本發(fā)明涉及金屬表面處理技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種鈦合金表面基于多弧離子鍍鋁的微弧氧化陶瓷涂層及其制備方法。

背景技術(shù)：

鈦合金緊固件由于具有質(zhì)量輕、強(qiáng)度高、耐蝕性好的特點(diǎn)，在國(guó)內(nèi)外軍民用飛機(jī)上的應(yīng)用越來(lái)越普遍。但是，鈦合金硬度低，耐磨性能差，由其磨損而誘發(fā)斷裂是緊固件失效的重要誘因之一。因此，需要對(duì)其表面進(jìn)行防護(hù)處理。

目前，鈦合金表面硬化處理方法主要分為二類，一類是在鈦合金表面施加硬度較大的涂層，例如電鍍硬鉻或化學(xué)鍍鎳，用物理氣相沉積(PVD)的方法制備氮化物等硬質(zhì)涂層等等；第二類是通過(guò)改變鈦合金表層的化學(xué)成分和微觀組織來(lái)提高其硬度，例如滲氮、滲碳以及氧化等。經(jīng)過(guò)上述方法處理后鈦合金的耐磨性都有不同程度的提高。但是硬鉻和鎳等金屬層對(duì)鈦合金耐磨性提高的程度有限；氮化物等硬質(zhì)涂層雖然硬度較高，但當(dāng)涂層厚度(大于5μm)增加時(shí)，涂層中較高的內(nèi)應(yīng)力導(dǎo)致涂層易剝落，而且緊固件通常形狀復(fù)雜，涂層發(fā)生剝落的趨勢(shì)增加；表面滲氮和滲碳等可顯著提高鈦合金的耐磨性，但通常滲氮和滲碳處理都是在較高的溫度進(jìn)行，處理過(guò)程中合金內(nèi)部組織可能發(fā)生變化，從而對(duì)合金力學(xué)性能產(chǎn)生不利影響。

微弧氧化是從普通陽(yáng)極氧化發(fā)展而來(lái)的，它突破了傳統(tǒng)的陽(yáng)極氧化電流、電壓法拉第區(qū)域的限制，把陽(yáng)極電位由幾十伏提高到幾百伏，氧化電流也從小電流發(fā)展到大電流，由直流發(fā)展到交流，致使在樣品表面上出現(xiàn)電暈、輝光、微弧放電、甚至火花放電等現(xiàn)象。該技術(shù)具有以下特點(diǎn)：(1)孔隙率低，膜層有很高的耐腐蝕性能；(2)陶瓷層從基體上生長(zhǎng)，與基體的結(jié)合緊密，不容易脫落；(3)通過(guò)改變工藝條件和在電解液中添加膠體微粒，可以方便的調(diào)整膜層的微觀結(jié)構(gòu)及獲得新的微觀結(jié)構(gòu)，即實(shí)現(xiàn)了膜層的功能設(shè)計(jì)；(4)能在內(nèi)外表面生成均勻膜 層，擴(kuò)大了微弧氧化的適用范圍等。

