不同表面处理工艺对Ti-6A1—4V钛合金漆层结合力和电偶腐蚀性能影响.pdf

材料工程／２０１３年１期—不同表面处理工艺对Ｔｉ一６Ａ１４Ｖ钛合金漆层结合力和电偶腐蚀性能影响ＥｆｆｅｃｔｏｆＤｉｆｆｅｒｅｎｔＳｕｒｆａｃｅＴｒｅａｔｍｅｎｔｓｏｎＰａｉｎｔｉｎｇＡｄｈｅｓｉｏｎａｎｄＧａｌｖａｎｉｃＣｏｒｒｏｓｉｏｎＢｅｈａｖｉｏｒ—ｏｆＴｉｔａｎｉｕｍＡｌｌｏｙＴｉ一６Ａ１４Ｖ吴松林，刘明辉。，易俊兰，陈洁，杨勇进，王志申。（１上海飞机制造有限公司，上海２００４３６；２北京航空材料研究院，北京１０００９５）———ＷＵＳｏｎｇｌｉｎ，ＬＩＵＭｉｎｇｈｕｉ。，ＹＩＪｕｎｌａｎ，ＣＨＥＮＪｉｅ，——ＹＡＮＧＹｏｎｇｊｉｎ，ＷＡＮＧＺｈｉｓｈｅｎ（１ＳｈａｎｇｈａｉＡｉｒｃｒａｆｔＭａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇＣｏ．，Ｌｔｄ．，Ｓｈａｎｇｈａｉ２００４３６，Ｃｈｉｎａ；２ＢｅｉｊｉｎｇＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＡｅｒｏｎａｕｔｉｃａｌＭａｔｅｒｉａｌｓ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００９５，Ｃｈｉｎａ）摘要：对比研究了经不同表面处理工艺（脉冲阳极氧化、直流阳极氧化、酸洗钝化）处理后的钛合金表面的漆层结合力及其与经铬酸阳极氧化处理的２０２４铝合金组成的电偶对的电偶腐蚀性能。结果表明：脉冲阳极氧化处理的钛合金表面呈明显的多孔结构，有效地提升了基体与漆层的结合力，同时钛合金表面的阳极氧化膜层还可有效降低与其对接的铝合金材料的电偶腐蚀倾向。在综合性能方面这种新型的脉冲阳极氧化工艺优于传统直流阳极氧化和酸洗钝化工艺。关键词：Ｔｉ一６Ａｌ４Ｖ钛合金；表面处理；漆层结合力；电偶腐蚀—ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００１４３８１．２０１３．０１．００２中图分类号：ＴＧ１７文献标识码：Ａ——文章编号：１００１４３８１（２０１３）０１０００６０６Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅｅｆｆｅｃｔｏｆｄｉｆｆｅｒｅｎｔｓｕｒｆａｃｅｔｒｅａｔｍｅｎｔｓ（ｐｕｌｓｅｃｕｒｒｅｎｔａｎｏｄｉｚｉｎｇ，ｄｉｒｅｃｔｃｕｒｒｅｎｔａｎｏｄｉｚｉｎｇａｎｄａｃｉｄｐｉｃｋｌｉｎｇｐａｓｓｉｖａｔｉｎｇ）ｏｎｐａｉｎｔｉｎｇａｄｈｅｓｉｏｎａｎｄｇａｌｖａｎｉｃｃｏｒｒｏｓｉｏｎｂｅｈａｖｉｏｒｏｆｔｉｔａｎｉｕｍａｌｌｏｙ—Ｔｉ一６Ａ１４Ｖｃｏｕｐｌｅｄｗｉｔｈａｌｕｍｉｎｕｍａｌｌｏｙ２０２４ｔｒｅａｔｅｄｃｈｒｏｍｉｃａｃｉｄａｎｏｄｉｚｉｎｇｗａｓｓｔｕｄｉｅｄ．Ｒｅｓｕｌｔｏｆｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅａｎｄｔａｐｅａｄｈｅｓｉｏｎｔｅｓｔｓｓｈｏｗｓｐｏｒｏｕｓｆｉｌｍｏｎｔｈｅｓｕｒｆａｃｅｏｆｔｉｔａｎｉｕｍａｌｌｏｙｔｒｅａｔｅｄｂｙｐｕｌｓｅｃｕｒｒｅｎｔａｎｏｄｉｚｉｎｇｃａｎｅｆｆｅｃｔｉｖｅｌｙｉｍｐｒｏｖｅｉｔｓｐａｉｎｔｉｎｇａｄｈｅｓｉｏｎ．