二氧化钛涂层手艺 在铝合金材料外面 的利用

1. 媒介

铝及其合金材料具有重量轻、强度年夜 、加工利便的特征 ，在现今 工业范畴 具有普遍 的利用。然则 因为 铝自己 比力活跃 的化学特征 ，其在利用中经常 面对 受情况 影响快速侵蚀 进而掉 效的问题。是以 ，对铝及其合金进行概况处置惩罚 ，从而隔断基材与情况 ，对 提高其耐侵蚀 能力很是主要 。铝及其合金在各范畴 利用的深切 ，对 耐侵蚀 性涂层自己 也提出了各类 更高的要求，例如更强的耐侵蚀 能力、耐磨性、表不雅 的平均 性及耐温性等等。

铝氧化手艺 （阳极氧化、硬质阳极氧化、微弧氧化等）为铝及其合金的耐侵蚀 护卫供应 了一种选择，然则 铝氧化手艺 在一些特定利用方面的特征 仍然 不克不及 使人 惬心。与此同时，传统手艺 的处置惩罚 时候 较长，成为影响产率的较年夜 瓶颈，例如硬质阳极氧化，30微米厚度的氧化膜年夜 约需要40~60分钟的处置惩罚 时候 。为了顺应 业界更高机能 和更快处置惩罚 速度的需求，寻觅 一种可以或许 替换 传统铝氧化的新手艺 具有积极深远的意义。

2. 手艺 道理

二氧化钛具有不乱 的化学特征 ，不容易 与酸碱发生回响反映 ，是以 它有但愿作为涂层材料，到达 隔断铝基材与侵蚀 脾气 况 的结果 。

汉高的ECC手艺 利用 含钛的处置惩罚 液，待涂覆工件作为阳极，不介入 回响反映 的惰性金属板作为阴极，在通电的前提 下完成对铝及各类 铝合金基材的涂覆。在ECC的处置惩罚 进程 中，通电后溶液中的氧被高压等离子化，发生 的等离子体与溶液中的钛连系 ，构成 二氧化钛沉积在工件概况。等离子体的微不雅 温度高达上万度，在钛与铝之间能构成 Ti-O-Al的付与 了二氧化钛极好的基材结协力 。

O*+[Ti]→TiO2

图1 ECC处置惩罚 进程 道理

ECC的处置惩罚 流程简单，一般不需要酸洗/表调流程。全流程处置惩罚 时候 约15分钟，个中 ECC的时候 约3~5分钟。比拟 传统的铝氧化手艺 ，ECC年夜 年夜 下降 了工艺流程和处置惩罚 时候 ，提高了出产效力 。

图2 ECC处置惩罚 流程

3. ECC涂层的机能 和利用

3.1 根基 特征

经由过程 扫描电子显微镜可以清晰 的看到，ECC涂层的概况为多孔构造 构造 。行使 三维激光扫描显微镜对概况描述进行成像，可以获得 概况粗拙 度，经软件阐发ECC的平均粗拙 度约为0.8?m。经由过程 微不雅 硬度仪测试，ECC涂层的微不雅 硬度为600~1200Hv。

图3 ECC概况形态

3.2 机能 测试

针对特定利用情况 ，ECC涂层进行了分歧 机能 测试。

（1）涂层附出力 及耐冷热冲击能力

ECC涂覆的样板在600°C加温84小时，随后立刻 放入5°C的水中敏捷 冷却，再依照 GB/T 9286的划定 划格，划格间距为1mm。划格后按年夜 于GB/T1732中划定 的10N冲击尺度 进行实行 。在基板冲击破碎的情况下，ECC涂层无开裂或脱落；将粘出力 年夜 于10N/25mm的3M胶带笼盖 在划格冲击后的图层上，按压以解除空气，再垂直于涂层概况快速拉起胶带，ECC涂层无开裂或脱落。

图4 耐冷热冲击及涂层附出力 实行 成效

（2）T弯实验

利用 T型曲折 仪来测试涂层的T型曲折 机能 ，搜检 涂层有没有 开裂或脱落。经测试，ECC涂层在分歧 基材上可到达 1~2T。

（3）耐磨性测试

利用 A2024和A6061基材，依照 泰氏挺度测试尺度 ，常见的涂层进行耐磨性实验 ，测试利用 CS-10轮。经由 测试，ECC涂层的耐磨机能 优于硬质阳极氧化。

