电参数对纯铝微弧氧化膜结构及性能的影响

在Na2SiO3电解液体系下用微弧氧化法制得铝氧化膜，利用X射线衍射、扫描电镜、TR110袖珍粗糙度仪、覆层测厚仪、显微硬度仪及点滴腐蚀试验等手段研究了电流密度、脉冲占空比及频率对纯铝微弧氧化膜结构及性能的影响。结果表明：随电流密度的增大，α-Al2O3和γ-Al2O3相的含量增加，陶瓷膜的硬度及粗糙度也增加，厚度和耐蚀性先增大后减小；随占空比的增大，陶瓷膜的厚度、硬度及粗糙度均增加，当占空比小于30％时，腐蚀时间随占空比的增大而延长，占空比大于30％时腐蚀时间略有缩短，占空比为30％时膜层的耐蚀性达到最佳；频率对陶瓷膜的粗糙度和硬度影响较小，5000Hz频率段下膜层的厚度最厚，耐蚀性达到最佳。     

电流密度对镁合金微弧氧化膜结构和性能的影响

电流密度是影响微弧氧化膜层结构和性能的主要因素之一.采用测厚仪、扫描电镜(SEM)、电化学测试等手段研究了AM60B镁合金在不同电流密度下硅酸盐溶液中微弧氧化膜层的结构和耐蚀性能.结果表明,随电流密度的增大,氧化膜厚度呈线性增加;氧化膜的表面微孔数目减少,微裂纹扩展程度增大.电化学腐蚀测试结果显示,电流密度9.0 A/dm2下生成的氧化膜耐蚀性最好,主要与膜层较致密的微观结构有关.     

MB8镁合金表面多孔陶瓷膜的制备与结构特点研究

采用微弧氧化技术在MB8镁合金表面制备了陶瓷膜,使用的电解质溶液清洁、对环境友好.分析了选用不同制备参数时对应的电流密度与时间的关系曲线.同时,分析了陶瓷氧化膜厚度、微观形貌、膜层结构和成分.结果表明,随着电压和频率的增加,微弧氧化陶瓷层的厚度呈快速增长趋势,而随着占空比的增加,膜层的厚度呈先增加后减小的趋势.当电压为200V和250V时,陶瓷膜分布着大量不规则的堆积层,主要为Si、Ca、P的产物.     

电参数对压铸镁合金微弧氧化的影响

采用脉冲电源在K2SiO3-KOH溶液中对压铸镁合金AZ91D进行微弧氧化,并采用扫描电镜(SEM)及X射线衍射(XRD)研究了微弧氧化电流密度、频率、占空比对陶瓷膜的生长速率、腐蚀速率及组织形貌的影响.结果表明,氧化膜主要由MgO、Mg2SiO4、MgAl2O4和不定形相组成;膜层的生长速率与表面形貌主要由单脉冲的放电能量决定;随电流密度的增加或频率的减小,微弧氧化膜层的生长速率增加,但膜层表面变粗糙并产生裂纹;厚度12～20 μm的膜层有较好的耐蚀性.     

工艺参数对AZ91C镁合金生成微弧氧化膜层的影响

用微弧氧化方法在硅酸钠-氢氧化钾电解液体系中制备得到了镁合金氧化膜.考察了反应时间和电流密度对生成氧化物膜层的影响.结果表明:膜层的生长速度与反应时间密切相关,膜层总厚度随反应时间的延长而增加.反应开始阶段,膜向外生长速率大于向基体内氧化速率,一定时间后,膜层增厚以向内生长为主.电流密度对膜层厚度有显著影响,随电流密度增大,膜层厚度呈近似线性增加,表面粗糙度也随之增加.     