目前，關(guān)于鈦合金的微弧氧化研究主要集中在兩方面：一是鈦合金表面生物活性陶瓷層的制備，這類研究主要是通過(guò)在溶液中引入鈣、磷等生物活性離子，通過(guò)調(diào)整微弧氧化膜層的工藝參數(shù)如電壓、電流、頻率等，在膜層表面制備含有磷酸鈣或羥基磷灰石的生物活性涂層。該類涂層的主要功能用于提高鈦合金在人體內(nèi)的生物活性，膜層的耐磨性并不是很高。另一方面為了提高鈦合金表面的耐磨性，通過(guò)在溶液中引入鋁酸鹽，經(jīng)過(guò)微弧氧化處理在鈦合金表面形成含有尖晶石結(jié)構(gòu)的Al₂TiO₅，進(jìn)而提高鈦合金表面的顯微硬度和耐磨性，鈦酸鋁是一種具有低熱膨脹系數(shù)及低導(dǎo)熱系數(shù)的陶瓷材料，通常用作耐火材料，然而，鈦酸鋁陶瓷材料也存在處理過(guò)程中易發(fā)生裂紋而導(dǎo)致其彎曲強(qiáng)度低的缺點(diǎn)。另外，常用鈦合金的微弧氧化處理液還包括硅酸鹽、磷酸鹽和碳酸鹽等，這些電解液中所形成的微弧氧化膜的主要成分為銳鈦礦TiO₂和金紅石TiO₂，兩者的顯微硬度值為500HV左右，相對(duì)于滲氮、滲碳等方法形成的氮化鈦或碳化鈦涂層，其硬度和耐磨性較低。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，提供一種鈦合金表面基于多弧離子鍍鋁的微弧氧化陶瓷涂層及其制備方法，本發(fā)明的微弧氧化陶瓷涂層為復(fù)合涂層，由外層Al₂O₃層以及內(nèi)層TiO₂層組成，該復(fù)合涂層不僅與基體結(jié)合牢固，而且涂層能有效地提高鈦合金基體的耐蝕性，同時(shí)，該復(fù)合防護(hù)層具有較高的硬度、耐磨性和抗刮傷性，可大幅度提高鈦合金的綜合防護(hù)性能。

本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的：

一種鈦合金表面基于多弧離子鍍鋁的微弧氧化陶瓷涂層，該微弧氧化陶瓷涂層是由依次覆蓋于鈦合金表面的TiO₂陶瓷層和Al₂O₃陶瓷層形成的梯度復(fù)合陶瓷涂層。所述TiO₂陶瓷層厚度為5～50μm；所述Al₂O₃陶瓷層厚度為5～30μm，孔隙率為30％～70％，硬度為1000～1500HV。

該微弧氧化陶瓷涂層與基體的結(jié)合強(qiáng)度為25～40MPa(GB/T 5210-85)，表面維氏硬度最大達(dá)1000～1500HV，耐中性鹽霧試驗(yàn)達(dá)1000～3000小時(shí)(GB/T 10125)，摩擦系數(shù)為0.2～0.8，磨損量為0.05～0.5g(HB5057-93)。

本發(fā)明基于多弧離子鍍鋁的微弧氧化陶瓷涂層的制備方法為：首先采用多弧離子鍍方法在鈦合金表面制備納米尺度的純鋁鍍層，然后對(duì)所述純鋁鍍層進(jìn)行微弧氧化工藝，從而在鈦合金表面獲得所述微弧氧化陶瓷涂層。

所述多弧離子鍍方法包括如下步驟：

(1)純鋁靶材的制備：

將鋁錠置于真空感應(yīng)爐中精煉，工藝參數(shù)為：溫度700～850℃，保溫時(shí)間3-8分鐘，真空度1～5×10^-1Pa。然后澆鑄成圓柱形靶錠。對(duì)靶錠進(jìn)行機(jī)械加工，制成成型靶材。(2)鈦合金基體材料的噴砂預(yù)處理：

磨料采用Al₂O₃，磨料粒度為100～500微米，噴砂機(jī)噴嘴壓力為0.1～0.5MPa，噴射角度為45°掠射，噴嘴與鈦板表面距離保持在1～3cm，粗化時(shí)間10～60s。

(3)多弧離子鍍制備純鋁鍍層，主要工藝參數(shù)的控制包括基體沉積溫度、反應(yīng)氣體壓強(qiáng)與流量、靶源電流、基體負(fù)偏壓、基體沉積時(shí)間等，具體過(guò)程為：膜層沉積前，首先通入氬氣，施加脈沖偏壓轟擊鈦合金表面以去除污物；具體參數(shù)為：電弧電流50～90A，偏壓-600～-1000V，通氬氣真空度0.1～0.3Pa，本底真空度3～8×10-3MPa，占空比5～20％，加熱溫度150～300℃，轟擊時(shí)間3～10分鐘；轟擊后進(jìn)行鍍膜，鍍膜過(guò)程工藝參數(shù)：偏壓-20～-100V，占空比20～40％，鍍膜時(shí)間0.5～3小時(shí)。所得純鋁鍍層厚度為5～30微米，晶粒尺寸為10～100nm。

