不同基体材料微弧氧化生成陶瓷膜的研究

1　前　言微弧氧化是一种表面处理新技术[1～ 2 ] ,它直接在Ａｌ、Ｍｇ和Ｔｉ等金属表面原位生长的致密陶瓷氧化层 ,可改善材料自身的防蚀、耐磨和电绝缘的特性。陶瓷氧化膜的厚度可通过工艺条件加以调整 ,可达 30 0 μｍ ,最高显微硬度达ＨＶ 2 5 0 0 ,绝缘电阻大于10 0ＭΩ ,与基体的结合力强 ,工件尺寸变化小。陶瓷材料以其特有的绝缘性、高硬度、高强度、耐磨、耐磨蚀、耐高温等优异性能成为继钢铁、铝材以后的第三代工程材料。但由传统烧结工艺制备的陶瓷材料脆性较大 ,可加工性差 ,一直束缚其广泛应用。而微弧氧化技术能在加工成形的…     

电参数对Ti6Al4V合金微弧氧化陶瓷膜结构特性的影响

采用交流微弧氧化法于Na₂SiO₃-KOH-(NaPO₃)₆。溶液中在Ti6A14V表面形成了氧化物陶瓷膜.研究了微弧氧化电压与频率对陶瓷膜的生长速率、组织形貌和相组成的影响.结果表明:随电压的升高或频率的减小,膜层的生长速率增加,膜层的表面质量变得粗糙.相对致密均匀的膜层主要由TiO₂(锐钛矿相及金红石相)相组成,电压与频率电参数影响膜层的相组成,随电压的升高和频率的减小,膜层中锐钛矿相TiO₂的相对含量减小,金红石相TiO₂的相对含量增加,并成为主晶相.     

溶液体系对微弧氧化陶瓷膜的影响

电解质溶液的成分及浓度对微弧氧化陶瓷膜的生长和性能的影响较大,不同的电解液,有不同的工作电压范围,制得的氧化膜层的厚度、硬度、孔隙率及防护性能也将随之改变。研究了4种不同溶液体系对微弧氧化陶瓷膜的厚度、生长速度和硬度的影响。结果表明,在相同的时间内,铝酸盐溶液体系中生成的微弧氧化陶瓷膜最厚,磷酸盐体系最薄;氢氧化钠溶液体系膜的平均生长速度较慢,各体系膜层的硬度接近。     

氧化处理时间对Ti6Al4V微弧氧化陶瓷膜的影响

采用交流微弧氧化法于：Na：SiO3-KOH-(NaPO3)6溶液中在％6A14V表面形成了氧化物陶瓷膜．利用扫描电镜、电子探针及X射线衍射研究了陶瓷膜的组织形貌、元素的分布和相组成．研究表明：在恒定的微弧氧化电参数(U =500V，U-=100V和f=600Hz)下，随氧化时间延长，电流密度逐渐降低，膜层厚度不断增加；相对致密均匀的膜分为3层：过渡层、致密层与疏松层．膜层主要由TiO2(锐钛矿和金红石)相组成，延长处理时间，锐钛矿相及金红石相的相对含量发生变化，金红石相TiO2逐渐增多，而锐钛矿相TiO2减小．膜层相的形成过程可分为两个阶段。     

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.     

铝合金微弧氧化陶瓷膜形成过程中的特性研究

保持交流电压脉冲幅度不变,对浸在硅酸钠和氢氧化钠溶液中的铝合金样品进行了微弧氧化处理,发现在陶瓷膜形成过程中,样品的电流随时间明显分成五个不同阶段.对应各阶段所制备的陶瓷膜分别用扫描电镜和X射线衍射仪进行了分析,结果表明,铝合金微弧氧化陶瓷膜主要由γ-Al₂O₃和α-Al₂O₃相组成,其含量随氧化时间变化.陶瓷膜内外层α,γ相含量差异主要是由于微弧区熔融的Al₂O₃凝固时冷却速率不同引起的.     

