钛及其合金是航天器外部相机的主要材料,所以增加其表面的高吸光度和高发射率尤为重要,钛合金黑色微弧氧化膜层可以提高钛合金的保护性能和消光性能,因此对钛合金黑色微弧氧化膜层的研究有非常重要的意义。本文采用微弧氧化技术在钛合金表面制备出了颜色均匀的黑色陶瓷膜,并研究了着色剂种类以及浓度和电参数对黑色微弧氧化陶瓷膜耐蚀性以及光老化性的影响。本文采用硅酸钠-碳酸钠-六偏磷酸钠作为主要溶液体系,Cu盐、Fe盐、Mn盐为着色剂,调整着色剂的组分含量进行试验。通过对比膜层黑度、粗糙度等选定最优着色剂以及组分含量。在最优电解液配方下对不同电压和氧化时间进行研究。研究结果表明随着终止电压和氧化时间的延长,膜层表面熔融物痕迹明显增多,放电孔洞数量变少且直径变大,表面微裂纹增大。添加不同着色盐得到的膜层其微观形貌都为典型的微孔结构,膜层表面分布着均匀的微裂纹。添加着色盐Cu盐、Fe盐、Mn盐的膜层主要由钛的氧化物和钨的氧化物组成,添加不同的着色盐引进相应的金属化合物。在微弧氧化过程中,电解液中的VO₃^-、WO₄^2-在电场的作用下迁移,在高温下转化为钒酸盐化合物、钨氧化物等熔融物沉积在膜层表面;在电解放电过程中Fe³⁺、Mn³⁺、Cu²⁺以络合物的形式存在并均匀分布,渗透或者吸附在膜层表面,在高温作用下通过离子交换进入熔融膜层,在膜层中相应的生成铁、锰、铜的钒酸盐化合物,随着微弧氧化反应的进行,膜厚不断增加,膜层中化合物的含量增多,膜层颜色加深。在3.5wt.%NaCl中性介质中对TC4钛合金黑色微弧氧化陶瓷膜层进行电化学测试后发现,黑色陶瓷膜层的耐腐蚀性和未添加着色盐膜层相比较变好,黑色微弧氧化膜层的耐光老化性能较好,老化时间至少可以达到336h之后才出现色差,添加Cu盐、Mn盐的膜层甚至可以达到840h。