對(duì)所得純鋁鍍層進(jìn)行微弧氧化工藝的過(guò)程如下：

將覆蓋純鋁鍍層的鈦合金放入微弧氧化電解液中，采用交流脈沖方式進(jìn)行微弧氧化；所述微弧氧化電解液組成為：氫氧化鈉1～3g/L，硅酸鈉5～20g/L，硼酸鈉1～5g/L，磷酸鈉5～10g/L，草酸3～8g/L，其余為水；所述微弧氧化工藝參數(shù)為：脈沖頻率為50～2000Hz，正向電流密度為1～10A/dm²，反向電流密度1～5A/dm²，正向電壓400～500V，負(fù)向電壓80～150V，溫度為20～50℃，占空比30～70％，氧化時(shí)間為20～120min。

通過(guò)上述微弧氧化工藝，將純鋁鍍層轉(zhuǎn)變?yōu)橛操|(zhì)的Al₂O₃陶瓷層，同時(shí)，在鍍鋁層與鈦基體的界面處，將鈦基體進(jìn)一步氧化形成TiO₂過(guò)渡層，從而在鈦合金基體表面形成由外層Al₂O₃層和內(nèi)層TiO₂層組成的復(fù)合梯度陶瓷涂層。由于Al₂O₃陶瓷層具有較高的硬度(HV1000～1500)，而TiO₂陶瓷層與基體的彈性模量又相近，因此，該復(fù)合陶瓷層(Al₂O₃/TiO₂)不僅與基體的具有較高的結(jié)合強(qiáng)度，同時(shí)，對(duì)鈦合金基體的耐磨性和硬度均有較大的提高。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和有益效果如下：

1、本發(fā)明中采用多弧離子鍍技術(shù)在鈦合金表面鍍純鋁層，多弧離子鍍過(guò)程的突出特點(diǎn)在于它能產(chǎn)生由高度離化的被蒸發(fā)材料組成的等離子體，其中離子具有很高的動(dòng)能。蒸發(fā)、離化、加速都集中在陰極斑點(diǎn)及其附近很小的區(qū)域內(nèi)。其特點(diǎn)如下：(1)最顯著的特點(diǎn)是從陰極直接產(chǎn)生等離子體(2)入射粒子能量高，涂層的致密度高，強(qiáng)度和耐久性好(3)離化率高，一般可達(dá)60％～80％(4)沉積速度快，繞鍍性好(5)設(shè)備較為簡(jiǎn)單，采用低電壓電源工作比較安全(6)一弧多用，電弧既是蒸發(fā)源和離化源，又是加熱源和離子濺射清洗的離子源(7)外加磁場(chǎng)可以改善電弧放電，使電弧細(xì)碎，細(xì)化涂層微粒，增加帶電粒子的速率，并可以改善陰極靶面刻蝕的均勻性，提高靶材的利用率。

2、目前，鈦合金微弧氧化技術(shù)主要通過(guò)改變電解液的成分，進(jìn)而調(diào)控涂層的微結(jié)構(gòu)，然而，此方法制備的涂層主要相結(jié)構(gòu)為銳鈦礦TiO₂和金紅石TiO₂，TiO₂的硬度一般為500HV，對(duì)于鈦合金表面高耐磨性能提高有限。采用本發(fā)明方法先在鈦合金表面多弧離子鍍鋁后，然后，經(jīng)過(guò)微弧氧化處理，所形成的膜層主要成分為Al₂O₃，顯微硬度將從500HV提高到1500HV，而且，多弧離子鍍層一般多為柱狀晶結(jié)構(gòu)，晶粒為納米級(jí)，由于微弧氧化涂層的結(jié)構(gòu)與金屬晶粒存在密切關(guān)系，晶粒細(xì)化有利于進(jìn)一步降低涂層的孔隙率，提高涂層的致密性，從而改善微弧氧化涂層的硬度、耐磨性等指標(biāo)。

