镁合金和钛合金表面着色工艺研究进展

表面着色技术能在材料表面形成不同颜色的保护性膜层,在提高材料表面性能的同时,又可赋予产品漂亮的外观或实现消光等目的。表面着色有两种形式:一是,所生成的化合物自身具有一定的颜色;二是,光线的反射、折射、干涉等效应而使表面呈现不同颜色。作为两类重要的结构材料,镁合金和钛合金因其各自优良的性质被应用于诸多领域。综述了镁合金和钛合金表面着色工艺研究进展,介绍了镁合金和钛合金表面着色工艺研究及应用现状。镁合金表面着色工艺包括:化学转化+喷涂、金属涂层、有机涂层、阳极氧化和微弧氧化;钛合金表面着色工艺包括:热氧化、化学氧化、阳极氧化和微弧氧化。列举了应用于镁合金和钛合金表面着色的具体工艺参数,总结了两种合金表面着色的具体应用。镁合金和钛合金部件经表面着色处理后,可以兼顾轻量化和强度要求,并实现部件外观的装饰性。基于镁合金和钛合金表面着色工艺研究的现有成果,对镁合金和钛合金表面着色的研究提出了一定展望。     

适合着色的镁合金多孔氧化膜的工艺研究

采用L9(34)正交试验,研究了一种无铬、无氟、无磷的适合着色的镁合金环保型阳极氧化工艺,测定了阳极氧化过程中槽电压随时间的变化曲线,并采用SEM和XRD分析了氧化膜的表面形貌、结构和成分.结果表明:阳极氧化膜主要由MgO、Mg2AlO4、MgSiO3和Al2O3组成,膜层为白色,光滑均匀,为不规则多孔结构,其孔径约1～3μm.这种多孔膜具有良好的着色效果,并且能对涂层起很好的锚着作用,提高了涂层与基底的结合力.     

医用AZ31镁合金表面复合膜层的制备及其性能表征

为改善医用AZ31镁合金的抗蚀性能,综合应用阳极氧化及化学转化工艺在其表面制备了复合膜层。通过扫描电镜观察了膜层形貌,X射线衍射分析了膜层成分,并利用电化学测试手段对膜层性能进行了表征。结果表明,阳极氧化工艺制备的膜层粗糙不平,主要组成为Mg(OH)2及Al2O3;经化学转化后,所得复合膜较为致密、平整,膜层中主要含元素N,O,P。动电位极化曲线分析表明,复合膜对AZ31镁合金具有显著的保护作用。EIS阻抗图谱拟合电路反映出制备的复合膜层具有4层结构,从侧面证明了阳极氧化膜与化学转化膜之间的化学结合作用。     

镁合金阳极氧化的研究进展与展望

回顾镁合金阳极氧化历史，介绍制备工艺、电解液组成及作用，同时对镁合金阳极氧化机理进行探讨。随着人类环保意识的增强，世界能源的紧缺和氧化设备的不断更新，认为电参数如频率、占空比、电压和电流密度对氧化膜性能的影响、阳极氧化电流效率的测定、氧化膜扩散规律的研究和环保型电解液的开发为未来镁合金阳极氧化研究的重点。     

镁阳极氧化膜微观结构和防护性能的比较

借助SEM(扫描电子显微镜)、盐雾试验等技术，对以不同阳极氧化工艺在镁合金AZ91D表面所得膜层的微观结构及其综合防护性能(包括耐蚀性、耐磨性及结合力)进行了比较研究.结果发现，不同工艺条件下形成的阳极氧化膜在微观结构及性能上存在显著差异.环保型阳极氧化新工艺所得膜层的综合防护性能优于经典工艺，对基体金属能提供更为有效的保护.      

镁合金阳极氧化膜在NaCl溶液中的腐蚀行为

利用盐水浸泡实验研究了AZ91D镁合金阳极氧化膜层在3．5％NaCl溶液中的腐蚀行为。结果表明：AZ91D镁合金阳极氧化膜层不论封闭与否,在中性NaCl溶液中浸泡出现第一个腐蚀点后,膜层表面均很少再出现新的腐蚀点,而是原有的腐蚀点向纵、横两个方向扩展形成腐蚀坑,表面呈“树枝”状腐蚀形貌;浸泡溶液的pH值对阳极氧化膜层的耐蚀性影响很大,酸性溶液中的腐蚀速率明显大于中、碱性溶液的;随浸泡溶液温度的升高阳极氧化膜层的腐蚀速率加快。据此,提出了AZ91D镁合金阳极氧化膜层在NaCl溶液中腐蚀过程的模型。     

