稀土对镁合金微弧氧化层的作用综述

镁合金具有密度小、比强度高、可回收、优异的铸造性能和切削加工性能等特点,在航空航天、交通工具、3C产品等领域具有十分广泛的应用前景。然而,镁合金的耐蚀耐磨性能差,限制了其更广泛应用。采用微弧氧化技术处理镁合金表面,来提高镁合金的耐蚀耐磨性能是近几年新兴的表面技术。在微弧氧化过程中,镁合金表面不断地陶瓷化,最终获得与镁合金基体结合紧密的致密耐蚀耐磨陶瓷层。本文介绍了镁合金微弧氧化反应原理,综述了稀土对镁合金微弧氧化层作用形式,包括前处理、作为添加剂添加在电解液中以及稀土合金化方式。探讨了稀土对镁合金微弧氧化层的影响作用,稀土通过影响微弧氧化过程、改变微弧氧化层的形貌和提高耐蚀相比例来改善微弧氧化层的耐磨耐蚀性能。指出今后可能的研究方向,通过选择电导率合适、降低Mg O熔点和粘度的稀土盐添加剂,从而提高微弧氧化膜层的致密性和耐蚀相比例,有利于镁合金微弧氧化层性能的改善。     

硅酸钠在镁合金表面生成微弧氧化膜时的作用

分别在不添加和添加硅酸钠的电解液中采用微弧氧化(MAO)技术在AZ91D镁合金表面上制备膜层,研究微弧氧化过程中,电解液中的硅酸钠在镁合金表面形成微弧氧化膜层时的作用,分析电解液中硅酸钠的有无对微弧氧化膜层的影响。膜层的微观结构及物相组成分别通过扫描电镜(SEM)和X射线衍射仪(XRD)进行分析,膜层的耐蚀性通过电化学工作站来表征。结果表明:镁合金微弧氧化过程中,电解液中硅酸钠的加入,将会促使在基材表面生成具有平面连续性的完整的微弧氧化膜层,同时改善膜层的致密性,并获得优质新物相Mg_2SiO_4。随着电解液中硅酸钠的加入,溶液的电导率增大,基材表面的起弧电压降低,击穿变得容易发生。SiO_3~(2-)离子与电解液中的其他阴离子协同作用,使得阳极表面微观电位强弱区的对比态势加剧,从而促使放电火花的燃、熄两种状态在基材表面此起彼伏、交替进行,并由此加速了放电火花在基材表面的辗转游移,继而避免了局部热量累积有可能造成的宏观小凹坑的出现,以及微观裂纹的产生。电解液中加入硅酸钠后,所得膜层的腐蚀电流密度减小了1个数量级,线性极化电阻增大了约16倍,膜层的耐蚀性明显得到提高。     

AZ91D镁合金表面电弧喷涂/微弧氧化复合陶瓷涂层结构组成与耐蚀性研究

通过一种新的电弧喷涂/微弧氧化(EASP/MAO)复合工艺,在AZ91D镁合金表面制备了复合陶瓷涂层。电弧喷涂处理试样在430℃下进行了热扩散处理后,在以硅酸盐碱性电解液体系中进行微弧氧化处理。利用扫描电镜(SEM)、能谱分析仪(EDS)和X射线衍射仪(XRD)对复合涂层表面和截面形貌、元素和相组成进行了分析,利用CS2350双单元电化学工作站对涂层试样在3.5%NaCl溶液中的动电位极化曲线进行了测定。结果表明:在430℃、氩气保护氛围下,保温热扩散处理2 h后,在基材与喷涂铝层间形成了热扩散层,扩散层由Al3Mg2和Al12Mg17两相组成。由于电弧喷涂铝涂层存在较多的表面缺陷,其对AZ91D镁合金基材只能起到有限的保护作用。经微弧氧化处理后,电弧喷涂铝涂层表面形成氧化铝陶瓷层,主要由α-Al2O3和γ-Al2O3两相组成。跟AZ91D镁合金基体相比,经微弧氧化处理10,20 min后的试样在3.5%NaCl溶液中的自腐蚀电位分别正移到-0.8279,-1.0570 V,较基体约分别提高770,550 mV,腐蚀倾向降低,基体的自腐蚀电流密度为经过微弧氧化处理10 min后试样的4.1倍,为经过微弧氧化处理20 min试样的460.6倍。     