3、通過(guò)本發(fā)明方法在鈦合金基體表面制備基于多弧離子鍍鋁的微弧氧化梯度復(fù)合陶瓷涂層，有效地提高鈦合金基體表面硬度，具有較強(qiáng)的耐磨、耐刮傷和耐絕緣效果，而且，梯度復(fù)合涂層底層為T(mén)iO₂，與金屬基體形成冶金結(jié)合，結(jié)合強(qiáng)度也大幅度。本發(fā)明鈦合金表面梯度復(fù)合陶瓷涂層的制備過(guò)程中無(wú)有害物質(zhì)的使用，且能量利用效率高，具有環(huán)境友好及能耗低的特點(diǎn)。

4、由本發(fā)明獲得的梯度復(fù)合陶瓷涂層體系的結(jié)合強(qiáng)度為25～40MPa(GB/T 5210-85)，表面維氏硬度最大可達(dá)1000～1500HV，耐中性鹽霧試驗(yàn)達(dá)1000～3000小時(shí)(GB/T 10125)，摩擦系數(shù)為0.2～0.8，磨損量為0.05～0.5g(HB5057-93)。

5、本發(fā)明適用于純鈦以及各種系列的鈦合金。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明實(shí)施例1多弧離子鍍鋁層的表面和截面形貌；其中：(a)表面；(b)截面；(c)經(jīng)液氮冷淬斷面(觀察柱狀晶結(jié)構(gòu))。

圖2為本發(fā)明實(shí)施例1微弧氧化復(fù)合梯度涂層的表面和截面；其中：(a)表面；(b)截面。

圖3為本發(fā)明實(shí)施例1多弧離子鍍鋁層和微弧氧化復(fù)合梯度涂層X(jué)RD分析；其中：(a)鍍鋁層；(b)復(fù)合梯度涂層。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步描述。

實(shí)施例1

1、實(shí)驗(yàn)材料：Ti-6Al-4V

2、靶材制備：將鋁錠置于真空感應(yīng)爐中精煉，工藝參數(shù)為：溫度710℃，保溫時(shí)間3分鐘，真空度1×10^-1Pa。然后澆鑄成圓柱形靶錠。對(duì)靶錠進(jìn)行機(jī)械加工，制成成型靶材

3、鈦合金基體材料的噴砂預(yù)處理：磨料采用Al₂O₃，磨料粒度為微米，噴砂機(jī)噴嘴壓力為0.2MPa。噴射角度為45°掠射，噴嘴與鈦板表面距離保持在1.5cm，粗化時(shí)間20s。噴砂后先用大量自來(lái)水沖洗再用去離子水清洗，以除去表面殘留的砂粒和金屬屑。

4、多弧離子鍍的制備過(guò)程為：膜層沉積前，首先通入氬氣，施加脈沖偏壓轟擊鈦合金合金表面以去除污物。具體參數(shù)為：電弧電流90A，偏壓-600V，通氬氣真空度：0.3Pa。本底真空度:8×10^-3MPa，占空比10％，加熱150度。轟擊時(shí)間：3分鐘。鍍膜過(guò)程工藝參數(shù):偏壓-20V，占空比40％，鍍膜時(shí)間：1小時(shí)(膜厚10微米)。