Ｉｔｗａｓｄｅｍｏｎｓｔｒａｔｅｄｂｙｇａｌｖａｎｉｃ—ｃｏｒｒｏｓｉｏｎｔｅｓｔｔｈａｔａｎｏｄｉｚｅｄｆｉｌｍｓｏｎｔｉｔａｎｉｕｍａｌｌｏｙｃａｎｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙｒｅｄｕｃｅｔｈｅｓｕｓｃｅｐｔｉｂｉｌｉｔｙｏｆｇａｌｖａｎｉｃｃｏｒｒｏｓｉｏｎｂｅｔｗｅｅｎｔｉｔａｎｉｕｍａｌｌｏｙａｎｄａｌｕｍｉｎｕｍａｌｌｏｙ．Ｐｕｌｓｅｃｕｒｒｅｎｔａｎｏｄｉｚｉｎｇｐｒｏｃｅｓｓｓｈｏｗｓ—ｂｅｔｔｅｒｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｔｈａｎｄｉｒｅｃｔｃｕｒｒｅｎｔａｎｏｄｉｚｉｎｇａｎｄａｃｉｄｐｉｃｋｌｉｎｇｐａｓｓｉｖａｔｉｎｇｉｎａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｂｙｔｈｅｒｅｓｕｉｔｓｏｆｔｈｅｓｅｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ．—Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｔｉｔａｎｉｕｍａｌｌｏｙＴｉ６Ａ１４Ｖ；ｓｕｒｆａｃｅｔｒｅａｔｍｅｎｔ；ｐａｉｎｔｉｎｇａｄｈｅｓｉｏｎ；ｇａｌｖａｎｉｃｃｏｒｒｏｓｉｏｎ钛及钛合金由于密度小、比强度高、耐腐蚀性好以及资源丰富等优点，已经成为航空工业中重要的’结构材料之一，得到了越来越广泛的应用口。但钛及钛合金还存在一些固有的缺陷，如硬度较低、易磨损、导热导电性不好等缺点，而且钛合金腐蚀电位较正，偶接时容易使电位较负的金属产生电偶腐蚀，加速电位较负金属的腐蚀速率。一般情况下，钛及钛合金表面生成一层致密氧化膜能起到防护作用，但是如果氧化膜受到损伤（如划伤等）或发生缝隙腐蚀，则其性能会明显下降，为进一步提高钛及钛合金的使用特性，通常需要对钛及钛合金材料进行…表面处理］。在航空领域中，钛合金主要应用于蒙皮、大梁、翼肋、隔框、紧固件、喷气管等引。传统情况下，钛合金只是经简单的酸洗钝化等工艺处理后喷涂漆层，便应用于飞机装配。但是实践证明，在一定的温度和使用时间后，钛合金表面存在严重的掉漆倾向，影响了飞机的整体外形美观，且裸露的钛合金基体如与其他金属材料接触，使得与其接触的金属材料存在着电偶腐蚀的隐患。—不同表面处理工艺对Ｔｉ６Ａ１４Ｖ钛合金漆层结合力和电偶腐蚀性能影响１１铝合金基体发生一定程度的腐蚀，经２０ｈ电偶腐蚀测试后，平均电偶腐蚀电流相对其他两种工艺要大，与其对接的铝合金基体上存在较明显的腐蚀。３结论（１）经不同表面处理工艺处理后的钛合金漆层结合力结果：钛合金脉冲阳极氧化＞钛合金酸洗钝化＞钛合金直流阳极氧化。（２）电偶腐蚀测试及微观形貌表明，与铬酸阳极氧化处理铝合金对接的电偶对中，防电偶腐蚀能力优先顺序；直流阳极氧化处理后的钛合金＞脉冲阳极氧化处理后的钛合金＞酸洗钝化处理后的钛合金。（３）经脉冲阳极氧化处理产生的均匀多孔立体膜层结构可有效提升钛合金的漆层结合力，且脉冲阳极化膜内部的致密层也可显著降低钛合金与铝合金（经铬酸阳极化处理）偶接时的电偶电流密度。与其他两种工艺相比，脉冲阳极氧化工艺处理能同时提升钛合金的漆层结合力和防电偶腐蚀性能。