CN109537022A - 基于扫描阴极的大尺寸钛合金结构微弧氧化及验证方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于扫描阴极的大尺寸钛合金结构微弧氧化方法及其试验验证方法，本发明专利通过理论设计和试验研究等手段，解决了大尺寸钛合金结构表面一次微弧氧化技术，突破了扫描式阴极装置设计、一次性大面积微弧氧化技术工艺调控等关键技术，从而解决大尺寸结构件的微弧氧化工艺和膜层表面质量问题，将一次处理面积的能力提高到4m²以上，可极大的提高氧化效率，为铝合金、镁合金等轻合金大型构件、复杂零件表面微弧氧化处理奠定了基础。

Description

基于扫描阴极的大尺寸钛合金结构微弧氧化及验证方法

技术领域

本发明属轻金属表面处理技术领域，具体涉及基于扫描阴极的大尺寸钛合金结构微弧氧化及验证方法。

背景技术

微弧氧化技术在80年代中后期成为国际研究热点，进入90年代以来，美、德、俄和日等国家加快了微弧氧化技术的研究开发工作，并在石油、纺织、航空航天、兵器、船舶等领域开始进行应用。国内自90年代末微弧氧化技术引入国内以来，国内多家单位相继开展了研究工作。微弧氧化膜层为陶瓷结构，具有一定的脆性，在外力和载荷的交互作用下容易产生微裂纹，对材料的力学性能和疲劳性能有影响，目前主要应用于非主承力构件如吊舱、滑轨、镁合金机匣壳体等小型部件的表面防护。另一方面对大型结构和复杂零部件的微弧氧化工艺的研究不成熟，在实际工作中只能采取多次微弧氧化处理，其结果是表面产生印痕，膜层厚薄不均，局部易产生烧蚀等缺陷，同时也缺乏深入研究的力学性能研究，因此在整体大壁板结构上还未实现工程应用。中国特种飞行器研究所虽然在海装课题中开展了铝合金小型零件和连接件的微弧氧化技术研究，跟踪了大尺寸结构件的微弧氧化技术研究进展，但仍未解决大型件分段式氧化的面积限制和氧化过程中出现的烧蚀等表面缺陷问题。

钛合金虽然具有较好的力学性能、防腐性能，但耐磨性差、对部分卤族离子也较为敏感，使用时一般采用表面钝化的方式进行处理，但在较为严酷的海洋环境、高温环境或耐磨与防腐耦合条件下使用时，其性能指标远不能满足需求，且钛合金在使用时对其表面质量要求极高，轻微的表面损伤也将极大的降低其耐腐蚀疲劳性能，尤其是应用于发动机叶片等部位的钛合金，因此在钛合金表面进行微弧氧化处理时其工艺调控较铝合金、镁合金复杂，实现大尺寸钛合金结构一次性微弧氧化处理在国内属于首创。国内外微弧氧化电源最大输出平均电流在500A左右，按氧化电流密度2A/dm²计算，一次处理面积也只有2.5m²，对于大型壁板及其他超过3m²的大尺寸钛合金部件均无法一次性氧化处理。

本方法是采用扫描阴极氧化技术，突破扫描式阴极装置设计、一次性大面积微弧氧化技术工艺调控等关键技术，从而解决大尺寸结构件的微弧氧化工艺和膜层表面质量问题，将一次处理面积的能力提高到4m²以上，可极大的提高氧化效率。

发明内容

发明目的

本发明所解决的技术问题是基于扫描阴极氧化技术，突破扫描式阴极装置设计、一次性大面积微弧氧化技术工艺调控、大型工件微弧氧化膜环境适应性评估等关键技术，从而解决大尺寸结构件的微弧氧化工艺和膜层表面质量问题，将一次处理面积的能力提高到4m²以上，并获得一种环保的、无印痕、无烧蚀的大尺寸钛合金微弧氧化处理装置及工艺，从而提高钛合金耐磨、耐蚀性能，可促进航空表面处理技术向高性能、环保化和规范化的方向发展，加快我国航空表面处理技术与国际先进水平接轨的进程。