5、微弧氧化：將經(jīng)過(guò)多弧離子鍍處理后的鈦合金試樣放入微弧氧化電解液中，采用交流脈沖方式進(jìn)行微弧氧化；微弧氧化電解液為：氫氧化鈉1g/L，硅酸鈉15g/L，硼酸鈉2g/L，焦磷酸鈉2g/L，草酸3g/L，其余為水；工藝參數(shù)：脈沖頻率為500Hz，正向電流密度為3A/dm²，反向電流密度2A/dm²，正向電壓500V，負(fù)向電壓80V，溫度為20～50℃，占空比40％，氧化時(shí)間為60min。

圖1為T(mén)i-6Al-4V基合金離子鍍鋁涂層的表面和截面形貌。由圖1(a)可看出，涂層的表面均勻致密，不存在縫隙孔洞，涂層由許多細(xì)小晶粒緊密堆疊在一起，呈 菜花狀。圖2(b)表明，涂層厚度大致為10μm，界面清晰但無(wú)間隙、孔洞存在，斷面截面發(fā)現(xiàn)涂層為柱狀晶結(jié)構(gòu)。根據(jù)圖3(a)XRD分析，鍍層表面為純鋁相。

圖2為離子鍍鋁涂層經(jīng)微弧氧化后的表面和截面形貌。由圖2(a)可看出，涂層的表面由許多熔融放電顆粒和大小不一的放電微孔所組成，涂層較為均勻致密。圖2(b)表明，涂層厚度大致為15μm，并且分為兩層，外層為三氧化鋁層，涂層內(nèi)部有一些細(xì)小微孔，但不貫穿基體，靠近基體處為二氧化鈦界面層，厚度為1μm，障礙層內(nèi)無(wú)任何微孔，同時(shí)界面結(jié)合處緊密無(wú)任何缺陷。根據(jù)圖3(b)XRD分析，經(jīng)微弧氧化后，表面為三氧化二鋁晶體結(jié)構(gòu)。

由本實(shí)施例獲得的梯度復(fù)合陶瓷涂層體系的結(jié)合強(qiáng)度大于30MPa，表面維氏硬度最大可達(dá)1000HV，耐中性鹽霧試驗(yàn)達(dá)1500小時(shí)以上，摩擦系數(shù)為0.2，磨損量為0.1g。

實(shí)施例2

1、實(shí)驗(yàn)材料：純鈦(TC4)

2、靶材制備：將鋁錠置于真空感應(yīng)爐中精煉，工藝參數(shù)為：溫度780℃，保溫時(shí)間3分鐘，真空度2×10^-1Pa。然后澆鑄成圓柱形靶錠。對(duì)靶錠進(jìn)行機(jī)械加工，制成成型靶材。

3、鈦合金基體材料的噴砂預(yù)處理：磨料采用Al₂O₃，磨料粒度為300微米，噴砂機(jī)噴嘴壓力為0.2MPa。噴射角度為45°掠射，噴嘴與鈦板表面距離保持在2cm，粗化時(shí)間25s。噴砂后先用大量自來(lái)水沖洗再用去離子水清洗，以除去表面殘留的砂粒和金屬屑。

4、多弧離子鍍的制備過(guò)程為：膜層沉積前，首先通入氬氣，施加脈沖偏壓輝光放電轟擊鈦合金合金表面以去除污物。具體參數(shù)為：電弧電流60A，偏壓-600V，通氬氣真空度：0.3Pa。本底真空度:5×10^-3MPa，占空比5％，加熱200度。轟擊時(shí)間：3分鐘。鍍膜過(guò)程工藝參數(shù):偏壓-30V，占空比20％，鍍膜時(shí)間：0.5小時(shí)(膜厚5微米)。

5、微弧氧化：將具有純鋁鍍層的鈦合金試樣放入微弧氧化電解液中，采用交流脈沖方式進(jìn)行微弧氧化；微弧氧化電解液為：氫氧化鈉1g/L，硅酸鈉10g/L，硼酸鈉2g/L，磷酸鈉5g/L，草酸5g/L，其余為水；工藝參數(shù)：脈沖頻率 為200Hz，正向電流密度為2A/dm²，反向電流密度2A/dm²，正向電壓400V，負(fù)向電壓100V，溫度為20～50℃，占空比60％，氧化時(shí)間為50min。

