钛合金具有密度低、比强度高、耐腐蚀性好以及优异的生物相容性等特点,在船舶、航空、化工以及医疗等领域被广泛应用。但是钛合金应用于涉水装备时易发生微动腐蚀,且钛合金在高温环境下抗氧化性很差。因此,研究钛合金抗氧化、抗腐蚀的低成本表面处理技术具有重要的工程应用价值。本课题选用SiO2、Al2O3、MgO、CaO、B2O3为涂层主要成分,水玻璃作为粘结剂,采用料浆法在Ti-15-3钛合金表面制备陶瓷涂层,对涂层物相结构、微观形貌及其耐腐蚀性、耐高温氧化性和力学性能等进行了研究。主要结果如下:以SiO2、Al2O3、MgO、CaO为主要原料,B2O3为助熔剂,水玻璃作为粘结剂,研究了陶瓷骨料的成分配比,以及料浆法制备工艺流程对涂层宏观及微观形貌的影响。结果表明,涂层制备过程中采用喷涂方式在距离钛合金表面200-300 mm处向涂层表面喷涂2-3次,可使涂层厚度保持在30μm左右。喷涂后静置干燥,在750℃进行烧结,得到致密平整、结合良好的陶瓷涂层。对比涂层与试样基体的性能发现,带有涂层的材料在硬度上从399.3HV上升到549.2HV、自腐蚀电流从0.45下降到0.05μA/cm2,同时试样的抗高温氧化性上也有显著的提升。为进一步探讨涂层的耐腐蚀性,分别将涂层试样和基体在质量分数为3.5%的海盐水中浸泡15天、30天、60天,研究浸泡腐蚀前后其微观组织、显微硬度及耐腐蚀性能。研究结果表明,该涂层在浓度为3.5%的海盐水中浸泡腐蚀,腐蚀15天后其表面出现凹坑孔洞;腐蚀30天涂层厚度明显减薄;60天后凹坑增多变大,但涂层与基体仍结合紧密。腐蚀60天后,涂层的断裂韧性从3.75 MPam-1/2降至2.45 MPam-1/2,其显微硬度从549.2 HV下降到428.6 HV,但仍高于钛合金基体的硬度。腐蚀60天后涂层的自腐蚀电流为0.32μA/cm2,极化电阻为342.548 kΩ·cm2,而基体的自腐蚀电流为1.32μA/cm2,极化电阻为18.905 kΩ·cm2,表明该涂层具有长效耐腐蚀性。在上述钛合金涂层中进一步添加10%、20%和30%的Cr2O3,研究其微观组织及耐蚀、抗氧化性,结果表明,随着涂层中Cr2O3加入量的增加,陶瓷涂层中的Cr2O3相数量增加。在Cr2O3添加量为10%和20%时,涂层平整致密,涂层的耐高温氧化性明显提升。但是,添加量超过30%后,涂层表面出现突起,且伴随产生微观裂纹,涂层组织变得疏松,其对基体钛合金的保护能力减弱。进一步研究表明,由于Cr2O3的加入导致涂层内出现较大空洞缺陷,所以添加Cr2O3对于提升陶瓷涂层的耐腐蚀性能没有正向作用。