為鋁及其合金的耐侵蝕 護衛(wèi)供應(yīng) 了一種選擇，然則 鋁氧化手藝 在一些特定利用方面的特征 仍然 不克不及 使人 愜心。與此同時，傳統(tǒng)手藝 的處置懲罰 時候 較長，成為影響產(chǎn)率的較年夜 瓶頸，例如硬質(zhì)陽極氧化，30微米厚度的氧化膜年夜 約需要40~60分鐘的處置懲罰 時候 。為了順應(yīng) 業(yè)界更高機能 和更快處置懲罰 速度的需求，尋覓 一種可以或許 替換 傳統(tǒng)鋁氧化的新手藝 具有積極深遠的意義。

2. 手藝 道理

二氧化鈦具有不亂 的化學(xué)特征 ，不容易 與酸堿發(fā)生回響反映 ，是以 它有但愿作為涂層材料，到達 隔斷鋁基材與侵蝕 脾氣 況 的結(jié)果 。

漢高的ECC手藝 利用 含鈦的處置懲罰 液，待涂覆工件作為陽極，不介入 回響反映 的惰性金屬板作為陰極，在通電的前提 下完成對鋁及各類 鋁合金基材的涂覆。在ECC的處置懲罰 進程 中，通電后溶液中的氧被高壓等離子化，發(fā)生 的等離子體與溶液中的鈦連系 ，構(gòu)成 二氧化鈦沉積在工件概況。等離子體的微不雅 溫度高達上萬度，在鈦與鋁之間能構(gòu)成 Ti-O-Al的付與 了二氧化鈦極好的基材結(jié)協(xié)力 。

O*+[Ti]→TiO2

圖1 ECC處置懲罰 進程 道理

ECC的處置懲罰 流程簡單，一般不需要酸洗/表調(diào)流程。全流程處置懲罰 時候 約15分鐘，個中 ECC的時候 約3~5分鐘。比擬 傳統(tǒng)的鋁氧化手藝 ，ECC年夜 年夜 下降 了工藝流程和處置懲罰 時候 ，提高了出產(chǎn)效力 。

圖2 ECC處置懲罰 流程

3. ECC涂層的機能 和利用

3.1 根基 特征

經(jīng)由過程 掃描電子顯微鏡可以清晰 的看到，ECC涂層的概況為多孔構(gòu)造 構(gòu)造 。行使 三維激光掃描顯微鏡對概況描述進行成像，可以獲得 概況粗拙 度，經(jīng)軟件闡發(fā)ECC的平均粗拙 度約為0.8?m。經(jīng)由過程 微不雅 硬度儀測試，ECC涂層的微不雅 硬度為600~1200Hv。

圖3 ECC概況形態(tài)

3.2 機能 測試

針對特定利用情況 ，ECC涂層進行了分歧 機能 測試。

（1）涂層附出力 及耐冷熱沖擊能力

ECC涂覆的樣板在600°C加溫84小時，隨后立刻 放入5°C的水中敏捷 冷卻，再依照 GB/T 9286的劃定 劃格，劃格間距為1mm。劃格后按年夜 于GB/T1732中劃定 的10N沖擊尺度 進行實行 。在基板沖擊破碎的情況下，ECC涂層無開裂或脫落；將粘出力 年夜 于10N/25mm的3M膠帶籠蓋 在劃格沖擊后的圖層上，按壓以解除空氣，再垂直于涂層概況快速拉起膠帶，ECC涂層無開裂或脫落。

圖4 耐冷熱沖擊及涂層附出力 實行 成效

（2）T彎實驗

利用 T型曲折 儀來測試涂層的T型曲折 機能 ，搜檢 涂層有沒有 開裂或脫落。經(jīng)測試，ECC涂層在分歧 基材上可到達 1~2T。

（3）耐磨性測試

利用 A2024和A6061基材，依照 泰氏挺度測試尺度 ，常見的涂層進行耐磨性實驗 ，測試利用 CS-10輪。經(jīng)由 測試，ECC涂層的耐磨機能 優(yōu)于硬質(zhì)陽極氧化。

圖5 泰氏挺度測試成效

（4）中性鹽霧實驗

參照GB/T 10125-1997的劃定 進行實驗 ，實驗 利用 分歧 基材并進行ECC涂覆。實驗 前，測試板均劃線穿透ECC膜層，實驗 后檢測基板整體及劃線處的擴蝕情況。