由本實(shí)施例獲得的梯度復(fù)合陶瓷涂層體系的結(jié)合強(qiáng)度大于30MPa，表面維氏硬度最大可達(dá)1200HV，耐中性鹽霧試驗(yàn)達(dá)2000小時(shí)以上，摩擦系數(shù)為0.25，磨損量為0.2g。

實(shí)施例3

1、實(shí)驗(yàn)材料：Ti-6.5Al-3.5Mo-1.5Zr-0.3Si(TC11)

2、靶材制備：將鋁錠置于真空感應(yīng)爐中精煉，工藝參數(shù)為：溫度750℃，保溫時(shí)間5分鐘，真空度1×10^-1Pa。然后澆鑄成圓柱形靶錠。對(duì)靶錠進(jìn)行機(jī)械加工，制成成型靶材。

3、鈦合金基體材料的噴砂預(yù)處理：鈦合金基體的噴砂預(yù)處理：磨料采用Al₂O₃，磨料粒度為300微米，噴砂機(jī)噴嘴壓力為0.4MPa。噴射角度為45°掠射，噴嘴與鈦板表面距離保持在1.5cm左右，粗化時(shí)間30s。噴砂后先用大量自來(lái)水沖洗再用去離子水清洗，以除去表面殘留的砂粒和金屬屑。

4、多弧離子鍍的制備過(guò)程為：膜層沉積前，首先通入氬氣，施加脈沖偏壓輝光放電轟擊鈦合金合金表面以去除污物。具體參數(shù)為：電弧電流80A，偏壓-1000V，通氬氣真空度：0.2Pa。本底真空度:5×10^-3MPa，占空比15％，加熱300度。轟擊時(shí)間：5分鐘。鍍膜過(guò)程工藝參數(shù):偏壓-10V，占空比25％，鍍膜時(shí)間：2.5小時(shí)(膜厚25微米)。

5、微弧氧化：將具有純鋁鍍層的鈦合金試樣放入微弧氧化電解液中，采用交流脈沖方式進(jìn)行微弧氧化；微弧氧化電解液為：氫氧化鈉2g/L，硅酸鈉5g/L，硼酸鈉2g/L，磷酸鈉10g/L，草酸3g/L，其余為水；工藝參數(shù)：脈沖頻率1500Hz，正向電流密度5A/dm²，反向電流密度3A/dm²，正向電壓400V，負(fù)向電壓120V，溫度為20～50℃，占空比50％，氧化時(shí)間為100min。

由本實(shí)施例獲得的梯度復(fù)合陶瓷涂層體系的結(jié)合強(qiáng)度大于30MPa，表面維氏硬度最大可達(dá)1300HV，耐中性鹽霧試驗(yàn)達(dá)1500小時(shí)以上，摩擦系數(shù)為0.3，磨損量為0.35g。

實(shí)施例4

1、實(shí)驗(yàn)材料：Ti-4Al-7Mo-10V-2Fe-1Zr(TB4)

2、靶材制備：將鋁錠置于真空感應(yīng)爐中精煉，工藝參數(shù)為：溫度820℃，保溫時(shí)間3分鐘，真空度2×10^-1Pa。然后澆鑄成圓柱形靶錠。對(duì)靶錠進(jìn)行機(jī)械加工，制成成型靶材

3、鈦合金基體材料的噴砂預(yù)處理：磨料采用Al₂O₃，磨料粒度為350微米，噴砂機(jī)噴嘴壓力為0.5MPa。噴射角度為45°掠射，噴嘴與鈦板表面距離保持在1.5cm左右，粗化時(shí)間30s。噴砂后先用大量自來(lái)水沖洗再用去離子水清洗，以除去表面殘留的砂粒和金屬屑。

