純鈦雙輝等離子滲鉭的工藝及改性層耐蝕性能研究.pdf

1、工業(yè)純鈦比強(qiáng)度高和加工性能好,并對(duì)氧化性、中性、弱還原性介質(zhì)具有良好的耐腐蝕性能,因而被廣泛應(yīng)用于化工、冶金、醫(yī)療、造船等領(lǐng)域。但是純鈦在特定的環(huán)境下會(huì)發(fā)生局部腐蝕,在強(qiáng)還原性介質(zhì)中會(huì)發(fā)生嚴(yán)重的全面腐蝕,這些缺陷限制了其應(yīng)用。鉭(Ta)是稀有金屬中最好的耐蝕金屬材料,鉭加入鈦中可以顯著提高其耐蝕性,但鉭價(jià)格昂貴,人們一直尋求節(jié)約利用鉭的方法。表面改性處理是解決這一問(wèn)題的可行途徑。本課題提出采用雙層輝光等離子滲金屬技術(shù),在純鈦表面制備鉭改

2、性層,以期達(dá)到既節(jié)約利用鉭又能有效改善鈦的耐蝕性。
　　 為了獲得良好的鉭改性層并檢驗(yàn)其性能,本文首先進(jìn)行滲鉭的工藝研究,分析鉭改性層的成分、組織,然后測(cè)試了改性層的硬度、結(jié)合力以及耐磨性,并重點(diǎn)研究了鉭改性層在強(qiáng)還原酸中以及縫隙、沖刷條件下的耐腐蝕性能及其腐蝕機(jī)理。
　　 研究結(jié)果表明:雙輝等離子滲鉭的工藝參數(shù)為:源極電壓:900～950V,陰極電壓:300～400V,試樣溫度:850～900℃,保溫時(shí)間:3h,工作氣

3、壓:30～35Pa,極間距:15～20mm。在此條件下形成的鉭改性層有效厚度達(dá)15μm,鉭含量呈梯度分布。XRD衍射結(jié)果顯示,整個(gè)改性層由β-Ta和α-Ti組成。改性層與基體結(jié)合良好,結(jié)合力為60N。純鈦表面滲鉭后,其顯微硬度提高,耐磨性也明顯改善,摩擦系數(shù)和磨損率下降明顯。鉭改性層在強(qiáng)還原酸的整個(gè)濃度范圍內(nèi)的耐蝕性?xún)?yōu)良,最大腐蝕速度小于0.01mm/a,其耐腐蝕的因?yàn)槭歉男詫颖砻婺軌蛐纬芍旅芊€(wěn)定的氧化膜；改性層很好地改善了鈦的耐縫隙腐