发明技术解决方案

为了实现上述发明目的，本发明采用下述的技术方案：

一种基于扫描阴极的大尺寸钛合金结构微弧氧化方法，包括如下步骤：

步骤1，扫描阴极准备：扫描阴极的一个面完全封闭，扫描式阴极与完全封闭面的相对面适度敞开；

步骤2，制备电解液，配制后静置8h测定pH及电导率，电解液pH7～8；电解液配方如下：偏磷酸盐40g/L；钨酸盐5g/L；CSTK 3g/L；硅酸盐：5g/L。

步骤3，设定电参数：根据工件用途设定不同的氧化电压，根据材质及表面积设定预估平均电流密度；估算氧化所需的平均电流，根据电源所能提供的额定平均电流确定一次氧化面积；设定峰值电流控制模式的参数、脉数、脉宽、频率；

步骤4：阴极移动速率V按下式计算：V＝W/t，式中，W为扫描阴极宽度，t为所需氧化时间；

步骤5：微弧氧化膜层厚度控制。

优选的，步骤1中扫描阴极的完全封闭面采用硅胶密封条进行密封。

优选的，步骤1中扫描阴极适度敞开的面敞开的宽度为扫描阴极宽度的三分之一。

优选的，步骤3中，氧化电压设定为240V～450V；运行时间不大于3min；

预估平均电流密度设定为(1～3)A/dm；

峰值电流控制模式的参数设定：平均电流在30A以上时，峰值电流设定在(800～1500)A范围；30A以下时控制在(100～500)A；

脉数选择(500～800)Hz；

频率在(400～800)Hz范围设定。

优选的，步骤3中，预估平均电流密度(2～3)A/dm²、氧化电压(350～450)V、脉数500。

优选的，微弧氧化膜层厚度采用15μm～20μm。

一种大尺寸钛合金微弧氧化试验验证方法，包括如下步骤：

步骤1，基本性能验证：选取氧化后的成品样件后，在成品样件上取样进行基本性能测试；

步骤2，采用加速试验环境谱进行综合环境性能验证试验，加速试验前后测量试验件膜层厚度，并计算平均膜层厚度；加速试验环境谱由湿热暴露试验和酸性盐雾试验2个谱块构成，做5个循环；

湿热暴露试验：试验时间t＝168h，试验温度T＝(43±2)℃，相对湿度：RH＝(95％±3)％；

酸性盐雾试验：试验时间t＝168h，试验温度T＝35℃；盐雾沉积量：(1～2)ml/h×80cm²，pH值3.2～3.8。

优选的，基本性能验证包括显微硬度、粗糙度、附着力、耐磨性、中性盐雾试验、膜层显微形貌及成分分析。

本发明的优点

本发明的优点在于：

(1)在国内首次提出了“前部适度敞开，后部彻底封闭”的阴极结构设计，对比分析了封闭式与半封闭式阴极对钛合金微弧氧化膜厚度的影响，建立了氧化影响区与电场的辐射区与阴极形式的对应关系，该设计有效的控制了氧化过程中易出现烧蚀的现象，确保了氧化膜层无印痕、连续均匀，且通过了试验验证。

(2)基于微弧氧化过程中膜层烧蚀与脱落的技术难题需求，在电解液配方中添加了硅酸盐，极大的提高了钛合金表面膜层中硅含量，并通过调控电参数、阴极结构移动速度，形成了最佳的氧化工艺，从而增加了膜层致密度、耐磨性，加强了膜层与钛合金基体的结合力，结合力提高75％，无印痕的大尺寸钛合金结构微弧氧化膜，面积高达4m²以上。

(3)在国内首次提出了大型工件微弧氧化膜环境适应性评估方法，从而评估并验证了膜层综合性能，确定了膜层工程应用最佳厚度15μm～20μm，为大尺寸钛合金结构微弧氧化技术工程应用奠定基础。