图5 泰氏挺度测试成效

（4）中性盐雾实验

参照GB/T 10125-1997的划定 进行实验 ，实验 利用 分歧 基材并进行ECC涂覆。实验 前，测试板均划线穿透ECC膜层，实验 后检测基板整体及划线处的扩蚀情况。

表1. ECC在分歧 基材上中性盐雾（NSST）测试成效

（5）海水侵蚀 测试

铝工件在ECC处置惩罚 后，喷涂面漆并做划痕处置惩罚 ；测试利用 传统的六价铬钝化工艺作为对照，在钝化后喷涂底漆和面漆也做划痕处置惩罚 。两个工件在涂覆终了 后，淹没 在海水中六个月时候 ，然后掏出 评价侵蚀 情况。ECC处置惩罚 的工件未呈现侵蚀 ，而铬钝化的工件起泡严重，扩蚀显着 。

图6 六个月海水侵蚀 测试成效 （左：铬钝化+底漆+面漆；右：ECC+面漆）

（6）极端侵蚀 情况 测试

针对某些特定的极端侵蚀 情况 ，ECC可以经由过程 封孔的方式 提高其耐侵蚀 能力。汉高研发了一系列封孔剂，顺应 分歧 的情况 要求。以下为一系列尺度 或非标耐蚀性测试方式 及成效。

表2 极端侵蚀 情况 测试成效

（7）磨擦 学特征 测试

利用 Pin-on-disk方式 对ECC在无润滑剂情况下的磨擦 学特征 进行了研究，类金刚石石墨（DLC）涂层也进行了对照测试，DLC涂层具有耐磨和 低磨擦 系数的特征 ，普遍 利用在高端发念头 中。因为 常见的DLC涂层经由 了抛光处置惩罚 ，是以 ECC分为抛光和未抛光两组。

测试成效注解 ，在粗拙 度接近的情况下，ECC涂层在干磨擦 状况 下的磨擦 系数略低于DLC涂层。

表3 ECC与DLC涂层在无润滑剂前提 下磨擦 系数比力

利用 Cameron-Plint方式 对ECC在加温有润滑剂前提 下的磨擦 学特征 进行了研究，与前面的测试一样，DLC涂层仍然 作为参照。测试成效注解 ，ECC涂层在湿磨擦 的状况 下远低于DLC涂层，并且 在分歧 压力负载情况下，ECC涂层磨擦 系数的转变 也更小。

图7 ECC与DLC涂层在有润滑剂加温前提 下磨擦 系数比力

4. 结论

本文介绍了一种利用在铝及各类 铝合金概况的基于二氧化钛的涂层。因为 二氧化钛本身 的化学特征 ，这类 涂层的耐侵蚀 能力强，在侵蚀 脾气 况 下可觉得基材供应 精良的护卫。测试注解 ，该涂层还具有优良 的耐温性、耐磨性和极低的磨擦 系数的特征 ，是一种高机能 、环保的概况处置惩罚 手艺 ，在工业上具有广漠的利用前景。

ECC手艺 的焦点 是经由过程 特定电流波形将溶液中的氧等离子化，生成的氧等离子体与溶液中的钛离子连系 生成二氧化钛，并由化学键与铝基材连系 。因为 二氧化钛本身 的化学不乱 性，ECC涂层可觉得铝及其合金供应 极好的耐侵蚀 护卫。在中性侵蚀 前提 下（NSST），ECC的耐侵蚀 能力约为现有铝氧化手艺 （阳极氧化、硬质阳极氧化、微弧氧化等）的200~500%。在极端情况 下，经由过程 封孔的方式可以提高ECC的耐侵蚀 能力。针对分歧 情况 ，我们研发了一系列封孔剂，可以知足 利用 需求。

ECC涂层与基材之间经由过程 化学键毗连，是以 其具有很是优良 的结协力 和抗温度冲击能力，在猛烈 温度转变 和力学冲击的情况下，膜层不会剥落。在描述复杂或 锋利的工件概况经由过程 ECC手艺 可以平均 成膜。

因为 ECC涂层在高硬度的同时也具有 极好的柔韧性，其本身 耐磨性强，这已在泰氏挺度实验 中获得 了验证。与此同时，在分歧 前提 下的磨擦 学还测试注解 ，ECC涂层的磨擦 系数很低，乃至 优于今朝 利用 在高端发念头 上的涂层材料。是以 ECC在有磨擦 概况的工件上具有 普遍 的利用前景。