直流阳极氧化工艺处理对提升漆层结合力无明显改善，酸洗钝化工艺虽可提升防电偶腐蚀性能，但未能达到最好的防护水平。参考文献［１］［２］［３］［４］Ｅ５］［６］彭艳萍，曾凡昌ｔ王俊杰，等．国外航空钛合金的发展应用及其特点分析［Ｊ］．材料工程，１９９０，（１０）：３６．—ＰＥＮＧＶＰ，ＺＥＮＦＣ，ＷＡＮＧＪＪ，ｅｔａ１．Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ，ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎａｎｄｆｅａｔｕｒｅｏｆｔｉｔａｎｉｕｍａｌｌｏｙｓｉｎｆｏｒｅｉｇｎａｖｉａｔｉｏｎｉｎｄｕｓｔｒｙＥＪ］．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＭａｔｅｒｉａｌｓＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，１９９９，（１Ｏ）；３６．郭敏，彭乔．钛的应用开发和腐蚀研究［Ｊ］四川化工，２０００，６—（３）：２８３１．ＧＵＯＭ，ＰＥＮＧＱ．ＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔａｎｄｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎＱｎｃｏｒｒｏｓｉｏｎｏｆｔｉｔａｎｉｕｍ［Ｊ］．ＳｉｃｈｕａｎＣｈｅｍｉｃａｌｌｎｄｕｓｔｒｙ。２０００，６—（３）：２８３１．ＩＩＵＪＨ，ＹＩＪＩ，Ｉ．ＩＳＭ，ｅｔａ１．Ｆａｂｒｉｃａｔｉｏｎａｎｄｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚａｔｉｏｎ—ｏｆａｎｏｄｉｃｏｘｉｄｅｆｉｌｍｓｏｎａＴｉ一１ＯＶ一２Ｆｅ一３ＡＩｔｉｔａｎｉｕｍａ！］ｏｙＵＪ］ＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌＪｏｕｒｎａｌｏｆＭｉｎｅｒａｌｓＭｅｔａｌｌｕｒｇｙａｎｄＭａｔｅｒｉａ！ｓ，２００９，１６（１）：９６１００．沈文雁，徐福源．ＴＩ＿１５－３钛合金电偶腐蚀与防护研究［ｊ］．表面技—术，１９９７，２６（１）：２０２２．ＳＨＥＮＷＹ，ＸＵＦＹ．Ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎｏｎｇａｌｖａｎｉｃｃｏｒｒｏｓｉｏｎａｎｄ——ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎｂｅｈａｖｉｏｒｏｆｔｉｔａｎｉｕｍａｌｌｏｙＴｉ一１５３ＥＪ］．ＳｕｒｆａｃｅＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，１９９７，２６（１）：２Ｏ一２２．刘双梅，刘道新，樊国强．ＴＡ７钛合金／耐热不锈钢电偶腐蚀敏感—性研究Ｉ－ｊ］．材料工程，２０００，（１）：１７３ｏ．ＬＩＵＳＭ。ＬＩＵＤＸ，ＦＡＮＧＱ．Ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎｏｎｇａｌｖａｎｉｃｃｏｒｒｏｓｉｏｎ—ｓｕｓｃｅｐｔｉｂｉｌｉｔｙｏｆｈｅａｔｒｅｓｓｔａｎｔｓｔａｉｎｌｅｓｓｓｔｅｅｌ，ｃｏｎｔａｃｔｅｄｗｉｔｈＴＡ７ａｌｌｏｙ—［Ｊ］．