(4)本发明专利形成的钛合金微弧氧化方法、工艺规范等成果，可直接指导微弧氧化技术应用于镁合金、铝合金等轻合金框架、壳体及管状结构。而钛合金、镁合金、铝合金等轻合金是未来航空、汽车等行业发展需求量最大的金属材料，在轻合金大型结构和复杂零部件表面实现一次性微弧氧化处理，既减少了对其力学性能的影响，还可提高其耐磨、防腐特性，该技术的应用前景十分广泛，尤其适用于装备、设备应用于海洋大气或工业污染等恶劣环境，可促进航空表面处理技术向高性能、环保化和规范化的方向发展，加快我国航空表面处理技术与国际先进水平接轨的进程。

附图说明

图1为使用原电解液配方后的钛合金表面形貌图(×100)。

图2为使用原电解液配方后的钛合金表面形貌图(×1000)。

图3为使用新电解液配方后的钛合金表面形貌图(×600)。

图4为使用新电解液配方后的钛合金表面形貌图。

图5为膜层厚度与粗糙度变化曲线。

图6为膜层厚度与喷磨时间关系曲线。

图7为膜厚20μm试样表面形貌图。

图8为膜厚20μm试样截面形貌图。

图9为附着力划格试验结果图。

图10为加速试验环境谱。

图11为本发明的一种基于扫描阴极的大尺寸钛合金结构微弧氧化方法研究流程图。

具体实施方式

结合发明内容概述和附图，详细说明本发明的具体实施方式。

本发明专利里所建立的基于扫描阴极的大尺寸钛合金结构微弧氧化方法，主要研究内容包括：扫描阴极装置设计、扫描阴极微弧氧化工艺研究、微弧氧化膜层厚度特性研究及大尺寸钛合金微弧氧化试验验证研究。

a)扫描阴极装置设计

设计两种不同结构的扫描阴极，封闭式和半封闭式，开展扫描阴极结构对微弧氧化的影响，优化扫描阴极结构。

1)封闭式扫描阴极对微弧氧化的影响

为防止电场的散失，将扫描阴极进行封闭后进行微弧氧化处理。

封闭试验结果表明，如将扫描阴极适当封闭，可使氧化过程在指定区域内发生，可有效防止弱电场对微弧氧化带来的不利影响。

2)半封闭扫描阴极对微弧氧化的影响

将扫描阴极的后部用硅胶密封条进行密封，前部敞口，试验扫描阴极对氧化膜的影响。以铝合金做试验件，氧化10min后测定不同区域的氧化膜厚度。扫描阴极宽度25mm，以扫描阴极后部密封点做“0”点，向左右两侧按25mm宽度为间隔进行分区。膜厚测定结果见表1。

表1宽度分区试验结果

表1的试验结果表明：

(1)在开口方向，电场辐射区约150mm，膜厚随距扫描阴极的距离增加而递减；在扫描阴极宽度1倍处膜厚稍有衰减；其影响区为扫描阴极宽度的6倍；

(2)在封闭方向，也有一定的影响区，这是因为密封条与试验件约有2mm间隙。这说明有间隙就有电场散失。若彻底密封，电场将不会散失；

(3)若扫描阴极两端均不密封，由此推断，氧化影响区将是阴极宽度的12倍，几乎整个部件都在电场的辐射区内。当扫描阴极从起点到终点移动时，已经氧化好的部分随扫描阴极的移动电场逐渐变弱，不足以使其全面起弧放电，此时在部件的边缘或材质有缺陷的部位就会产生过流而烧蚀或表层疏松层剥落；在移动方向与开口方向一致时，电场逐渐增强且辐射区表面膜层较薄，有较好的全面放电的条件，因此不会产生烧蚀或膜层剥落。

