鈦合金廣泛應(yīng)用于航空航天、化工及生物醫(yī)療領(lǐng)域，但是其硬度較低，抗磨減摩性能差，限制了其應(yīng)用，因此，利用表面改性技術(shù)改善鈦合金的表面性能備受關(guān)注。通常最常用的方法是進(jìn)行化學(xué)處理或化學(xué)氧化，來(lái)提高和改善基體與涂覆層的結(jié)合力以及表面的耐蝕性能。但是，化學(xué)氧化所得到的氧化膜層較薄，耐蝕性和耐久性較差。鈦合金表面的氧化膜使得在鈦上進(jìn)行化學(xué)鍍、電鍍難以實(shí)現(xiàn)。相比之下，微弧氧化處理目前普遍被認(rèn)為是最有前途的鈦合金表面處理方法。

 

表面氧化處理：離子注入與其它表面處理技術(shù)相比顯示了諸多優(yōu)點(diǎn)，與物理或化學(xué)氣相沉積相比，主要優(yōu)點(diǎn)在：①膜與基體結(jié)合好，抗機(jī)械、化學(xué)作用不剝落能力強(qiáng)；②注入過(guò)程不要求升高基體溫度，從而可保持工件幾何精度；③工藝重復(fù)性好等。許多研究者報(bào)道了氮離子注入對(duì)Ti6Al4V鈦合金表面成分、組織結(jié)構(gòu)、硬度及摩擦學(xué)性能有良好改善效果。TiC也是超硬相，故鈦合金經(jīng)離子注入碳也同樣可以強(qiáng)化鈦合金表面。但是由于等離子體基離子注入并非連續(xù)過(guò)程，施加每一負(fù)脈沖電位時(shí)，隨著脈沖電位由零下降至谷值，再回升至零，發(fā)生著濺射和注入兩個(gè)過(guò)程。如果等離子體中含有金屬或碳離子時(shí)，在脈沖電位為零時(shí)，在一定條件下還會(huì)在表面形成單一碳沉積層，在一定脈沖電壓（10~30kV）作用下，該單一碳層的結(jié)構(gòu)為類(lèi)金剛石碳（DLC）。從而可以獲得比注氮層摩擦系數(shù)更低，耐磨性更好的表面改性層。表面單一碳層經(jīng)實(shí)驗(yàn)確定其為DLC膜。經(jīng)這樣處理的鈦合金，表面硬度提高4倍，在同種材料構(gòu)成摩擦副，干摩擦條件下，摩擦系數(shù)由0·4下降至0·1,耐磨性較未離子注入的提高30倍以上。

 

涂層技術(shù)：涂層技術(shù)是改善鈦合金抗氧化性的有效方法。美國(guó)一家公司研究出一種改善鈦合金抗氧化性能的新方法，在鈦合金基體上加一種均勻的銅合金涂層。涂層所用的銅合金可從以下三種組成中選取一種：1·銅+7%鋁；2·銅+4·5%鋁；3·銅+5·5%鋁+3%硅。涂層是在基體溫度低于619℃的條件下進(jìn)行涂覆的。電鍍：在鈦合金表面鍍鎳、鍍硬鉻、鍍銀等。鍍銀目的是提高鈦合金的導(dǎo)電性和釬焊性。鈦合金基體上有一層致密的氧化物薄膜，電鍍不易進(jìn)行，所以電鍍前必須對(duì)鈦合金表面進(jìn)行預(yù)處理。

 

交流微弧氧化：微弧氧化（MAO）是一項(xiàng)在金屬表面生長(zhǎng)氧化物陶瓷膜的新技術(shù)。它從陽(yáng)極氧化發(fā)展而來(lái)，但它施加了幾百伏的高壓，突破了陽(yáng)極氧化對(duì)電壓的限制。該技術(shù)通過(guò)微弧放電區(qū)瞬間高溫高壓燒結(jié)直接把基體金屬變成氧化物陶瓷，并獲得較厚的氧化物膜。對(duì)鈦合金表面微弧氧化膜，獲得膜的硬度高并與金屬基體結(jié)合良好。改善了鈦合金表面的抗磨損、抗腐蝕、耐熱沖擊及絕緣等性能，在許多領(lǐng)域具有應(yīng)用前景。