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＭａｔｅｒｉａｌｓＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，２０００，（１）：１７３０．ＪＯＨＡＮＰ，ＭＯＩＳＴＥＲＡ，ＲＯＡＲＲ，ｅｔａ１．Ｓｈｏｕｌｄｔｈｅｇａｌｖａｎｉｃｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎｏｆｔｉｔａｎｉｕｍａｎｄｓｔａｉｎｌｅｓｓｓｔｅｅｌｓｕｒｇｉｃａｌｉｍｐｌａｎｔｓｂｅａｖｏｉｄｅｄ［Ｊ］．ＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌＪｏｕｒｎａｌｏｆｔｈｅＣａｒｅｏｆｔｈｅＩｎｊｕｒｅｄ，—２００８，３９：１６１１６９．［７］蔡健平，刘明辉，张晓云．钛合金脉冲阳极氧化膜抗电偶腐蚀性能—及机理［Ｊ］．材料保护，２００９，４２（３）：１５１７．ＣＡＩＪＰ，ＩＩＵＭＨ，ＺＨＡＮＧＸＹ．Ｍｅｃｈａｎｉｓｍｆｏｒｐｕｌｓｅｄａｎｏｄｉｚｉｎｇ—ｏｆｔｉｔａｎｉｕｍａｌｌｏｙａｎｄｒｅｓｉｓｔａｎｃｅｏｆｔｈｅａｎｏｄｉｚｉｎｇｃｏａｔｉｎｇｔｏｇａｌｖａｎｉｃｃｏｒｒｏｓｉｏｎ［Ｊ］．ＭａｔｅｒｉａｌｓＰｒｏｔｅｃｔｉｏｎ，２００９，４２（３）：１５１７．［８］刘建华，吴昊，李松梅，等．表面处理对ＴＣ２钛合金电偶腐蚀的影响ＥＪ］．腐蚀科学与防护技术，２００３，１５（１）：１３１７．ＬＩＵＪＨ，ＷＵＨ，ＩＩＳＭ，ｅｔａ１．ＥｆｆｅｃｔｏｆｓｕｒｆａｃｅｔｒｅａｔｍｅｎｔｓｏｎｇａｌｖａｎｉｃｃｏｒｒｏｓｉｏｎｂｅｈａｖｉｏｒｏｆｔｉｔａｎｉｕｍａｌｌｏｙＴＣ２ｃｏｕｐｌｅｄｗｉｔｈａｌｕｍｉｎｕｍａｌｌｏｙｓａｎｄｓｔｅｅｌｓ［Ｊ］．ＣｏｒｒｏｓｉｏｎＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＰｒｏｔｅｃｔｉｏｎＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，２００３，１５（１）：１３１７．Ｅ９］刘建华，易俊兰，李松梅，等．不同镀层的３０ＣｒＭｎＳｉＡ钢／ＴＡ１５—钛合金电偶腐蚀行为［Ｊ］．腐蚀与防护，２００７，２８（７）：１６．ＬＩＵＪＨ，ＹＩＪＬ，ＬＩＳＭ，ｅｔａ１．Ｇａｌｖａｎｉｃｃｏｒｒｏｓｉｏｎｂｅｈａｖｉｏｒｏｆ—ｈｉｇｈｓｔｒｅｎｇｔｈｓｔｅｅｌ３０ＣｒＭｎＳｉＡｗｉｔｈｄｉｆｆｅｒｅｎｔｅｌｅｃｔｒｏｐｌａｔｉｎｇｓＣＯＵｐｉｅｄｗｉｔｈｔｉｔａｎｉｕｍａｌｌｏｙＴＡ１５［Ｊ］．ＣｏｒｒｏｓｉｏｎａｎｄＰｒｏｔｅｃｔｉｏｎ，—２００７，２８（７）：１６．［１Ｏ］张晓云，孙志华，汤智慧，等．ＴＡ１５钛合金与铝合金和结构钢接—触腐蚀与防护研究ＥＪ］．材料工程，２００４，（２）：２６３１．—ＺＨＡＮＧＸＹ，ＳＵＮＺＨ，ＴＡＮＧＺＨ．ＳｔｕｄｙｏｎｇａｌｖａｎｉｃｃｏｒｒｏｓｉｏｎａｎｄｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎｂｅｔｗｅｅｎＴＡ１５ｔｉｔａｎｉｕｍａｌｌｏｙａｎｄａｌｕｍｉｎｕｍａｌｌｏｙｓｏｒｓｔｒｕｃｔｕｒａｌｓｔｅｅｌｓ［Ｊ］．