微弧氧化陶瓷膜层的性能及其应用

采用脉冲电源,对发动机活塞用铝合金（ＺＬ１０８）基体进行了微弧氧化处理,测定了陶瓷氧化物膜的表面粗糙度和膜层硬度,研究了电流密度和强化时间对陶瓷膜的硬度和耐磨性的影响,分析了影响表面粗糙度的因素,实验结果表明,随着电流密度和强化时间增加,膜层的表面度增大,而膜层硬度则在电流密度超过８Ａ／dm^2后趋于稳定,基机 归固于陶瓷氧化膜在强电流密度下烧结,实验条件下对磨损结果表明,铝合金活塞的耐磨性,经微弧氧化后提高３－４倍。     

黑色微弧氧化陶瓷膜的制备及其性能研究

用微弧氧化的方法在LYl2铝合金基体上获得黑色陶瓷膜，分别研究了添加剂浓度对陶瓷膜的成膜速度、表面粗糙度、硬度和耐磨性的影响。结果表明：所采用的添加剂浓度增大，陶瓷膜的黑度加深；在其浓度较低条件下，陶瓷膜显微硬度几乎保持不变，成膜速度、表面粗糙度和耐磨性等性能均得到一定程度的改善；其浓度过高时，陶瓷膜显微硬度、耐磨性和成膜速度均会下降，表面粗糙度却增大，陶瓷膜性能逐渐恶化。实验证明，当添加剂浓度为5g／L时，黑色微弧氧化膜表现了优异的综合性能。     

高温氧化对钛合金微弧氧化陶瓷膜组成与结构的影响

针对钛合金不耐高温氧化的问题,在铝酸钠电解液体系中,利用双相脉冲直流微弧氧化技术,在TC4钛合金表面原位生长以Al2TiO5为主晶相的复合氧化物陶瓷膜,研究了1000℃高温氧化对陶瓷膜试样的相组成、结构的影响及膜层增重特点.研究表明,陶瓷膜层试样的高温氧化过程包括Al2TiO5分解、基体氧化和膜层表面形貌变化3个方面.高温氧化后,膜层的主晶相由Al2TiO5变为α-Al2O3和金红石型TiO2,同时,膜层的表面形貌发生显著的变化;由于膜层和基体的热膨胀系数不同和基体钛的氧化,使得高温氧化后膜层在冷却过程中表面出现裂纹和脱壳.陶瓷膜层极大地减少了TC4钛合金在1000℃高温氧化时的增重,因此,陶瓷膜层可用于TC4钛合金的恒温氧化防护.     

硅酸钠对TC4钛合金微弧氧化电极参数及陶瓷膜的影响

硅酸钠是影响微弧氧化过程和微弧氧化膜结构的重要因素之一.采用恒压模式,以Na2SiO3,CH3COONa,EDTA·2Na为溶液,在TC4钛合金表面微弧氧化制备了陶瓷涂层,研究了Na2SiO3浓度对起弧电压,电极电流,陶瓷膜厚度、表面形貌、粗糙度以及陶瓷膜相组成的影响.结果表明:Na2SiO3有降低起弧电压和电极电流的...     

TC4钛合金表面交流微弧氧化膜研究

在铝酸盐溶液中,采用交流微弧氧化方法在ＴＣ４钛合金表面制备出氧化物陶瓷膜．使用显微力学探针测定了膜的硬度和弹性模量分布,并探讨了微弧放电对氧化膜和钛合金基体组织、性能的影响．结果表明,钛合金表面经微弧氧化处理后,膜／金属界面附近钛合金基体显微组织保持不变,基体上也不存在硬化区．另外,来自溶液氧原子没有扩散进入未氧化的钛合金基体．氧化膜的显微硬度和弹性模量分布有相似的变化规律．从膜表层到膜内部,硬度和弹性模量逐渐增加．靠近钛／膜界面附近时达到最大值。分别为１３和２３０ＧＰａ膜不同深度处ＴｉＯ_２金红石和ＴｉＡｌ_２Ｏ_５尖晶石相的相对含量变化决定了硬度和弹性模量分布．     