纯钛微弧氧化阳极工艺过程模型的建立及实验研究

对纯钛微弧氧化陶瓷膜在工艺过程中的生长规律进行了实验研究,分析了陶瓷层表面形貌、厚度、相结构等不同生长阶段的特点。基于微弧氧化工艺过程阳极等效电路,建立了电极电压、电流密度、频率、占空比、时间等工艺参数对陶瓷膜性能影响的理论模型。模型分析结果表明:在陶瓷层成膜后,随着膜层厚度的增加,金红石相TiO2相对含量增加;膜层厚度不变时,工艺过程趋于停止。模型分析与实验结果是吻合的,为提高陶瓷膜层性能并改善微弧氧化工艺提供了理论基础。     

7075铝合金微弧氧化的工艺优选

对铝合金表面进行微弧氧化能提高其硬度、耐磨性及与基体的结合力,但目前对Al-Zn-Mg系铝合金的微弧氧化研究较少.对7075铝合金进行了微弧氧化处理,研究了阴/阳电流密度、正/负占空比、频率和氧化时间等微弧氧化工艺参数对膜层厚度和显微硬度的影响.采用扫描电镜观察了微弧氧化层的形貌;采用X射线衍射仪分析了微弧氧化膜的相组成;采用测厚仪、硬度仪测试微弧氧化膜层的厚度及硬度;采用极化曲线法分析了微弧氧化膜的耐蚀性;最后分析了优化工艺参数下微弧氧化对7075铝合金力学性能和耐腐蚀性能的影响.结果表明:最佳微孤氧化工艺为阳极电流密度10 A/dm2、阴/阳极电流密度比0.7,正占空比15％,负占空比10％,频率300Hz,氧化时间45 min,此工艺下制备的微弧氧化陶瓷层硬度达1 080 HV1N,膜层厚31.1 μm;微弧氧化对合金力学性能的影响较小,但可以极大地提高合金的硬度和耐蚀性能.     

正脉冲占空比对ZK60镁合金微弧氧化陶瓷膜的影响

占空比是影响微弧氧化过程和微弧氧化膜结构与性能的重要因素之一。研究了恒定的电流密度、频率、微弧氧化时间下,正占空比对ZK60镁合金微弧氧化电压和氧化膜结构与耐腐蚀性能的影响。结果表明:正占空比对ZK60镁合金微弧氧化起弧电压和起弧时间的影响较小,微弧氧化终电压随正占空比的增大而增大;正占空比增加,促进了镁合金与溶液的反应,在相同微弧氧化时间内形成的陶瓷膜厚度逐渐增加,镁合金耐腐蚀性能提高,但在正占空比达到50%后,提高正占空比不能提高镁合金的耐腐蚀性能,甚至会使其降低。     

脉冲宽度对镁合金微弧氧化的影响

为了研究双极性脉冲微弧氧化电源脉冲宽度对镁合金微弧氧化的影响,在恒流、一定频率,占空比10%～30%对应的脉冲宽度140～430us条件下对镁合金微弧氧化进行了研究.结果发现:随着脉冲宽度的增加,起弧电压逐渐降低,膜层的成膜速率随着脉冲宽度的增加先增大,到一定值后开始减小;随着脉冲宽度的增加,膜层表面的孔洞数量减少,但孔洞尺寸增加.因此,镁合金微弧氧化过程中脉冲宽度要控制在200～300us范围内.     

钛合金微弧氧化陶瓷膜微观特性的分析

微弧氧化膜存在微米量级宏孔,这些宏孔对氧化膜特征的研究非常重要.研究了微弧氧化中电流密度对微弧氧化膜的生长速率、结构形貌及相组成的影响,并对氧化膜进行了离子束抛光处理,分析了氧化膜和微孔的组织结构.研究表明:电源频率固定为1 500 Hz/5 μs和氧化膜厚为10 μm时,随着氧化电流密度的增大,氧化膜的生成速度和孔径都随之增大,但同一膜厚的氧化层组成成分金红石型TiO2和锐钛矿型TiO2的相对含量无明显变化;离子束抛光后的氧化膜膜层外疏内密,放电通道内表面更是淀积了电解液溶质、氧化膜颗粒及基材等多种物质的纳米微颗粒.     