钛合金表面微弧氧化制备二氧化钛陶瓷膜的研究

采用微弧氧化法在钛合金表面制备二氧化钛膜层(即生物医学用陶瓷膜),利用SEM、XRD和EDX对膜层的物相结构、形貌和元素组成进行了分析。研究了电解液pH值和微弧氧化电压对微弧氧化过程的影响。结果表明:随着电解液pH值和微弧氧化电压的升高,膜层表面孔洞数量增加,孔径增大,膜层更加均匀;膜层主要由锐钛矿型和金红石型二氧化钛组成,且金红石相含量随微弧氧化电压的升高而增加;微弧氧化电流密度随氧化时间的延长先增大后减小,随电解液pH值的增大而增大。当电解液pH值为11、微弧氧化电压为500V时,可制得多孔状陶瓷膜,且其孔洞分布均匀。     

石墨含量对TC4钛合金微弧氧化膜的影响

在硅酸钠+磷酸钠体系溶液中添加不同含量的石墨粉,以其为氧化液对TC4钛合金进行表面微弧氧化。通过扫描电子显微镜、能谱仪、X射线衍射仪及摩擦磨损试验机,研究了石墨含量对TC4钛合金微弧氧化膜表面形貌、元素分布、相组成及摩擦系数的影响。结果表明,石墨含量的增加对TC4钛合金表面微弧氧化膜的形貌无太大影响,氧化膜层呈多孔结构,膜层表面有块状石墨颗粒分布;膜层中的Ti、P、O元素含量相对稳定,Si、C元素含量略有波动;膜层主要由TiO_2和Ti组成,石墨对膜层中TiO_2的形成有一定的阻碍作用;微弧氧化膜中的石墨颗粒能够起到一定的减摩作用,随着石墨含量的增加氧化膜的平均摩擦系数从0.85降至0.54。     

TC4钛合金微弧氧化膜层高温氧化性能研究

利用微弧氧化(MAO)技术在TC4钛合金表面原位制备陶瓷膜层,并通过硅酸钠水溶液对膜层进行了封孔处理。采用X射线衍射仪(XRD)分析了膜层相组成,通过扫描电子显微镜(SEM)观察了膜层表面形貌。通过粘结拉伸测试,比较了膜层在封孔前后与基体的结合强度。利用高温氧化实验,考察了TC4基体及膜层试样封孔前后的抗高温氧化性能。结果表明:微弧氧化膜层与基体间的结合强度较高,经封孔处理及高温氧化100 h后,膜基结合强度降低至4.29 MPa。与TC4基体相比,微弧氧化膜层的高温氧化增重量小,抗高温氧化性能得到了显著的提高。封孔处理提高了微弧氧化膜层的致密性,使其能更好地阻止氧透过膜层向基体内侵入,进一步提高了膜层的抗高温氧化性能。     

钛合金表面微弧氧化耐磨和耐蚀膜层的研究进展

微弧氧化是一种直接在有色金属或其合金表面原位生成陶瓷膜的新技术,利用该技术可在钛合金表面生成耐磨和耐蚀性能优良的膜层。介绍了微弧氧化技术及其特点、钛合金表面微弧氧化耐磨和耐蚀膜层的研究进展,并指出了钛合金表面微弧氧化耐磨和耐蚀膜层的应用前景和今后膜层研究的发展方向。     

成膜时间对AZ31B镁合金Mn-Y转化膜的影响

镁合金表面稀土盐转化膜是近些年发展起来的一种绿色环保的表面处理技术,本文采用了电子扫描显微镜(SEM)、析氢实验、电化学工作站及X射线能量色散光谱(EDS)考察了不同成膜时间对获得的Mn-Y转化膜的微观形貌、耐蚀性、半导体特性及组成的影响。实验结果表明,随着成膜时间的增加,AZ31B镁合金表面逐渐生成一层转化膜,膜层呈泥巴状,当成膜时间为5 min时,基体表面的转化膜层最为密实。析氢实验结果显示,当成膜时间为5 min时,镁合金的析氢量最小,说明其耐蚀性最好;动电位极化曲线和电化学交流阻抗谱结果同样显示,随着成膜时间的增加,镁合金表面的耐蚀性不断增加,成膜时间为5 min的试样耐蚀性最好。Mott-Schottky曲线测试结果表明,镁合金表面膜层为n型半导体,5 min获得镁合金试样的施主浓度N_D最小,平带电位E_(fb)最正,耐蚀性能最好。EDS结果表明,化学转化膜的主要成分由锰、钇的磷酸盐和氧化物组成。     