3)结论

通过上述试验和分析，将开放式扫描阴极改为“前部适度敞开，后部彻底封闭”结构，以扫描阴极的一个面作为前部，其相对面即为后部，前部敞开的宽度为扫描阴极宽度的三分之一。经试验验证，未发现烧蚀或疏松层剥落现象。

b)扫描阴极微弧氧化工艺研究

1)电解液配方的研究

电解液配方关系到微弧氧化处理的环境是否环保及膜层质量，新设计配方突出电解液的无毒无害性及提高钛合金氧化膜的耐磨性。基于铝合金和镁合金的槽液配方进行改进。微弧氧化时，铝合金电解液的pH一般控制在8～10范围；镁合金控制在10～12范围。首先探讨降低电解液的碱度(原配方pH值9～10)，其次探讨在电解液中添加硅酸盐或铝酸盐以便在钛合金表面形成SiO₂或Al₂O₃。经多次试验优化，确定优选如下配方：

偏磷酸盐40g/L；钨酸盐5g/L；CSTK 3g/L；硅酸盐：5g/L，电解液pH7～8。将新配方与原配方的氧化膜表面形貌及主要成分含量做了对比，原配方的氧化膜形貌组织见图1、图2，新配方的氧化膜形貌组织见图3、图4，EDS元素分析见表2、表3。

表2原配方EDS元素分析

元素	重量/Wt％	原子/At％
			C K	09.57	19.07
O K	29.89	44.73
			Si K	00.72	00.61
P K	20.82	16.10
			Ti K	39.01	19.50
Matrix	Correction	ZAF

表3新配方EDS元素分析

由上述试验结果分析可知：从形貌组织看，新配方微弧氧化膜致密性较好，原配方氧化膜多孔较疏松；氧化膜中Si含量原配方为0.072％，新配方达到了1.73％。致密的氧化膜及Si的增加，有利于提高钛合金氧化膜的耐磨性。

2)电参数的优化

根据工件用途设定不同的氧化电压。用于耐磨的铝合金工件，一般要在600V～650V高压下运行；耐腐蚀铝合金工件可在550V～600V运行；钛合金、镁合金一般在240V～450V运行；为尽量减少起弧时间，一般不应超过3min。预估平均电流密度根据材质及表面积，按铝铸件(3～4)A/dm、铝型材按(1.5～2)A/dm；钛、镁合金按(1～3)A/dm计算。估算氧化所需的平均电流，根据电源所能提供的额定平均电流确定一次氧化面积。

峰值电流控制模式的参数设定：平均电流在30A以上时，峰值电流设定在(800～1500)A范围，30A以下时可控制在(100～500)A；脉数的设置根据经验，一般情况下脉数选择在(500～800)Hz之间为宜。太高的脉数会产生“蜂鸣”式噪音，影响环境；脉宽的设置根据预估的平均电流及上述确定的峰值电流和脉数，计算脉宽数值；参数初步设定后，可用手动调节进行首件氧化试验。根据工件起弧状态、电压、膜厚等情况作适当调整。频率一般在(400～800)Hz范围设定。低频有利于提高单脉冲的能量；高频有利于提高膜层的表面光洁度。

经过试验确定最优的电参数为：预估平均电流密度(2～3)A/dm²、氧化电压(350～450)V、脉数500较为适宜；时间随要求氧化膜的厚度而定。

3)阴极移动速率计算

根据扫描阴极宽度W及所需氧化时间t，计算阴极移动速度：V＝W/t。

c)微弧氧化膜层厚度特性研究

钛合金本身具有良好的耐蚀性，因此膜厚优化偏重于电偶腐蚀、耐磨性、耐热性等特性的考查，兼顾硬度、结合力强度等的合适匹配。通过调整氧化时间工艺参数，制备了5个膜层厚度范围的试验件，即10μm～15μm、15μm～20μm、20μm～25μm、25μm～30μm、30μm～35μm，研究不同厚度的氧化膜的特性。

1)不同膜厚的粗糙度试验

按GB/T1031-2009的规定测试了10μm～15μm、15μm～20μm、20μm～25μm、25μm～30μm、30μm～35μm共5个级别膜层的粗糙度，粗糙度与膜厚的关系曲线见图5。