反向占空比对铝合金微弧氧化膜组织结构和耐蚀性能的影响

反向占空比对微弧氧化膜组织结构和性能的影响很大。恒流条件下用不同反向占空比(10%～80%)对7075铝合金进行微弧氧化,研究了反向占空比对膜层厚度、粗糙度、致密层比例、耐蚀性、形貌的影响,并分析了膜层的相结构。结果表明:当反向占空比达到50%时膜层综合性能最佳,膜层最厚(83.4μm),粗糙度2.47μm,致密层比例最大,耐点滴时间最长,盐雾腐蚀1200 h仍未发生腐蚀;微弧氧化膜中有许多不均匀的"火山"喷发状孔洞,主要物相为γ-Al2O3。     

基于形状记忆合金驱动的仿生鲫鱼尾鳍的设计和分析

 为了研制可主动运动控制的仿生机器尾鳍,以鲫鱼的尾鳍为研究对象,利用仿生学研究结果以及形状记忆合金材料的特点,设计形状记忆合金驱动的仿生鲫鱼尾鳍结构,实现尾鳍的主动运动控制.介绍了仿生尾鳍及其驱动器的机械结构和控制方法,详细分析了核心部件形状记忆合金鳍条的根部变形曲率和摆动幅度之间的关系.最后由实验给出了形状记忆合金鳍条厚度与最大输出力及摆动幅度之间的关系,同时给出加热电流占空比对鳍条最大摆幅和最高频率的影响规律.由实验结果可知：最大输出力随着SMA薄板的厚度增加而迅速增大,它们之间呈现非线性关系;鳍条厚度和摆动幅度之间呈线性反比关系,摆动幅度随着厚度的增加线性减小;随着驱动加热电流的增加,鳍条的响应频率显著加快;不同加热电流占空比下鳍条所能达到的最大摆幅显著不同．     

纯钛材微弧氧化电参数对陶瓷层组织结构的影响

以往就纯钛材表面微弧氧化陶瓷层表面积对提供羟基磷灰石生长条件的研究不多,为此,在Na2HPO4电解液中,采用微弧氧化法在纯钛材表面制得多孔结构的二氧化钛陶瓷层.研究了正向电压、频率对微弧氧化陶瓷层组织结构的影响.结果表明,随正向电压升高,膜厚增加,孔径增大,表面变得粗糙;随频率的增加,膜层表面变得光滑,孔径减小,膜厚减...     

SiC纳米颗粒对TC4钛合金微弧氧化涂层组织结构及耐蚀性能的影响

在基础电解液中加入SiC纳米颗粒,利用微弧氧化技术在TC4钛合金表面制备微弧氧化陶瓷涂层,研究纳米颗粒的添加对微弧氧化涂层组织结构及耐蚀性能的影响。结果表明:550,600V及650V条件下,基础电解液中SiC的加入,使TC4微弧氧化涂层的厚度由9.2,12.8μm和12.4μm分别增大到12.0,14.9μm和20.0μm。随着电压的升高,微弧氧化涂层的表面粗糙度逐渐增大,分别为2.65, 3.34μm和3.61μm。SiC的加入有效抑制微弧氧化涂层表面裂纹的产生,增加涂层厚度从而降低涂层的阳极电流密度,提高微弧氧化涂层的耐蚀性能。微弧氧化涂层增加了TC4的开路电位及自腐蚀电位。     

6063铝材微弧氧化最佳电流密度和槽液温度的探讨

目前的铝合金微弧氧化工艺存在电流密度高、槽液温度范围窄等不足,使其应用受到了限制.为此,从铝材低电流密度和宽槽液温度方面研究了6063铝材的微弧氧化工艺,探讨了微弧氧化工艺中电流密度及槽液温度对起弧电压、起弧时间及膜层厚度等的影响.结果表明,同等条件下,电流密度越大,则起弧电压越低,起弧时间越短,膜层越厚;槽液温度越高,则起弧电压越低,起弧时间越短,膜层越厚;在10 min内,得到12μm厚度的膜层,同等时间内比普通阳极氧化膜厚提高4倍;微弧氧化膜的表面显微硬度相对6063铝材高7倍以上.     

