Al-Si合金表面制备ZrO2等离子体电解氧化涂层

采用等离子体电解氧化方法在Al-Si合金表面制备了氧化锆涂层.通过SEM、XRD研究了涂层的显微组织和相组成.结果表明,在氧化初期,涂层生长为典型的电化学极化控制的阳极沉积阶段,生长速率较快,且主要以向外生长为主;随处理时间的延长及涂层增厚,涂层生长速率有所降低,且主要以向内生长为主.涂层主要由t-ZrO2、m-ZrO2、α-Al2O3和γ-Al2O3组成,t-ZrO2为涂层的主晶相.随着氧化反应的进行,涂层表面由等离子体放电形成的微孔逐渐过渡为重复堆积的陶瓷颗粒,颗粒尺寸为1～2μm.     

金属表面等离子体电解氧化陶瓷涂层研究进展

针对影响摩擦性能的陶瓷涂层微结构、微缺陷等研究工作,中科院力学所研制了等离子体电解氧化自动控制系统,建立了PEO瞬态伏安特性测定方法,研究了PEO瞬态伏安特性和陶瓷涂层的微观结构关系。从电化学分析角度,揭示出陶瓷涂层生长的3个不同特征。利用电化学阻抗谱（EIS）对铝合金PEO陶瓷涂层在酸、碱、盐溶液中耐腐蚀性进行了表征。     

钽在磷酸盐中等离子体电解氧化涂层耐腐蚀性能研究

目的 探究金属钽在磷酸盐中进行等离子体电解氧化(Plasma electrolytic oxidation,PEO)形成Ta2O5陶瓷涂层后的耐腐蚀性能.方法 在磷酸盐电解液中,采用等离子体电解氧化(PEO)方法,在金属钽表面形成Ta2O5陶瓷涂层.采用XRD、SEM和EDS等方法,表征涂层物相、形貌及元素组成,利用动...     

铸态Al-Si合金等离子体电解氧化过程放电特征研究

采用等离子体电解氧化技术(Plasma Electrolysis Oxidation,PEO)在铸造铝硅合金表面制备了陶瓷层,电解液为磷酸盐系列.利用PEO自动采集控制系统对工作电流、电压进行实时采集,利用表面轮廓仪、SEM对陶瓷层的粗糙度和表面形貌进行了研究.结果表明:PEO过程中存在四个典型阶段性特征.所制备陶瓷层存在孔洞和微裂纹,尺寸随处理时间延长而增大.瞬态伏安特性研究表明,PEO存在阳极氧化和击穿放电两个重要特征,陶瓷的生长主要在击穿放电阶段,其陶瓷化过程为击穿放电、高温烧结、微弧熄灭、氧化物冷凝.     

甲醇对镁合金等离子体电解氧化过程的影响

以甲醇和水为混合溶剂,KOH、Na2SiO3为电解质,恒电压方式对AZ31镁合金进行等离子体电解氧化(PEO)处理,通过原子吸收分光光度计检测等离子体电解氧化处理后电解液中镁离子含量,研究甲醇对镁合金等离子体电解氧化过程的影响。结果表明,在等离子体电解氧化过程中,甲醇的加入影响镁合金PEO过程放电特性;随着甲醇浓度的增大,镁离子溶出量逐渐减少,耐点滴腐蚀、耐均匀腐蚀性能均有提高;甲醇的加入能有效降低PEO过程能耗,当溶剂中甲醇浓度为12%(体积分数)时,能耗比未加甲醇时降低42.9%。     

硅酸盐溶液中ZL101等离子体电解氧化膜形成过程的研究

以硅酸盐溶液为电解液,对ZL101合金进行等离子体电解氧化(PEO)处理,分析膜层的形成过程和膜层的组成和结构。结果表明,PEO初始阶段的膜层分别在初生α相和共晶体上独立形成,Si相上无等离子体放电产生,Si在临近α相的等离子体放电产生高温下氧化,形成SiO2进入膜层。初生α相的膜层以Al2O3为主,含有少量的SiO2。而共晶体的膜层中SiO2含量显著高于Al2O3。ZL101的PEO膜主要成分为γ-Al2O3、α-Al2O3,SiO2及莫来石(3Al2O3.2SiO2)。随着PEO处理时间的增加,γ-Al2O3逐渐向α-Al2O3转化,膜层中α-Al2O3量增加。     

等离子体电解氧化过程中参数控制模式分析

在分析有关等离子体电解氧化（Plasma Electrolytic Oxidation—PEO）系统模型的基础上，推导了一个用于描述PEO处理过程中各参数之间联系的系统方程，并在恒流与恒压条件下对该方程进行了讨论。磷酸盐电解液中镁合金PEO处理的验证试验表明：在恒压条件下利用该方程计算所得的后期电流值与试验结果具有较好的一致性，而恒流条件下具有较大的偏差，这与推导方程过程中所做的假设和简化有关。另外，在恒流控制的基础上，提出了阶梯降流法的控制成膜方式，并研究了其在磷酸盐系电解液中具体的实现方法及其在成膜过程中的作用。     