图5的结果表明，微弧氧化膜层的表面粗糙度随氧化膜厚的增加而增大。

2)不同膜厚的附着力试验

按照GB/T5270-2005进行划格和划线。在室温下25℃，空气湿度60％的条件下，采用30°锐角的硬质钢划刀，在100mm×50mm×2mm的样品表面划20～30条相距1mm的横向直线；再在垂直方向同样划20～30条相距1mm的纵向直线，形成1mm×1mm的方格；将划好的样品放在显微镜下观察，并进行拍照；通过观察方格周边膜层剥落情况对膜层的结合力进行评估，检验不同厚度氧化膜的附着力。

试验结果表明，10μm～15μm、15μm～20μm的氧化膜表层未发现剥落；20μm～25μm、25μm～30μm、30μm～35μm级别的氧化膜随厚度增加表层疏松层剥落加剧。

3)不同膜厚的硬度试验

由于微弧氧化涂层表面多微孔，很难对涂层表面硬度进行测试，并且获得的数据分散性大，因此，测试涂层沿横截面的硬度分布更为准确。采用Struers Durmin-2型显微硬度计对膜层的硬度进行测试，载荷100g，保压时间5s。为避免测试误差，在涂层截面分别随机选取10个区域，采用显微硬度计测试显微硬度并求取平均值。结果显示，15μm～20μm膜层的平均显微硬度为693HV、20μm～25μm膜层的平均显微硬度为725HV、25μm～30μm膜层的平均显微硬度为698HV、30μm～35μm膜层的平均显微硬度为685HV。说明随氧化层厚度的增加，膜层的显微硬度呈先增加后减小的趋势。膜厚小于15μm时不能测出准确的数值。

4)不同膜厚的耐磨性试验

耐磨试验按GB/T12967.1-2008标准规定对不同膜厚的钛合金试件及电镀件进行对比测定，厚膜与耐磨时间关系曲线见图6。

通过试验可知，微弧氧化膜的耐磨性随氧化膜层厚度的增加呈线性增长，膜层越厚，耐磨性能越好，同时相同膜厚的微弧氧化试样的耐磨性优于电镀试样。建议对工件要求一定耐磨性时，膜层厚度应不小于15μm。

5)不同膜厚的耐蚀性试验

为优选耐蚀性膜厚，本试验对钛合金裸件、10μm～15μm、15μm～20μm、20μm～25μm、25μm～30μm、30μm～35μm的5个级别膜厚进行了2000h中性盐雾试验，试验结果表明，钛合金裸件及微弧氧化后的试验件均未发生腐蚀。钛合金本身具有良好的耐盐雾腐蚀性能，同时钛合金的微弧氧化膜同样也具有良好的耐腐蚀性能。

6)氧化膜的形貌组织及主要元素分析

针对膜层优化研究结果，选定膜厚20μm试样进行EDS扫描电镜和SEM成分分析，表面形貌如图7和截面形貌如图8，微弧氧化膜成分分析见表4。

表4微弧氧化膜成分分析

元素	重量％	原子％
			O K	47.95	69.86
Na K	0.45	0.46
			Al K	2.03	1.75
Si K	1.58	1.31
			P K	12.34	9.29
K K	0.14	0.08
			Ti K	34.27	16.68
V K	1.26	0.57
			总量	100.00

图8的结果说明，钛合金微弧氧化膜的表面存在较多放电微孔，表面凹凸不平，有烧结质感；从截面看氧化膜与基体分界线清晰但不平整，致密性较好，未发现通孔。由EDS元素分析表4可以看出，Ti、V、Al为基体元素，Si为从电解液中过渡元素，Si的增加，将会增加氧化膜的耐磨性能。