表1. ECC在分歧 基材上中性鹽霧（NSST）測試成效

（5）海水侵蝕 測試

鋁工件在ECC處置懲罰 后，噴涂面漆并做劃痕處置懲罰 ；測試利用 傳統(tǒng)的六價鉻鈍化工藝作為對照，在鈍化后噴涂底漆和面漆也做劃痕處置懲罰 。兩個工件在涂覆終了 后，淹沒 在海水中六個月時候 ，然后掏出 評價侵蝕 情況。ECC處置懲罰 的工件未呈現(xiàn)侵蝕 ，而鉻鈍化的工件起泡嚴重，擴蝕顯著 。

圖6 六個月海水侵蝕 測試成效 （左：鉻鈍化+底漆+面漆；右：ECC+面漆）

（6）極端侵蝕 情況 測試

針對某些特定的極端侵蝕 情況 ，ECC可以經(jīng)由過程 封孔的方式 提高其耐侵蝕 能力。漢高研發(fā)了一系列封孔劑，順應(yīng) 分歧 的情況 要求。以下為一系列尺度 或非標耐蝕性測試方式 及成效。

表2 極端侵蝕 情況 測試成效

（7）磨擦 學(xué)特征 測試

利用 Pin-on-disk方式 對ECC在無潤滑劑情況下的磨擦 學(xué)特征 進行了研究，類金剛石石墨（DLC）涂層也進行了對照測試，DLC涂層具有耐磨和 低磨擦 系數(shù)的特征 ，普遍 利用在高端發(fā)念頭 中。因為 常見的DLC涂層經(jīng)由 了拋光處置懲罰 ，是以 ECC分為拋光和未拋光兩組。

測試成效注解 ，在粗拙 度接近的情況下，ECC涂層在干磨擦 狀況 下的磨擦 系數(shù)略低于DLC涂層。

表3 ECC與DLC涂層在無潤滑劑前提 下磨擦 系數(shù)比力

利用 Cameron-Plint方式 對ECC在加溫有潤滑劑前提 下的磨擦 學(xué)特征 進行了研究，與前面的測試一樣，DLC涂層仍然 作為參照。測試成效注解 ，ECC涂層在濕磨擦 的狀況 下遠低于DLC涂層，并且 在分歧 壓力負載情況下，ECC涂層磨擦 系數(shù)的轉(zhuǎn)變 也更小。

圖7 ECC與DLC涂層在有潤滑劑加溫前提 下磨擦 系數(shù)比力

4. 結(jié)論

本文介紹了一種利用在鋁及各類 鋁合金概況的基于二氧化鈦的涂層。因為 二氧化鈦本身 的化學(xué)特征 ，這類 涂層的耐侵蝕 能力強，在侵蝕 脾氣 況 下可覺得基材供應(yīng) 精良的護衛(wèi)。測試注解 ，該涂層還具有優(yōu)良 的耐溫性、耐磨性和極低的磨擦 系數(shù)的特征 ，是一種高機能 、環(huán)保的概況處置懲罰 手藝 ，在工業(yè)上具有廣漠的利用前景。

ECC手藝 的焦點 是經(jīng)由過程 特定電流波形將溶液中的氧等離子化，生成的氧等離子體與溶液中的鈦離子連系 生成二氧化鈦，并由化學(xué)鍵與鋁基材連系 。因為 二氧化鈦本身 的化學(xué)不亂 性，ECC涂層可覺得鋁及其合金供應(yīng) 極好的耐侵蝕 護衛(wèi)。在中性侵蝕 前提 下（NSST），ECC的耐侵蝕 能力約為現(xiàn)有鋁氧化手藝 （陽極氧化、硬質(zhì)陽極氧化、微弧氧化等）的200~500%。在極端情況 下，經(jīng)由過程 封孔的方式可以提高ECC的耐侵蝕 能力。針對分歧 情況 ，我們研發(fā)了一系列封孔劑，可以知足 利用 需求。

ECC涂層與基材之間經(jīng)由過程 化學(xué)鍵毗連，是以 其具有很是優(yōu)良 的結(jié)協(xié)力 和抗溫度沖擊能力，在猛烈 溫度轉(zhuǎn)變 和力學(xué)沖擊的情況下，膜層不會剝落。在描述復(fù)雜或 鋒利的工件概況經(jīng)由過程 ECC手藝 可以平均 成膜。

因為 ECC涂層在高硬度的同時也具有 極好的柔韌性，其本身 耐磨性強，這已在泰氏挺度實驗 中獲得 了驗證。與此同時，在分歧 前提 下的磨擦 學(xué)還測試注解 ，ECC涂層的磨擦 系數(shù)很低，乃至 優(yōu)于今朝 利用 在高端發(fā)念頭 上的涂層材料。是以 ECC在有磨擦 概況的工件上具有 普遍 的利用前景。