TC4钛合金表面羟基乙叉二膦酸体系环保型化学转化膜性能

摘要

[目的]研究一种以羟基乙叉二膦酸（HEDP）为成膜物质的环保型化学转化膜，旨在提高TC4钛合金表面漆膜的附着力及其与其他金属偶接时的耐电偶腐蚀性能。[方法]采用不同浓度HEDP为主成膜剂的体系，于温度70°C下对TC4钛合金化学转化处理5 min，在其表面制得有机膦酸盐膜层。采用扫描电镜（SEM）、X射线衍射仪（XRD）、能谱仪（EDS）、三维形貌测量仪、傅里叶变换红外光谱仪（FT-IR）及电化学工作站，分析了膜层的微观形貌、物相组成、表面粗糙度、化学成分、附着力、致密性及耐电偶腐蚀性能。[结果]当转化液中HEDP质量浓度为300 g/L时，所得转化经膜平整致密，膜电阻为8.70×10～3Ω.cm²，表面粗糙度较低（Sa为1 564.89 nm）。该转化膜与聚氨酯涂层（PU）之间的附着力高达20.67 MPa，相较于未处理的TC4钛合金基体提升了190%，这归因于膜层表面大量的氢键结合位点与微裂纹结构提供的机械互锁协同作用。膜层主要由Ti–HEDP、TiO₂、TiOF₂和TiF₃组成。此时，TC4与304不锈钢间的电偶电流密度低至0.011μA/cm²，电偶腐蚀等级为A级，属于可忽略腐蚀。[结论]HEDP转化膜能够同时显著提升TC4钛合金表面有机涂层的附着力及降低其与异种金属偶接时的电偶腐蚀倾向，可作为钛合金表面预处理中间层或功能涂层，具有良好的应用前景。

关键词

钛合金 / 化学转化 / 羟基乙叉二膦酸 / 附着力 / 电偶腐蚀