7)结论

基于上述研究结果，推荐膜厚：15μm～20μm。

d)大尺寸钛合金微弧氧化试验验证研究

开展了工艺验证、基本性能验证、环境适应性验证试验，验证工艺的稳定性，并与小型件的性能进行了对比。

1)工艺验证

按优化后的电解液配方配制槽液，各药品均采用化学纯或分析纯，用纯净水配制。配制后静置8h测定pH及电导率，其中pH 7～8，电导率(18～25)ms/cm)。测量扫描阴极的宽度及表面积，按阴极1倍辐射区面积计算所需平均电流(按2.5A/dm²设定)是否超出电源额定值；其次考虑达到预定膜厚所需氧化时间及1个周期内扫描阴极从起点到达终点的位移(即阴极板的实际宽度)，由此计算出扫描阴极应该达到的速度进而设定调速器。启动扫描阴极电源，确认扫描阴极的移动运行是否正常；检验电解液、氧化电源是否正常。将同材质试件置入氧化槽内按优化的最佳工艺参数进行微弧氧化处理验证。确认无误后将1000mm×2000mm×2mm钛合金板材置入氧化槽内调整扫描阴极至部件的端部。根据扫描阴极宽度(阴极规格：200mm×1000mm×2mm)及氧化时间(经前述试验结果：氧化膜厚20μm所需时间为20min)计算阴极移动速度：200/20＝10mm/min并设定电控器。计算平均电流：阴极面积：0.2×1＝0.2m²，考虑1倍辐射面积，合计面积为0.4m²；双面阴极总面积为0.8m²即80dm²，估算平均电流：2.5×80＝200A。在电源额定输出电流的范围之内。按恒压模式，将电源电压旋钮旋至电压450V，根据预定平均电流设定脉宽。然后开启微弧氧化电源开始氧化。按照上述步骤，完成大尺寸钛合金微弧氧化处理验证试验工作。

2)基本性能验证

按上述工艺加工一张平板样件，样件尺寸为1000mm×1000mm×2mm，微弧氧化膜层厚度为15μm～20μm。在氧化后的成品样件上取样，加工试验件，开展显微硬度、粗糙度、附着力、中性盐雾试验、膜层显微形貌及成分分析等基本性能测试，验证工艺的稳定性。

(1)膜层显微硬度

15μm～20μm膜层的显微硬度平均值为693HV。

(2)粗糙度测定

按膜厚测定布点规则，用便携式粗糙度仪进行表面粗糙度测定，平均粗糙度Ra为2.031μm。

(3)附着力试验

附着力试验结果见图9。

附着力测试结果表明，膜厚15μm～20μm的氧化膜表层未发现剥落。

(4)耐磨性试验

试验结果见表5。

表5耐磨试验数据

3)综合环境性能验证

利用步入式环境试验箱，开展膜层为15μm～20μm的钛合金大尺寸微弧氧化平板结构件湿热、盐雾综合环境试验，验证钛合金微弧氧化膜层的环境适应性和在大尺寸零件上的膜层一致性。采用加速试验环境谱进行验证试验。加速试验环境谱见图10，环境谱编制参考了美国海军飞机加速试验环境谱，并根据我国飞机服役环境特点对环境参数进行了修正。加速试验环境谱由湿热暴露试验和酸性盐雾试验2个谱块构成，做5个循环。通过测量60个膜层厚度数据，计算平均膜层厚度，结果见表6。

表6加速试验前后数据

试样编号	平均膜厚/μm
		试验前	16.53
试验后	17.65

上述结果表明，加速试验前后膜层完整，表面没有出现腐蚀、膜层起泡、剥落等现象，膜层厚度也基本没有变化。15μm～20μm微弧氧化膜具有良好的抗腐蚀性和环境适应性特点。

4)与小型件性能对比

将采用扫描阴极氧化的膜厚为15μm～20μm大尺寸平板件与普通微弧氧化所得的氧化膜厚20μm～25μm的小型平板件的实测性能进行了对比，具体结果见表7。

表7大件与小件实测性能对比

表7的结果表明，采用扫描阴极工艺进行的大尺寸微弧氧化件的主要性能与小型平板件基本一致，大型平板件的其他性能如环境适应性能满足工程应用的需要。

e)结论

扫描式阴极技术解决了钛合金大尺寸平板结构件的微弧氧化技术难题，达到了预期的性能指标要求。通过研究钛合金大尺寸结构件微弧氧化的槽液配方、电参数、扫描阴极的结构设计、扫描速率，10μm～15μm、15μm～20μm、20μm～25μm、25μm～30μm、30μm～35μm等5个厚度范围的膜层特性，并与小型件进行了性能对比，得出了以下结论：