电解液组成及工艺条件对镁合金微弧氧化过程的影响

在含有NaAlO2的电解液中以恒电流方式对镁合金进行微弧氧化。研究了电解液中NaAlO2、甘油、NaF的浓度以及电流密度和氧化时间对镁合金微弧氧化过程中电压-时间曲线和氧化膜厚度的影响。结果表明:电解液中只含有NaAlO2时即可产生火花放电现象,但得到的氧化膜较薄;甘油的加入可明显抑制尖端放电现象,NaF的加入可以显著增加氧化膜厚度,随着电流密度的增大,微弧氧化所需起火时间迅速缩短,而击穿电压并无明显变化,氧化膜厚度明显增加。采用扫描电子显微镜观察了镁合金微弧氧化陶瓷膜的微观形貌,在微弧氧化膜的表面存在明显的孔洞和放电通道,这些通道呈熔融状态结合在一起。     

铝材脉冲电镀Pb-WC-CeO_2复合层的电化学性能

为了探究脉冲电镀铝基Pb-WC-CeO2复合镀层的电化学性能,考察了正向脉冲参数(平均电流密度Jm、占空比r及正向脉冲工作时间ton)及温度对镀层在锌电解液中作阳极时的耐蚀性及析氧动力学参数的影响。结果表明:当Jm=120 mA/cm2,r=20%,ton=200 ms、θ=50℃时,Pb-WC-CeO2复合镀层具有较强的耐蚀性;将其用作锌电解的阳极,槽电压最小,能耗小,有最好的电催化活性,且优于直流镀层。     

Measurement of total energy flux density at a substrate during TiOx thin film deposition by using a plasma jet system

The total energy flux density delivered to an electrically isolated substrate in a low-pressure pulsed DC hollow cathode plasma jet sputtering system during TiO₂ thin film deposition has been quantified. The plasma source was operated in constant average current mode and in a mixture of argon and oxygen or only in pure argon working gas. A titanium nozzle served as the hollow cathode. The total energy flux density measurements were made using a planar calorimeter probe. The main results from the calorimeter probe showed clearly that the total energy flux density at the electrically isolated substrate decreases significantly with duty cycle from 100% (DC mode) to 10% at a given pulsing frequency 2.5 kHz. A local maximum at duty cycle 60% for only pure argon operation has been observed. In addition, the voltage waveforms on the hollow cathode and before the ballast resistor have been saved for pulsed DC measurements for both pure argon and argon + oxygen mixture. A similar transient phenomenon on the cathode voltage and discharge current as observed recently in mid-frequency pulsed DC magnetron discharge has been discovered in the hollow cathode plasma jet sputtering system. We can conclude from these preliminary measurements that the main asset of the pulsed DC hollow cathode plasma jet discharge as distinct from the DC driving of the same plasma system lies in the possibility to reduce or to increase energy influx on the floating substrate within the change of duty cycle.     

微弧氧化工艺参数对覆盖层厚度的影响规律模型

微弧氧化工艺参数影响着覆盖层厚度,而覆盖层厚度直接影响处理后的性能.为了解工艺参数对覆盖层厚度的影响规律,基于微弧氧化过程的等效电路,建立了氧化过程中电压、电流和电解液电导率等对覆盖层厚度影响的理论模型.模型分析结果表明,覆盖层厚度随电解液电导率增大、时间延长而增加,厚度增加速度在处理初期大于处理后期,恒电流条件下厚度增加速度与电压的增加速度成正比.模型分析结果与已有试验结果吻合.