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＭａｔｅｒｉａｌｓＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，—２００４，（２）：２６３１．［１１］屠振密，李宁，朱永明．钛及钛合金表面处理技术和应用［Ｍ］．北京：国防工业出版社，２Ｏ１Ｏ．［１２］李兴无，沙爱学，张旺峰，等．ＴＡ１５合金及其在飞机结构中的应用前景［Ｊ］．钛工业进展，２００３，２０（４）：９０～９４．ＬＩＸＷ．ＳＨＡＡＸ，ＺＨＡＮＧＷＦ，ｅｔａ１．ＴＡ１５ｔｉｔａｎｉｕｍａｌｌｏｙａｎｄｉｔｓａｐｐｌｙｉｎｇｐｒｏｓｐｅｃｔｓｏｎａｉｒｆｒａｍｅ［Ｊ］．Ｔｉｔａｎｉｕｍｌｎｄｕｓｔｒｙ—Ｐｒｏｇｒｅｓｓ，２００３，２Ｏ（４）：９０９４．Ｅ１３］路纲，张翥，惠松骁，等．ＴＨ８高温高强钛合金研制［Ｊ］．稀有金属，２００２，２６（４）：２７１２７６．ＩＵＧ，ＺＨＡＮＧＺ，ＨＵＩＳＸ，ｅｔａ１．Ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎａｎｄｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ０ｆＴｉ一１８ｈｉｇｈｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅａｎｄｈｉｇｈｓｔｒｅｎｇｔｈｔｉｔａｎｉｕｍａｌｌｏｙ［Ｊ］．［１４］［１５］—ＣｈｉｎｅｓｅＪｏｕｒｎａｌｏｆＲａｒｅＭｅｔａｌｓ，２００２，２６（４）：２７１２７６．张晓云，汤智慧，孙志华，等．钛合金的电偶腐蚀与防护［Ｊ］．材料工程，２０１０，（１１）：７４７８．ＺＨＡＮＧＸＹ，ＴＡＮＧＺＨ，ＳＵＮＺＨ，ｅｔａ１．Ｇａｌｖａｎｉｃｃｏｒｒｏｓｉｏｎａｎｄｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎｂｅｔｗｅｅｎｔｉｔａｎｉｕｍａｌｌｏｙａｎｄｏｔｈｅｒｍａｔｅｒｉａｌｓ［Ｊ］．—ＪｏｕｒｎａｌｏｆＭａｔｅｒｉａｌｓＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，２０１０，（１１）：７４７８．张晓云，赵胜华，汤智慧，等．表面处理对ＴＣ２１钛合金与铝合金和钢电偶腐蚀行为的影响口］．材料工程，２００６，（１２）：４０４５．ＺＨＡＮＧＸＹ，ＺＨＡＯＳＨ，ＴＡＮＧＺＨ，ｅｔａ１．ＥｆｆｅｃｔｏｆｓｕｒｆａｃｅｔｒｅａｔｍｅｎｔｏｎｇａｌｖａｎｉｃｃｏｒｒｏｓｉｏｎｂｅｔｗｅｅｎＴＣ２１ｔｉｔａｎｉｕｍａｌｌｏｙａｎｄ—ａｌｕｍｉｎｉｕｍａｌｌｏｙｓａｎｄｓｔｅｅｌｓＥＪ］．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＭａｔｅｒｉａｌｓＥｎｇｉｎｅｅｒ—ｉｎｇ，２００６，（１２）：４０４５．——收稿日期；２０１２－０２２３；修订日期：２０１２－０４１６作者简介；吴松林（１９８４一），男，硕士，主要从事飞机材料表面防护相关工艺研究，联系地址；上海市场中路３１１５号上海飞机制造有限公司—（２００４３６），Ｅｍａｉ１１ｗｕｓｏｎｇｌｉｎ＠ｃｏｍａｅ．ｃｃ