镁合金微弧氧化技术及其膜的耐蚀性能

本文介绍了微弧氧化技术的几种成膜机理;论证了镁合金微弧氧化膜具有很好的耐蚀性能,且微弧氧化工艺比普通的阳极氧化工艺简单。同时,镁合金的微弧氧化膜层还具有耐磨性、电绝缘性等一些优良性能,这使得微孤氧化技术有广泛的应用前景。     

A231镁合金表面阳极氧化工艺研究

采用正交设计方法,研究了AZ31镁合金表面阳极氧化工艺配方.采用扫描电镜(SEM)、能谱分析仪(EDS)、X射线衍射法(XRD)、动电位极化曲线测量方法评价了优化工艺配方条件下阳极氧化膜的微观成分结构及其耐蚀性能.结果表明:经优化配方阳极氧化处理可以显著改善AZ31镁合金的耐腐蚀性能,且经沸水封孔处理可以有效地封闭氧化膜中的裂纹,进一步提高膜层的耐腐蚀性能.     

Zr盐体系下镁合金微弧氧化黑色膜层的制备及耐蚀性研究

为了提高镁合金的表观装饰作用和耐腐蚀性能,在微弧氧化Zr盐溶液体系中通过加入不同的着色盐在AZ91D镁合金基体上制得微弧氧化黑色膜层。利用3nh色差仪、扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射仪(XRD)测定膜层的黑色程度、构成成分和结构形貌,利用电化学法对膜层的耐腐蚀性能进行研究。结果表明:加入Fe盐后膜层的黑色程度最大,加入Cu-Fe盐的膜层黑色程度次之,加入Cu盐的黑色程度最小。不添加着色盐的膜层主要组成物质为MgO、ZrO_2和Zr(SiO_4);加入着色盐后膜层中增加了着色盐金属离子反应后形成的氧化物,该氧化物为膜层中的显色物质。着色盐的加入提高了膜层的自腐蚀电位,降低了自腐蚀电流密度,Zr盐溶液中加入着色盐后镁合金的耐腐蚀性能明显提高,其中加入Cu-Fe盐时黑色膜层的耐腐蚀性能最好。     

有机胺对镁合金阳极氧化的影响

以NH4H2PO4、NaF和NaOH组成基础电解液, 采用有机胺作为抑弧剂, 对AZ91D镁合金高压阳极氧化过程进行了研究.结果表明: 有机胺对镁合金的阳极氧化有着显著的抑弧效应, 可使镁合金的阳极火花放电电压提高50～80V.在抑制阳极发生弧光放电的状态下, 镁合金表面可以沉积一层致密、具有较高硬度和优良耐蚀性能的氧化膜层.分析了有机胺对氧化膜层性能和表面形貌的影响以及不同有机胺在镁合金阳极氧化过程中的抑弧能力, 并初步探讨了有机胺在镁合金阳极氧化过程中的抑弧机理.     

铝合金宽温氧化单镍盐电解着色工艺的研究

研究了宽温氧化工艺对铝合金单镍盐电解着色的影响.结果表明,使用低成本的含钠宽温氧化剂易引起单镍盐色槽老化,影响着色效果,使用无钠宽温氧化剂的氧化膜在做单镍盐着色时,比常温氧化的上色浅,可以生产颜色均匀一致的香槟色铝合金材料.     

Development of anodic film on Mg alloy AZ91D

At constant applied current, the evolution of morphology, structure and composition of anodic film on Mg alloy AZ91D with anodizing time was investigated using SEM, EDX and XRD. The development of anodic film on the Mg alloy was similar to that on high-purity Mg except that, attributed to alloying effect, hunch-like resultants replaced volcano-like ones to become predominant initial products at transitional stage of anodization. The black cicatrices at the anode surface were related with the inhomogeneous activation and dissolution under strong polarization conditions. The evolution of micropores in shape, size and number was associated with anodizing mechanism. The main elements in anodizing products were Mg, O, Al and Si, indicating that both alloy substrate and electrolyte solution were involved in anodization. Anodic film developed early was mainly comprised of periclase MgO and forsterite Mg₂SiO₄. However, amorphous compounds became dominant with treatment time increasing. In anodizing products, the element Al existed primarily in the form of amorphous compound.     