 

液相沉積：TC4表面液相沉積生物陶瓷涂層。近年來(lái)，通過(guò)化學(xué)處理，在鈦合金基體植入件表面制取生物陶瓷涂層的探索性研究已有公開(kāi)的報(bào)道。如用高濃度的NaOH或H2O2處理工藝提出的兩步堿處理工藝，還有人引入了乙烯基三乙氧基硅烷和聚丙烯酸鈉等調(diào)制劑來(lái)獲得生物陶瓷涂層。對(duì)TC4鈦合金進(jìn)行簡(jiǎn)單的酸堿預(yù)處理后，再在一種仿體液的快速鈣化溶液（FCS）中浸泡沉積，以期獲得梯度結(jié)合的生物活性好的鈦基HA生物陶瓷涂層復(fù)合材料。該方法的研究對(duì)鈦合金直接作為硬組織植入材料應(yīng)用有著十分重要的理論意義和潛在的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。

 

激光淬火：據(jù)報(bào)道鈦合金TC11微動(dòng)磨損量隨法向載荷和微動(dòng)幅度的增大而增加。激光淬火后鈦合金TC11抗微動(dòng)磨損能力有所提高，其提高幅度與微動(dòng)幅度大小，抗微動(dòng)磨損能力的改善是激光淬火使組織細(xì)化、硬度提高的結(jié)果。激光熔覆：航空發(fā)動(dòng)機(jī)鈦合金鎳基合金摩擦副的接觸磨損是航空發(fā)動(dòng)機(jī)使用中的一大難題，利用激光熔覆技術(shù)可獲得優(yōu)良的涂層，為燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)零件的修復(fù)開(kāi)創(chuàng)了一條新途徑，熔覆合金粉末是CoCrW和WC的機(jī)械混合物，提高了高溫耐磨和抗腐蝕性能，技術(shù)特點(diǎn)是制備時(shí)間短，質(zhì)量穩(wěn)定，并消除了由于熱影響可能產(chǎn)生的裂紋問(wèn)題。

 

離子束增強(qiáng)沉積（IBED）：利用離子束增強(qiáng)沉積（IBED）方法制備了CrC硬質(zhì)膜，可用于鈦合金的微動(dòng)磨損防護(hù)。研究表明，CrC顯示出最好的微動(dòng)疲勞特性；而噴丸后涂覆的CrC膜則顯示出了最高的微動(dòng)磨損抗力。離子轟擊：TC11鈦合金經(jīng)氮離子轟擊表面處理后，表面可獲得由TiN和Ti2N組成的改性層，硬度為600~800HV;表面硬度的提高，有利于改善TC11鈦合金的耐磨性。等離子滲氮與噴丸處理：利用直流脈沖等離子電源裝置對(duì)Ti6Al4V鈦合金表面滲氮處理，采用噴丸形變強(qiáng)化（SP）對(duì)滲氮層進(jìn)行后處理，在鈦合金表面獲得由TiN、Ti2N、Ti2A1N等相組成的滲氮層，該改性層能夠顯著地提高鈦合金常規(guī)磨損和微動(dòng)磨損（FW）抗力，但降低了基材的FF抗力。滲氮層的減摩和抗磨性能與SP引入的表面殘余壓應(yīng)力協(xié)同作用，使鈦合金FF抗力超過(guò)了SP單獨(dú)作用。提高滲氮層韌度對(duì)改善鈦合金FF和FW性能均十分重要。DLC膜：復(fù)合碳膜具有獨(dú)特的物理、力學(xué)和化學(xué)性能，它已被作為眾多的研究對(duì)象。利用射頻等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積法制備類(lèi)金剛石薄膜，其主要目的也是為提高鈦合金的表面硬度和耐摩擦性。試驗(yàn)結(jié)果表明膜中鈦含量超過(guò)9%,膜的硬度將會(huì)下降，且膜基結(jié)合力強(qiáng)度也是有限的。