基于等离子体电解氧化和激光重熔的铝合金表面陶瓷化技术

介绍了一种等离子体电解氧化和激光重熔的复合工艺,可对铝合金表面进行陶瓷化。分析了激光与等离子体电解氧化膜层相互作用过程中的等离子体现象,根据对膜层的不同影响,将其归纳为3种类型的等离子体,并进一步阐述了等离子体电解氧化和激光重熔工艺的相互影响。电子显微镜和超显微硬度计检测结果表明:激光重熔降低了等离子体电解氧化膜层的孔隙率,并提高了致密度和硬度。     

微弧氧化膜封孔技术研究进展

首先对微弧氧化中微孔产生机理进行了阐释,归纳并总结了微弧氧化封孔技术的最新研究进展。在不同封孔机理的基础上,分析了各种封孔方法的优缺点,如水合封孔、有机物封孔、无机物封孔和一些新型封孔工艺。其中自封孔展现出了较大优势,其包括溶液自封孔和外加电场自封孔两种方式。溶液自封孔是通过改变电解液的组成及配方实现自封孔,而外加电场自封孔主要是利用外加电场驱使带电粒子加速向微孔中移动并生成沉淀,使封闭微孔。最后对封孔工艺的发展趋势进行了展望。     

阴极等离子体电解沉积Co、Cr金属涂层及Ni-Cr、Co-Cr合金涂层

采用阴极等离子体电解沉积的方法制备了Co、Cr金属涂层以及Ni-Cr、Co-Cr合金涂层,并研究了不同主盐浓度和酸浓度对涂层结构和形貌的影响。结果表明,在阴极等离子体电解沉积过程中,涂层形貌演变规律主要取决于沉积速率和等离子体电弧的作用。较低的主盐浓度和较高的酸含量可以降低沉积速率,在等离子体电弧的作用下,沉积物可以充分地快速熔融并凝固,形成均匀、致密的涂层;而在较高的主盐浓度和较低的酸含量下,由于沉积速率快,大量的沉积物无法完全被等离子体电弧熔融,所以易形成枝晶或者粉末。     

Tribological and Electrochemical Corrosion Properties of CNT-Incorporated Plasma Electrolytic Oxidation (PEO) Coatings on AZ80 Magnesium Alloy

Plasma electrolytic oxidation (PEO) coatings were carried out in silicate-based electrolyte embedded with various amounts of carbon nanotube (CNT) additives (0, 0.5, 1, 2 and 4 g/L) on AZ80 magnesium alloy substrate. Microstructure, tribological and electrochemical corrosion properties of the coated specimens were investigated. The results demonstrated that the increasing CNT additions into the electrolyte resulted in a gradual increase in the thickness of PEO-coating layer. The CNT addition to the electrolyte by 0.5 g/L resulted in a slight decrease in the roughness of PEO-coating above which it continually increased. Wear resistance of the PEO-coated specimens showed a gradual improvement with increasing CNT-incorporation within the coating. The electrochemical corrosion tests revealed that the best corrosion resistance was found after the CNT addition into the electrolyte by 0.5 g/L due to the better roughness values, more homogenous coating layers and less pore formation.     

Influence of Concentrations of KOH and Na_2SiO_3 Electrolytes on the Electrochemical Behavior of Ceramic Coatings on 6061 Al Alloy Processed by Plasma Electrolytic Oxidation

In this study,ceramic coatings were deposited on 6061 Al alloy using a plasma electrolytic oxidation(PEO)technique,and the effect of concentrations of KOH and Na_2SiO_3 as electrolytes for PEO process was studied on microstructure,chemical composition,and electrochemical behavior of PEO coatings formed on the 6061 Al alloy.The results indicated that the increase in concentration of KOH led to rise in electrical conductivity of electrolyte.Consequently,the breakdown voltage reduced,which in turn improved the surface quality and the corrosion behavior.Moreover,the increase in concentration of Na_2SiO_3 resulted in the increase in incorporation of Si in the coating,which led to a higher corrosion potential in the concentration of 4 g L~(-1).According to this investigation,the best protection behavior of coatings can be obtained when the KOH and Na_2SiO_3 concentrations in PEO electrolyte are equal to 4 g L~(-1).     

