钛镍形状记忆合金电化学抛光的研究.pdf

摘要摘要币626j弋q庐,以于表商状态对钛镍合金性能具有重要影响,近年来表面改性研究成为人们笑往的热点,其中电化学抛)匕以其特有的优点越来越受到重视。但出于商业竞争的需要,有关钛镍合金电化学抛光的具体工艺规范、电化学机理方面的研究还未见公开报道,可适用于钛镍合金的电化学抛光工艺、电化学机理等一系列技术及理论瓶颈仍在很大程度卜制约着钛镍合金电化学抛光工艺的应用推厂—r本文对钛镍合金电化学抛光工艺作了初步的探索,研究了钛镍合金在有机体系溶液中的电化学反应机理,并在此基础上对比分析了不同的表面处理对钛镍合金性能的影响。判断电化学抛光效果的好坏一般以表面质量的变化为依据,主要是通过两个定量指标,即表面粗糙度和表面光泽度来衡量,但两个指标往往会出现不一致的趋势,给最终表面质量的评判带来了一定的难度。为使材料表面有个统~的、相对全面的定量评价标准,本文首次提出了相对表面光整度(R.,)这一新的表面质量综合评价指标。/相对表面光整度Rir(a,b)2I.、,原始表面粗糙度一最终表面粗糙度,、,原始表面光泽度一最终表面光泽度原始表面粗糙度原始表面光泽度式中,a,b为加权系数(非负)且a+b=1,其值视所研究的表面侧重于表丽孝H糙度与表而光泽度的程度大小而定,本文取a=b=。]万相对表面光整度(Ri,)的物理意义在于:材料的表面状态改变后,若相对表面光整度为正,则材料的表面质量提高,数值越大则表面质量提高程度越大:反之,若相对表面光整度为负,则材料的表面质量F降,数值越负则表面质量下降程度越大。俞金最终表匝质量的评价可以以相对表面光整度为基础,结合表而粗糙度和表面光泽度综合考虑。对八种成分的电化学抛光液的研究结果表明,甲醇一高***酸体系、氨磺酸一甲酰氨体系及甲醇一硫酸体系具有相对较好的抛光效果,有可能适用于钛镍合金。在此基础上,运用正交试验法,应用L9(34)IF交表对上述三种电化学抛光溶液作了详细研究。/结果表明:采用甲醇一高***酸体系可取得较女了的抛光效果。影响钛镍合金电化学抛光:茛【斫质量的四个因素按主次排列为:溶液组成、温度、电流密度和时问。其最佳水平组合为:AsBiC2Dz,即采用甲醇一高***酸体系、温度10oC、时间45秒、l2。在此水平组合下,钛镍试样抛光后的表面粗糙度为117nm,反利率为5317%。]一/我们选择甲醇一高***酸体系作进一步的研究,通过加入添加剂以期能提高电化学抛光后的表面性能。侯验结果表明,加入添加剂后的甲醇一高***酸体系可以获得较好的抛光效果(发明专利中报中)。采用该体系电化学抛光液、固定抛光时间为45秒时,影响钛镍合金电化学抛光表面质量的四个冈素按主次排列为:添加剂、电流密度、温度和阴阳极间距。其最佳水平组合为采用甲醇一高***酸体系,添加剂90ml/I、温度10oc、刚间45秒、、。在此水平组合F,钛镍试样抛光后的表面粗糙度为82nm,%。1《除了电化学抛光液外,影响钛镍合金电化学抛光的还有温度、电流密度、阴阳极问距及电化学抛光液的流动等诸多因素。从电化学抛光液温度对阳极金属电化学抛光过,j-.vl的影响看,试样的抛光速度与温度成正比,温度越高,反应速度越快,金属溶解幂越大,两者之间犬体符合高斯关系。抛光温度与表面粗糙度之间大体上均符合二次指数关系,抛光温度与表面反射率之问则符合Sigmoidal(反曲)关系。钛镍合金抛光电压与抛光电流密度之问大致符合二次指数规律,而抛光速度与电流密度之间则大体上遵循直线规律,即随着电流密度的提高,合金的抛光速度呈线性上升。合金抛光速度与抛光时间之间大体上遵循Sigmoidal(反曲)规律。首次运用循环伏安和极化曲线法研究了钛镍合金在有机体系中的电化学反应机理。附阳极极化曲线和Tafel曲线的研究表明,钛镍阳极在甲酰***一氨磺酸体系中的动力学参数为a:,b:,io:×10-8A/cm2,hi3:;在甲醇一高***酸体系中的动力学参数为a:,b:,io:×10-5A/cm2,邮:。循环伏安法和XPS研究表明,在本实验条件下,钛镍合金在甲酰***一氨磺酸体系和甲醇一高***酸体系中阳极反应为不可逆过程,为一步7电了的氧化过程,该阳极反应为:+,因N.]+在酸性溶液中极不稳定,故继而发生一还原过程:Ni3+十e—Ni2i_√钛镍合金电化学光整机理研究表明,钛镍合金的电化学抛光特性曲线与典型的电化学抛光特性曲线有显著不同,不存在稳定的电流平台区。当试样在低电位区抛光时,抛光速度为反应产物通过粘滞层的扩散速度所控制;而当试样在高电位区抛光时,则以蚀坑机制为主。在钛镍合金电化学抛光时,产生抛光效果的机理可分为二部分。比较羊H大