钛合金表面多孔陶瓷膜的制备及其性能研究(4)
（4）表面硬度
采用 HVS-1000Z型数显显微硬度计测试阳极氧化后钛合金表面硬度变化。
(5) 钛合金样品的摩擦学实验
分别使用本实验室自制销-盘摩擦试验机（高载荷在蒸馏水润滑条件下）和WTM-2E型可控气氛微型摩擦磨损试验仪（低载荷），对磨材料分别采用（超高分子量聚乙烯销子和氮化硅陶瓷球），测试阳极氧化后钛合金的摩擦学性能，分析不同电压和时间对钛合金表面耐磨性的影响。使用光学显微镜观察阳极氧化后样品的磨损表面形貌。
2 实验材料与方法
2.1 实验原料与实验仪器
本实验采用的钛合金为Ti6Al4V（TC4）棒材，直径为45mm，机加工成厚度为3.8mm钛盘。表2.1为Ti6Al4V主要成分（元素质量百分比）。表2.2和表2.3分别为主要的实验药品与实验仪器。
表2.1 钛合金（TC4）主要化学成分（元素百分比）
元素 主成分 杂质元素
Ti Al V Fe O C N H
含量 基 5.5-6.75 3.5-4.5 0.30 0.20 0.08 0.05 0.010
表2.2 实验试剂药品
药品名称 化学式 纯度 生产厂家
无水乙醇(AR) C2H6O 99.7% 南京化学试剂有限公司
去离子水 H2O 南京理工大学化工学院
氢氟酸(AR) HF ≥40% 国药集团化学试剂有限公司
硝酸(AR) HNO3 65%-68% 南京化学试剂有限公司
过氧化氢(AR) H2O2 ≥30% 西陇化工有限公司
磷酸(AR) H3PO4 85% 国药集团化学试剂有限公司
表2.3 主要实验仪器
仪器名称 型号 生产厂家
数显恒温水浴锅 HH-2 常州国华电器有限公司
精密增力电动搅拌器 JJ-1 常州国华电器有限公司
直流稳定电源 WYJ-150V20A 上海全力电源有限公司
超声波细胞粉碎机 XO-1200 南京先欧生物科技有限公司
分析天平 上海分析天平厂
销盘摩擦试验机 自制
2.2 钛合金表面阳极氧化方法
采用阳极氧化在钛合金（TC4）表面制备多孔氧化层的具体步骤如下：
1.预处理
(1)机械抛光
a．用280#、400#、600#金相砂纸对经机械加工的钛合金片依次进行打磨，直至无肉眼可见明显划痕，表面光滑呈现灰白色；
b. 在钛合金表面涂覆金刚石研磨膏，在金相抛光机上进行机械抛光，表面光滑呈镜面；
(2)除油去脂
流水清洗5min，放入丙酮浸泡10min，依次采用无水乙醇，去离子水超声清洗各5min，室温真空干燥备用；
(3)化学抛光
配置化学抛光液，其组分为HF：HNO3：H2O= 1：3：10（体积比），将钛合金样品放入上述抛光液浸蚀，并加以剧烈搅拌，浸蚀1min取出，去离子水超声清洗10min，室温真空干燥备用；
当抛光液的颜色从无色变成绿色时，应该重新配制抛光液。另外，预处理后试样，须尽快进行阳极氧化处理。以免试样暴露在空气中形成自然氧化膜，影响其在电解液里的阳极氧化过程。
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