微弧氧化是一种能在合金表面制备出硬度高、耐蚀性好膜层的表面处理工艺,能改善材料表面的耐蚀性及耐磨性。微弧氧化成膜过程中,合金基体会和电解液发生复杂的化学、等离子反应,所以电解液成分的变化对最终膜层的结构及性能有着显著的影响。因此,通过调整电解液成分有望改善微弧氧化膜层的结构及性能。为改善微弧氧化膜层的耐蚀性及力学性能,向电解液中添加TiO2纳米粒子后对2297铝锂合金进行了微弧氧化。利用 SEM、XRD、EDS、辉光放电表征技术及电化学测试技术,分析了 TiO2 纳米粒子对微弧氧化膜结构、力学性能及耐蚀性的影响。结果表明:添加 TiO2 纳米粒子后,微弧氧化膜层变得平坦致密。随着TiO2纳米粒子添加量的提高,膜层表面放电通道的孔径逐渐减小,数量逐渐增多。TiO2纳米粒子会抑制熔融 Al2O3 与电解液中 SiO32-的接触,所以膜层中Si元素的含量随TiO2纳米粒子添加量的增加而逐渐下降(原子数分数从初始的 10.27%降到了3.10%)。显微硬度测试结果表明,TiO2 纳米粒子的引入增加了膜层的致密度及平整度,所以膜层的硬度得到了提升(添加1g/LTiO2 纳米粒子后硬度提高了15%)。电化学测试结果显示,当其它微弧氧化条件相同时,TiO2纳米粒子的适量添加会提升膜层的耐蚀性,但过量添加由于膜层放电通道数量的增多等而导致其耐蚀性下降。

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