4、多弧離子鍍的制備過(guò)程為：膜層沉積前，首先通入氬氣，施加脈沖偏壓輝光放電轟擊鈦合金合金表面以去除污物。具體參數(shù)為：電弧電流70A，偏壓-900V，通氬氣真空度：0.30Pa。本底真空度:6×10^-3MPa，占空比20％，加熱300度。轟擊時(shí)間：6分鐘。鍍膜過(guò)程工藝參數(shù):偏壓-40V，占空比40％，鍍膜時(shí)間：1.5小時(shí)(膜厚15微米)。

5、微弧氧化具體過(guò)程為，將具有純鋁鍍層的鈦合金試樣放入微弧氧化電解液中，采用交流脈沖方式進(jìn)行微弧氧化；微弧氧化電解液為：氫氧化鈉2g/L，硅酸鈉20g/L，硼酸鈉1g/L，磷酸鈉6g/L，草酸5g/L，其余為水；工藝參數(shù)：脈沖頻率為2000Hz，正向電流密度為5A/dm²，反向電流密度4A/dm²，正向電壓400V，負(fù)向電壓100V，溫度為20～50℃，占空比60％，氧化時(shí)間為80min。

由本實(shí)施例獲得的梯度復(fù)合陶瓷涂層體系的結(jié)合強(qiáng)度大于40MPa，表面維氏硬度最大可達(dá)1200HV，耐中性鹽霧試驗(yàn)達(dá)3000小時(shí)以上，摩擦系數(shù)為0.4，磨損量為0.5g。

實(shí)施例5

1、實(shí)驗(yàn)材料：Ti-6.5Al-1.5Zr-1Mo-1V(TA15)

2、靶材制備：將鋁錠置于真空感應(yīng)爐中精煉，工藝參數(shù)為：溫度800℃，保溫時(shí)間5分鐘，真空度3×10^-1Pa。然后澆鑄成圓柱形靶錠。對(duì)靶錠進(jìn)行機(jī)械加工，制成成型靶材

3、鈦合金基體材料的噴砂預(yù)處理：磨料采用Al₂O₃，磨料粒度為300微米，噴砂機(jī)噴嘴壓力為0.3MPa。噴射角度為45°掠射，噴嘴與鈦板表面距離保持在1.5 cm左右，粗化時(shí)間15s。噴砂后先用大量自來(lái)水沖洗再用去離子水清洗，以除去表面殘留的砂粒和金屬屑。

4、多弧離子鍍的制備過(guò)程為：膜層沉積前，首先通入氬氣，施加脈沖偏壓輝光放電轟擊鈦合金合金表面以去除污物。具體參數(shù)為：電弧電流80A，偏壓-800V，通氬氣真空度：0.2Pa。本底真空度:4×10^-3MPa，占空比10％，加熱200度。轟擊時(shí)間：3分鐘。鍍膜過(guò)程工藝參數(shù):偏壓-20V，占空比40％，鍍膜時(shí)間：2小時(shí)(膜厚20微米)。

5、微弧氧化具體過(guò)程為，將具有純鋁鍍層的鈦合金試樣放入微弧氧化電解液中，采用交流脈沖方式進(jìn)行微弧氧化；微弧氧化電解液為：氫氧化鈉3g/L，硅酸鈉5g/L，硼酸鈉2g/L，磷酸鈉10g/L，草酸2g/L，其余為水；工藝參數(shù)：脈沖頻率為1000Hz，正向電流密度為10A/dm²，反向電流密度5A/dm²，正向電壓450V，負(fù)向電壓120V，溫度為20～50℃，占空比60％，氧化時(shí)間為30min。

由本實(shí)施例獲得的梯度復(fù)合陶瓷涂層體系的結(jié)合強(qiáng)度大于30MPa，表面維氏硬度最大可達(dá)1200HV，耐中性鹽霧試驗(yàn)達(dá)1500小時(shí)以上，摩擦系數(shù)為0.25，磨損量為0.5g。