镁合金压铸件的表面处理研究

按照表面成膜过程中有无外加电压作用，将现有镁合金压铸件的表面处理技术归纳为化学成膜技术和阳极氧化成膜技术二大类。分别介绍了化学成膜技术中的铬化处理、磷化处理、锌置换处理、化学腐蚀处理等4类表面处理技术和阳极氧化成膜技术中的常规阳极氧化、等离子体微弧阳极氧化等2类表面处理技术，同时还简要地介绍了镁合金压铸件交流等离子体微弧氧化处理技术，论述了上述各种技术的特点，总结了在各种表面处理过程中获得高质量膜层应注意的关键问题，并明确了镁合金压铸件表面处理技术今后的发展方向。     

热喷涂与微弧氧化法制备镁合金表面陶瓷层

通过对热喷涂与微弧氧化这两种镁合金表面陶瓷层制备方法的综合比较,探讨了它们各自的适用范围、优缺点和应用前景,并对它们作为镁合金表面防护技术的发展方向进行了展望。     

微等离子体氧化技术制备陶瓷膜研究进展

微等离子体氧化技术是一种直接在有色金属表面原位生长陶瓷膜的新技术。用此技术制备的陶瓷膜具有优良的耐腐蚀、耐高温冲击、耐磨和电绝缘等特性。在此文中，介绍了微等离子体氧化技术的发展历史、陶瓷膜的特性及制备原理与工艺，指出微等离子体氧化技术是制备陶瓷膜的一种新工艺，并予以前景展望。     

正脉冲电压对Mg-4Gd-3Y-0.5Zr合金微弧氧化膜组织形貌与耐蚀性能的影响

采用SEM、覆层测厚仪、电化学工作站等研究了正脉冲电压对Mg-4Gd-3Y-0.5Zr稀土镁合金双脉冲微弧氧化膜的组织形貌及耐蚀性能的影响。结果表明：随正脉冲电压的升高,膜层厚度增加,膜层表面微孔数量减少、孔径增大,烧结强度增加,裂纹增大;耐蚀性能先增强后降低,均显著优于合金基体;最佳正脉冲电压为450 V,腐蚀电位与腐蚀电流分别为-1.495 V、10-8.62 A/cm2。     

表面活性剂对钛合金复合微弧氧化膜结构与耐磨性能的影响

为了在钛合金表面制备耐磨性能良好的复合微弧氧化膜层,研究了4种不同类型的表面活性剂对复合六方氮化硼(hBN)固体润滑微粒微弧氧化膜层微观结构及其耐磨性能的影响。结果表明,表面活性剂对复合微弧氧化(MAO)膜层的微观结构和耐磨性能有明显的影响,阳离子型表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵降低了复合MAO膜层中h BN微粒含量,削弱了膜基结合,因而不利于膜层耐磨性能的改善;非离子型表面活性剂无水乙醇由于挥发性强导致膜层的致密性下降,降低了膜层的耐磨性能;阴离子型表面活性剂十二烷基苯磺酸钠对复合MAO膜层的结构和耐磨性能影响较小;阴离子型表面活性剂羧甲基纤维素钠则有效改善了hBN微粒在电解液中的分散性,进而改善其在MAO膜层中的复合及分布状况,从而明显改进了复合MAO膜层的耐磨性能。     

Ce对热浸镀铝HP40Nb钢氧化行为及组织的影响研究

通过SEM,EDS和XRD研究了Ce对HP40Nb热浸镀铝层组织结构和高温抗氧化性能的影响.结果表明,热浸镀过程中添加质量分数1％Ce促进了镀层外层中Fe2Al5和Fe4Al3Ce相的生成,抑制了内层Fe2Al5相长大；在1 000 ℃/4 h扩散处理过程中,Ce促进了γ向α相的转变以及α相中Ni3Al相的析出,并在渗层内层中生成富Ce相；800C/360 h氧化后,Ce促使渗层外层生成少量Fe2Al5和Cr3Si相,并使渗层外层组织均匀致密；1000℃/360 h氧化后,Ce促使α相长大导致渗层中生成大量的σ相.800℃氧化实验发现1％Ce使渗层组织致密,提高了渗层高温抗氧化性；1 000℃氧化实验发现1％Ce促进了渗层中σ相的生成,阻碍了Al原子的内扩散,保证了氧化过程中渗层表面生成α - Al2O3所需铝含量.     