镁合金阳极氧化膜的生长动力学过程

阳极氧化是镁合金的重要防腐表面处理技术,但目前对镁合金阳极氧化成膜的形成机制还不十分清楚。本工作从成膜过程、微观形貌、组分、元素的传质行为、合金相对成膜的影响、物理生长模型等方面综述了镁合金阳极氧化成膜的生长动力学过程,提出了镁合金阳极氧化有待深入研究的方向。这将有利于掌握镁合金阳极氧化成膜机制,改进其阳极氧化工艺,扩大镁合金的实际应用。     

二次阳极氧化对6061铝合金氧化膜结构和耐蚀性的影响

目的 研究相同工艺参数下一次阳极氧化和二次阳极氧化对6061铝合金上氧化膜结构的影响，探究基体结构差异性与膜层生长行为及性能间的对应关系。方法 以商业6061铝合金和SPS粉末烧结铝合金为研究对象，针对不同基体在一次阳极氧化和二次阳极氧化过程中，围绕基体组织特征对膜层结构的影响展开系统研究。同时，对不同工艺方法制备出的不同结构特点的氧化膜进行封闭后处理，结合电化学测试方法对膜层的耐蚀性能进行分析对比。结果 相比一次氧化过程，商业6061铝合金和SPS铝合金的二次氧化电流密度分别由12.07、56.62 mA/cm²增加至13.68、64.8 mA/cm²，膜层生长速率增大。同时，一次氧化后在基体表面形成的有序凹坑结构有助于二次氧化中膜层多孔结构有序性的提升，其中SPS烧结铝合金膜层孔洞呈规则的“六边形”结构。二次阳极氧化过程可以有效减少基体表面阴极性金属间化合物颗粒的分布，提高氧化膜的连续性，增强相应膜层的耐蚀性。结论 二次阳极氧化可以使生成的氧化膜层更加均匀规整，且整体耐蚀性显著提高。     

镁合金防蚀处理的研究现状及动向

讨论了镁合金的耐蚀性影响因素，综述了镁合金化学处理、阳极氧化、有机涂层、金属镀层以及激光表面处理、离子注入和物理气相沉积等工艺的特点，膜层的结构与性能；分析了国内外镁合金防蚀处理的研究现状及应用前景。     

基于人工神经网络的铝铜合金硬质阳极氧化工艺优化

目的探究Al-5%Cu合金硬质阳极氧化处理的最佳工艺。方法采用硬质阳极氧化试验装置对Al-5%Cu合金进行硬质阳极氧化处理,并用扫描电镜和显微硬度计研究了在硫酸电解液中生成的硬质阳极氧化膜的微观组织结构、厚度及硬度。综合采用正交试验以及人工神经网络的方法,设计了三因素三水平的实验方案,研究了硫酸溶液温度、电流密度和阳极氧化时间对硬质阳极氧化膜的硬度及膜层厚度的影响。利用人工神经网络系统对Al-5%Cu合金阳极氧化的工艺参数进行了优化。结果采用硬质阳极氧化技术可以增加Al-5%Cu合金的表面硬度。制备的氧化膜厚度较均匀,表面质量较好,硬度较高。硫酸溶液的温度是影响表面氧化膜层微观组织及硬度的主要因素。结论 Al-5%Cu合金进行硬质阳极氧化的最佳工艺条件范围为:氧化液温度-9~-7℃,电流密度4~4.8 A/dm2,氧化时间115~120 min。     

不同氧化剂对单镍盐电解着色的影响

研究了不同氧化剂对单镍盐电解着色的影响。结果表明,无钠宽温氧化剂与常温氧化剂对单镍盐电解着色影响甚微,可以生产稳定的香槟色铝型材料,但含钠宽温氧化助剂对单镍盐电解着色影响较大,不易得到均匀稳定的香槟色铝型材料。     

铝合金铬酸阳极氧化后表面缺陷分析

目的对铝合金铬酸阳极氧化后显现出的表面缺陷及原因进行分析。方法通过扫描电镜观察试样表面缺陷处的形貌,通过金相显微镜观察缺陷处的金相组织,通过能谱仪对缺陷处的腐蚀产物进行分析。结果铝合金通过铬酸阳极氧化后,基体的缺陷处会在铬酸溶液中产生沿晶界腐蚀。结论材料本身含有一定量的Cu,Ni,Mg,Fe等元素,在热处理过程中,这些元素在晶界处富集形成偏析相,从而造成金属基体在铬酸溶液中的腐蚀。     

铝材化学法不同着色效果条件的研究

采用硫酸阳极氧化膜无机染料化学着色方法,通过实验研究了着色液浓度、温度、着色时间等因素对着色效果的影响,确定了同一体系着不同颜色的最佳工艺条件,再经过一系列的性能测试,讨论了着不同颜色后铝材的性质.一般情况下,随浓度和时间增加,着色膜颜色会逐渐加深,但不会改变色系.相对浓度和时间而言,温度对着色效果影响很大,如果温度太高,氧化膜会被封孔,而着不上颜色,所以控制好温度对着不同颜色效果很重要.该工艺操作简便,溶液可循环利用;着色膜耐蚀性、耐晒性和致密性良好.