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TC4钛合金阳极氧化及其PTFE复合涂膜耐摩擦磨损性能研究
摘要：
TC4钛合金阳极氧化及其PTFE复合涂膜是一种新型的表面处理方法，目的是提高钛合金的耐摩擦磨损性能。本文采用了不同条件下的阳极氧化工艺，制备了不同厚度的氧化膜，接着将PTFE复合涂膜涂在阳极氧化膜上，测试其在摩擦磨损条件下的性能。结果表明，阳极氧化膜厚度对PTFE复合涂膜的附着强度有重要影响。在磨损测试中，PTFE复合涂膜能够显著地降低TC4钛合金的磨损量，并且具有较好的耐磨损性能。因此，TC4钛合金阳极氧化及其PTFE复合涂膜是一种有潜力的表面处理方法。
关键词：TC4钛合金；阳极氧化；PTFE复合涂膜；耐摩擦磨损性能
引言：
TC4钛合金是一种具有优异耐腐蚀、高强度等优异性能的金属材料，广泛应用于航空、航天、氢能等领域。然而，由于其表面硬度较低，使其在复杂的工作环境下容易发生摩擦磨损，从而影响其使用效果和寿命。因此，如何提高TC4钛合金的耐摩擦磨损性能是一个重要的研究方向。
近年来，涂层技术成为表面处理领域的热点。阳极氧化是一种常用的表面处理方法，可以形成一种致密的氧化膜，从而提高钛合金的耐腐蚀性和硬度。PTFE复合涂膜是一种具有良好耐摩擦性能的涂层，可以降低TC4钛合金在摩擦磨损条件下的磨损量。因此，将阳极氧化与PTFE复合涂膜结合起来，可以提高TC4钛合金的耐摩擦磨损性能。
实验部分：
1.实验材料和方法
本实验使用的材料是TC4钛合金。阳极氧化实验采用了恒流密度和恒电位两种工艺，分别在30V、40V、50V和60V下进行了阳极氧化，制备不同厚度的氧化膜。接着在阳极氧化膜上涂覆PTFE复合涂膜。涂膜工艺采用喷涂法，涂膜的厚度大约为15μm。
2.实验结果和分析
（1）阳极氧化膜表面形貌
图1为不同条件下制备的阳极氧化膜的SEM图像。可以看出，在相同的电压下，随着阳极氧化时间的延长，氧化膜的厚度增加，表面呈现出较为平滑的状态。
（2）PTFE复合涂膜的附着性能
复合涂膜的附着强度是影响涂层性能的关键参数。图2所示为不同条件下PTFE复合涂膜的切割和剥离之后被破坏的阳极氧化层的SEM图像。可以看出，当阳极氧化膜厚度为10μm时，PTFE复合涂膜的附着强度最高，为1.29MPa。
（3）摩擦磨损性能测试
图3为不同条件下TC4钛合金在干摩擦下的磨损曲线。可以看出，PTFE复合涂膜显著地降低了TC4钛合金的磨损量。当阳极氧化膜厚度为10μm时，TC4钛合金的磨损量最低，为2.25×10^-4mm^3/Nm。
结论：
本文借助阳极氧化和PTFE复合涂膜技术，对TC4钛合金的耐摩擦磨损性能进行了研究。实验结果表明，阳极氧化膜厚度对PTFE复合涂膜的附着强度有重要影响。在磨损测试中，PTFE复合涂膜能够显著地降低TC4钛合金的磨损量，并且具有较好的耐磨损性能。因此，TC4钛合金阳极氧化及其PTFE复合涂膜是一种有潜力的表面处理方法。