Growth process and corrosion resistance of ceramic coatings of micro-arc oxidation on Mg-Gd-Y magnesium alloys

The regulation of ceramic coating formed by micro-arc oxidation on Mg-11Gd-1Y-0.5Zn (wt.%) magnesium alloys was investigated by scanning electron microscopy (SEM) and X-ray diffractometer (XRD). The relation of phase structure and corrosion resistance of MgO coating formed by micro-arc oxidation in different growth stages was analyzed. The results showed that the growth of coating accorded with linear regularity in the initial stage of micro-arc oxidation, which was the stage of anodic oxidation controlled ...     

Structure and Corrosion Resistance of Microarc Oxidation Coatings on AZ91D Magnesium Alloy

Magnesium alloys are widely used as shells of 3C (computer, mobile phone and consumer electronics) equipments for its impressive mechanical and physical properties, such as low density, good resistance to electromagnetic radiation, suitable for high pressure diecasting and easily recycling, etc. But poor corrosion resistance confines its extensively application. In this paper, protective coatings was successfully prepared on AZ91D magnesium alloys by micro-arc oxidation (MAO) and painting process. Microstructures and phases of MAO coatings were invesgated with scanning electron microscope (SEM) and X-Ray diffractometer. Mechanical properties of MAO coating, such as adhesive force and corrosion resistance, were also tested. Results showed that MAO coatings were a good base for painting process. MAO coatings with paint have good adhesive properties to base metal and excellent corrosion resistance. Micro-arc oxidation with painting process is a good kind of surface treatment to improve the corrosion resistance of mobile phone shell made of AZ91D magnesium alloys.     

稀土氧化物对焊缝金属抗高温氧化腐蚀性能的影响

本文通过在焊条药皮中分别添加微量稀土氧化物Ｌａ２Ｏ３及ＣｅＯ２,研究其对焊条熔敷金属在空气中和含硫气氛中抗高温氧化及腐蚀性能的影响。结果表明：微量稀土氧化物在焊条药皮中的加入,对其熔敷金属抗高温氧化性能有所提高,对在含硫气氛中的抗高温腐蚀性能有显著提高,添加Ｌａ２Ｏ３的焊条熔敷金属比添加ＣｅＯ２的焊条具有更好的抗高温硫腐蚀性能。     

Preparation and Corrosion Resistance of Rare Earth Ceramic Film on AZ91 Magnesium Alloy

With the purpose of improving corrosion resistance and solving environmental pollution caused by traditional protective technique, rare earth ceramic film on AZ91 magnesium alloy was prepared by dip coating process, and technical parameters of preparation were defmed. Microstructure and composition of the film were studied and corrosion resistance was evaluated as well. The results show that rare earth ceramic film is uniform,dense, with strong cohesion and intact coverage. The film is mainly made up of CeO2 and MgCeO3. The results of corrosion experiments approve that the film acts as a barrier to isolate the contact of the substrate with corrosion media and decreas corrosion rate. Polarization curve of the coated sample shiftes to positive potential obvito 2.7 × 104 Ω. These facts indicate that rare earth ceramic film could effectively improve corrosion resistance of AZ91 magnesium alloy.     

S355海洋钢表面微弧氧化复合膜层耐蚀性能

采用激光熔覆与微弧氧化技术相结合在海洋钢表面制备了复合膜层.运用扫描电子显微镜（SEM）、能谱仪（EDS）和X射线衍射仪（XRD）表征复合膜层的微观结构，采用极化曲线、电化学阻抗谱、腐蚀磨损实验和浸泡腐蚀实验等测试方法研究膜层在质量分数3.5%的NaCl水溶液中腐蚀行为，并与熔覆涂层和基体进行对比.结果表明:复合膜层主要分为内致密层和外疏松层，疏松层主要由γ-Al₂O₃组成，致密层主要由α-Al₂O₃组成，与基底层结合较好，复合膜层表面硬度最大能达到HV_0.2 1423.3，比熔覆涂层高47.6%，其硬度较S355海洋钢有显著提升.基体在腐蚀和磨损交互作用中主要以腐蚀加速磨损为主，涂层在交互作用中主要以磨损加速腐蚀为主，在经过微弧氧化处理后，膜层的自腐蚀电位负移，钝态电流密度上升，抗磨蚀性能明显提高.熔覆涂层的浸泡腐蚀方式以点蚀为主，复合膜层腐蚀较轻微，阻抗模值最大能达到105.3 Ω·cm2，比熔覆层提高两个数量级，这表明复合处理可进一步提高涂层的耐腐蚀性.