1)基于扫描阴极的微弧氧化工艺稳定，处理的大尺寸平板结构件的性能与小型挂片件的性能基本一致，达到了工程应用的水平；

2)推荐工程使用的通用膜层厚度为15μm～20μm；

3)电解液配方：偏磷酸盐40g/L；钨酸盐5g/L；CSTK 3g/L；硅酸盐：5g/L，电解液pH7～8；

4)最佳电参数：预估平均电流密度(2～3)A/dm²、氧化电压350V～450V、脉数500；氧化时间20min～25min；

5)扫描阴极装置为“前部适度敞开，后部彻底封闭”结构。

综上所述，本方法的实施路线如图11所示，本方法的关键在于确定槽液配方、电参数、扫描阴极结构设计及扫描速率。

Claims (8)

1.基于扫描阴极的大尺寸钛合金结构微弧氧化方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1，扫描阴极准备：扫描阴极的一个面完全封闭，扫描式阴极与完全封闭面的相对面适度敞开；

步骤2，制备电解液，配制后静置8h测定pH及电导率，电解液pH为7～8；电解液配方如下：偏磷酸盐40g/L；钨酸盐5g/L；CSTK 3g/L；硅酸盐：5g/L。

步骤3，设定电参数：根据工件用途设定不同的氧化电压，根据材质及表面积设定预估平均电流密度；估算氧化所需的平均电流，根据电源所能提供的额定平均电流确定一次氧化面积；设定峰值电流控制模式的参数、脉数、脉宽、频率；

步骤4：阴极移动速率V按下式计算：V＝W/t，式中，W为扫描阴极宽度，t为所需氧化时间；

步骤5：微弧氧化膜层厚度控制。

2.如权利要求1所述的基于扫描阴极的大尺寸钛合金结构微弧氧化方法，其特征在于：步骤1中扫描阴极的完全封闭面采用硅胶密封条进行密封。

3.如权利要求1所述的基于扫描阴极的大尺寸钛合金结构微弧氧化方法，其特征在于：步骤1中扫描阴极适度敞开的面敞开的宽度为扫描阴极宽度的三分之一。

4.如权利要求1所述的基于扫描阴极的大尺寸钛合金结构微弧氧化方法，其特征在于：步骤3中，氧化电压设定为240V～450V；运行时间不大于3min；

预估平均电流密度设定为(1～3)A/dm²；

峰值电流控制模式的参数设定：平均电流在30A以上时，峰值电流设定在(800～1500)A范围；平均电流在30A以下时峰值电流控制在(100～500)A；

脉数选择(500～800)Hz；

频率在(400～800)Hz范围设定。

5.如权利要求4所述的基于扫描阴极的大尺寸钛合金结构微弧氧化方法，其特征在于：步骤3中，预估平均电流密度设定为(2～3)A/dm²、氧化电压(350～450)V、脉数500。

6.如权利要求1所述的基于扫描阴极的大尺寸钛合金结构微弧氧化方法，其特征在于：微弧氧化膜层厚度采用15μm～20μm。

7.大尺寸钛合金微弧氧化试验验证方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1，基本性能验证：选取氧化后的成品样件后，在成品样件上取样进行基本性能测试；

步骤2，采用加速试验环境谱进行综合环境性能验证试验，加速试验前后测量试验件膜层厚度，并计算平均膜层厚度；加速试验环境谱由湿热暴露试验和酸性盐雾试验2个谱块构成，做5个循环；

湿热暴露试验：试验时间t＝168h，试验温度T＝(43±2)℃，相对湿度：RH＝(95％±3)％；

酸性盐雾试验：试验时间t＝168h，试验温度T＝35℃；盐雾沉积量：(1～2)ml/h×80cm²，pH值3.2～3.8。

8.如权利要求7所述的大尺寸钛合金微弧氧化试验验证方法，其特征在于，基本性能验证包括显微硬度、粗糙度、附着力、耐磨性、中性盐雾试验、膜层显微形貌及成分分析。