Influence of Electrolytes on the Microstructure of Microarc Oxidation Coatings on Ti—6Al—4V Alloy

Dense ceramic oxide coatings of about 50μm may be prepared on Ti-6Al-4V alloy surface by alternating-current microarc oxidation in aluminate and silicate solutions, respectively.Their phase constituent and microstructure sere characterized using X-ray diffraction (XRD) and scanning electron microscopy(SEM). The results show that the electrolytic ions have incorporated into the interior of the coatings.The coating formed in aluminate solution is composed of the rutile TiO2 and TiAl2O5 phases rather than the rutile, anatase and amorphous SiO2 phases for the coating formed in silicate solution.However,TiAl2O5 content in the outer layer of the two coatings is much higher than in the inner layer.It is suggested that all these oxides may result from a rapid solidification of the molten coating in the microarc discharge zone.     

铝合金表面微弧氧化耐磨润滑涂层

介绍了铝合金表面微弧氧化技术的工艺过程、反应机理和结构特征。对应用微弧氧化技术制备具有润滑性能的高硬度耐磨、防腐蚀氧化铝涂层及其应用进行了初步探讨。     

电解液和电参数对钛合金微弧氧化的影响

结合实验研究,系统介绍了钛合金微弧氧化过程中电解液、电参数的选择,以及其对微弧氧化陶瓷层的结构和性能的影响,并指出利用微弧氧化技术可以在TC4合金表面制备出结构陶瓷层和功能陶瓷层,在航空航天等领域有广阔的应用前景.     

Effect of the Oxidation Time on Properties of Ceramic Coatings Produced on Ti-6Al-4V by Micro-Arc Oxidation

Ceramic coatings were prepared on Ti-6AI-4V alloy using ac micro-arc oxidation (MAO) in silicate-hypophosphate solution. Growth regularity and formation mechanism of ceramic coatings were discussed. It was found that during the first stage the growth rate of coatings toward the external surface was larger than that toward substrate and then the coating began to grow mainly towards Ti alloy. When the total coating thickness reaches a certain value, it would no longer increase. In addition, the variations of the composition and microstructure of ceramic coatings according to the depositing time were also investigated with X-ray diffraction (XRD) and scanning electron microscope (SEM). The amount of rutile TiO2 gradually increased, whereas the amounts of the anatase TiO2 and amorphous phases first increased and then decreased slightly.     

钛合金表面微弧氧化技术的研究

微弧氧化是一项在有色金属表面原位生长陶瓷膜的新技术,利用该技术可在钛合金表面生成耐磨、耐蚀、耐高温以及电绝缘性能优异的陶瓷膜层.介绍了微弧氧化技术的基本原理、钛合金微弧氧化的发展及现状,并提出了钛合金表面微弧氧化技术发展的新思路.     

Ti-6Al-4V合金铸件拉伸性能差异原因分析

目的 研究Ti-6Al-4V合金两种不同结构铸件产品之间,拉伸性能存在着较大差异的原因。方法分别对同批次母合金浇注的两种熔模精密铸件进行化学成分分析、金相组织检查和拉伸试棒宏微观断口形貌观察。方法 分析发现,肋板和支承座铸件两者化学成分没有明显差异,断口表面未见明显冶金缺陷。金相组织检查表明：肋板的原始β晶粒尺寸和晶粒内部的α片层间距均,小于支承座的原始β晶粒尺寸和晶粒内部α片层间距。结论 分析结果表明,拉伸性能数据存在差异主要与其晶粒度和晶内片层间距差异有关,该组织差异主要由铸造工艺中不同的冷却速度引起的。通过改变取样位置,试样的拉伸强度可获得明显提高。