Plasma Electrolytic Oxidation of Arc-Sprayed Aluminum Coatings

Different posttreatment methods, such as heat treatment, mechanical processing, sealing, etc., are known to be capable to improve microstructure and exploitation properties of thermal spray coatings. In this work, a plasma electrolytic oxidation of aluminum coatings obtained by arc spraying on aluminum and carbon steel substrates is carried out. Microstructure and properties of oxidized layers formed on sprayed coating as well as on bulk material are investigated. Oxidation is performed in electrolyte containing KOH and liquid glass under different process parameters. It is shown that thick uniform oxidized layers can be formed on arc-sprayed aluminum coatings as well as on solid material. Distribution of alloying elements and phase composition of obtained layers are investigated. A significant improvement of wear resistance of treated layers in two types of abrasive wear conditions is observed. This article is an invited paper selected from presentations at the 2007 International Thermal Spray Conference and has been expanded from the original presentation. It is simultaneously published in Global Coating Solutions, Proceedings of the 2007 International Thermal Spray Conference, Beijing, China, May 14-16, 2007, Basil R. Marple, Margaret M. Hyland, Yuk-Chiu Lau, Chang-Jiu Li, Rogerio S. Lima, and Ghislain Montavon, Ed., ASM International, Materials Park, OH, 2007.     

金属表面液相等离子体电解渗硼技术

金属表面液相等离子体电解渗技术包括等离子体电解渗碳、渗氮、渗硼等。它具有渗透效率高、工作电压低、处理工艺简单、成本低等优点。主要介绍了钢铁、钛等金属表面等离子体电解渗硼技术的最新进展,分析了它的放电过程和基本原理,研究了渗硼过程的光发射谱,并评估了等离子体放电区的电子温度、电子浓度特征参数。分析了渗硼层的生长过程和形成机理,探讨了金属基体成分、工作电压、处理温度和电解液的组成等关键参数,对渗硼层的显微组织和相成分的影响。最后简要探讨了等离子体电解渗硼技术目前存在的问题和后续的发展方向。     

等离子体电解氧化膜的工艺优化及耐腐蚀性能评价

对镁合金等离子体电解氧化膜的表面制备工艺进行了研究.采用正交设计法优化实验方案,对最佳工艺条件下制备的氧化膜的微观形貌、相组成进行了研究;采用点滴腐蚀、动电位极化曲线、循环阳极极化曲线、电化学阻抗谱及浸泡腐蚀试验对AZ31镁合金及等离子体电解氧化膜的耐腐蚀性能进行了综合评价.结果表明,制备的等离子体电解氧化膜的最佳工艺为KOH 4g/L、硅酸盐20 g/L、氧化电压300 V、氧化时间30 min;氧化膜主要成分为MgSiO3和Mg2SiO4,经过等离子体电解氧化之后其显微硬度、耐点滴腐蚀、耐均匀腐蚀和耐点腐蚀性能较AZ31镁合金均有较大提高.     

阴极等离子体电解氧化表面改性新方法探索

阴极等离子电解氧化(CPEO)打破等离子体电解领域传统认识,利用液相放电现象,使钢铁及钛基材料阴极表面快速氧化,是一种氧化膜制备新方法,提高了材料的耐磨、耐蚀性能。与微弧氧化或阳极等离子电解氧化技术相比,CPEO技术的氧化膜生长速率显著提高,并适用于各种钢铁材料表面改性。介绍了CPEO技术的基本原理,包括液相放电现象和电压电流的演变过程、气膜形成与击穿过程、阴极内部近表面温度随电压变化规律和快速氧化过程,并对比分析了CPEO与阳极等离子体电解氧化和电解渗技术原理的共性与差异。介绍了光发射谱测量和等离子体参数的计算结果,分析阴极等离子体放电环境中阴极等离子体电解氧化机制。进一步总结了碳钢、不锈钢、Mo、TiAl合金表面CPEO膜的形貌、组织结构和性能特点,分析电解液中悬浮的碳粉特性,探讨放电过程中类金刚石(DLC)成分合成的可行性,并初步制备出含DLC成分的CPEO复合氧化膜。最后总结并展望了CPEO技术的发展方向以及应用前景。     

Mn 元素对等离子体电解氧化陶瓷层相组成的影响

在Na2SiO3-NaOH体系的电解液中,对Mn元素含量不同的1070纯铝及3003铝合金进行等离子体电解氧化。对所得陶瓷层的厚度及显微硬度进行了测试,并分析了陶瓷层的微观形貌及相组成。结果表明:1070纯铝表面所形成的陶瓷层由α-Al2O3及γ-Al2O3组成,而3003铝合金表面所形成的陶瓷层则由γ-Al2O3组成;处理时间相同时,3003铝合金所形成的陶瓷层较纯铝1070所形成的陶瓷层更厚,但显微硬度更低,致密性下降,Mn元素对反应过程中高温氧化铝相的形成有一定的抑制作用。