铝合金表面陶瓷层耐磨性能

利用微弧氧化技术在LY12铝合金表面原位生长陶瓷层，实验中电解液由5g／LNaOH、10g／LNaSiO3和5gm（NaPO3）6组成，并加入适量催化剂KOH和十二烷基苯磺酸钠。用SEM、XRD分析了微弧氧化陶瓷层的表面形貌和相结构，利用WTM-1型球-盘磨损实验机对铝合金表面陶瓷层的耐磨性能进行了研究。结果表明：铝合金在电流密度7A／dm^2、电解液的温度20～40℃、处理时间20min条件下，铝合金表面可以原位形成均匀致密的陶瓷改性层。微弧氧化处理后的试样在干摩擦小滑动距离下表现出良好的耐磨性能。     

微弧氧化技术在铝合金腐蚀防护中的应用研究与发展

随着轻型合金技术的发展,铝合金被广泛应用于船舶舰艇、装甲装备等领域,但随之带来的腐蚀问题不容小觑.资料显示,我国铝合金舰船的维修费用有近一半用于修复海水腐蚀损坏.铝合金微弧氧化是一种表面处理技术,兴起于上个世纪下半叶,通过在铝合金表面生成陶瓷层,能起到较好的防腐效果,同时对工件结构包容性大,在处理复杂零部件时有特殊优势.铝合金经微弧氧化处理,能在表面原位生成以α-Al2 O3和γ-Al2 O3为主要成分的陶瓷层,具有较高的硬度、耐腐蚀性和耐磨性;但由于微弧氧化发生时,会产生瞬时高温高压,击穿原有自然氧化膜,在表面形成放电通道,因此微弧氧化膜层有大量孔洞.为提高微弧氧化膜层综合性能,更好地发挥腐蚀防护作用,学者们对微弧氧化过程以及膜层质量进行了大量研究.影响其质量的因素大致可概括为四个方面:电解液、电参数、氧化时间和添加剂.一般来说,电解液和添加剂对铝合金微弧氧化膜层成分有直接影响,合理使用添加剂对改善膜层表面孔隙率有积极意义,尤其是纳米颗粒添加剂,发挥第二相弥散强化作用,能有效提高膜层强度和硬度;而电参数和氧化时间对成膜效率、膜层厚度以及相结构都有影响,各种因素相互关联制约,共同影响微弧氧化陶瓷层的耐腐蚀效果和综合性能.以美国为代表的发达国家从上世纪七十年代起就开始在工业中使用铝合金微弧氧化技术,俄罗斯对微弧氧化的理论研究比较深入,处于国际领先地位.但是微弧氧化过程瞬间完成,同时涉及到化学、电化学、等离子体等反应,机理十分复杂,至今仍没有统一的模型能够完美解释整个过程.我国对铝合金微弧氧化技术的研究始于上世纪九十年代,在理论积累以及工程应用领域均取得了一定成果,尤其是在一些小型铝合金工件的微弧氧化技术上,工艺流程已较为成熟.本文归纳了铝合金微弧氧化膜层腐蚀防护机理,对影响铝合金微弧氧化膜层防腐性能的因素进行了梳理讨论,并对铝合金微弧氧化技术发展中的问题和前景进行了总结和展望,以期为研究人员的进一步研究提供参考.     

表面纳米化-微弧氧化复合涂层对铝合金拉伸性能影响机制研究

通过表面机械研磨处理(SMAT)在LY12CZ铝合金表面制备表面纳米化(SNC)过渡层,再采用微弧氧化(MAO)技术对纳米晶过渡层进行微结构重构,设计制备出纳米化-微弧氧化(SNC-MAO)复合涂层,并对比研究了表面纳米化、微弧氧化及纳米化-微弧氧化复合处理对基体铝合金拉伸性能的影响。结果表明,微弧氧化处理使基体铝合金的屈服强度和抗拉强度减小,而纳米化-微弧氧化复合处理则增加了基体铝合金的屈服强度和抗拉强度。在拉伸伸长率8%的条件下,相同厚度的纳米化-微弧氧化复合涂层比微弧氧化涂层具有更好的抗拉伸破坏能力,表现出更好的膜基结合性能。     

NaOH体系中添加石墨对铝合金微弧氧化层生长及磨损性能的影响

在NaOH溶液中添加石墨粉末后对LY12铝合金进行了微弧氧化处理。分析了石墨相的含量对微弧氧化陶瓷层生长过程的影响和微弧氧化陶瓷层的相组成,在自制的磨损试验机上测定了陶瓷层和对摩件的耐磨损性能。结果表明,石墨相的引入大大降低了陶瓷层以及对摩件的磨损失重。     

正向电压及氧化时间对ZAlSi12微弧氧化陶瓷层特性的影响

ZAlSi12因为含Si量高，其微弧氧化过程不同于其它铸造铝合金。铸铝合金中si的存在不利于在其表面进行微弧氧化。因此，研究正向电压、氧化时间对ZAlSi12微孤氧化陶瓷层特性的影响规律，对于获得良好的陶瓷表面层有着重要的意义。研究了不同的正向电压及氧化时间对ZAlSi12微弧氧化陶瓷层厚度的影响规律，并对膜层进行了磨损试验。采用XRD分析陶瓷层的相组成。研究结果显示，电压为440V／120V时，陶瓷层性能最佳，膜层厚度达169μm。氧化时间为0～48min时，膜层生长速度快，超过48min后，生长缓慢。因此，适宜的氧化时间为48min。     

LY12铝合金微弧氧化陶瓷层的电化学腐蚀行为

为了系统了解微弧氧化电参数对铝合金微弧氧化膜耐蚀性的影响,采用自制的设备以恒流法在硅酸盐系电解液中对LY12铝合金进行微弧氧化处理.研究了频率、占空比、时间等参数对铝合金微弧氧化陶瓷层电化学腐蚀行为的影响.用扫描电镜(SEM)和电化学工作站等手段,分析了不同能量参数制备的陶瓷层的微观结构及耐蚀性.结果表明:随着频率增加...     

电源频率对铸铝合金微弧氧化陶瓷层的影响

研究了微弧氧化处理中电源频率对铸铝合金微弧氧化陶瓷层的影响.发现频率也是影响微弧氧化陶瓷层厚度及表面粗糙度的因素之一.试验结果表明:陶瓷层厚度及表面粗糙度均是先随频率的升高而增加,而后又随频率升高而减小.在微弧氧化后期在增加电源频率的同时,适当降低占空比,可以获得表面质量好并具有一定厚度的陶瓷层.     

负脉冲对铝合金微弧氧化膜耐蚀性影响的研究

利用自行研制的100kW微弧氧化设备对LY12铝合金进行微弧氧化表面处理.采用IM6e电化学工作站测试了负脉冲个数分别为0,2,4,8时,微弧氧化LY12铝合金在5%NaCl溶液中的极化曲线,并对极化曲线的塔费尔斜率分析.研究表明,微弧氧化30 min后,陶瓷层厚度由不加负脉冲时的56μm减小到施加8个负脉冲时的31μm.随负脉冲个数增多,陶瓷层的生长时间变短,溶解时间变长,陶瓷层厚度减薄.加载负脉冲可使LY12铝合金微弧氧化陶瓷层的腐蚀电流降为原来的1/10,耐蚀性大幅度增加.负脉冲为4个时制备陶瓷层的腐蚀电流最小,仅为10.3μA,腐蚀速度最低,耐蚀性最好.     

微弧氧化和阳极氧化处理镁合金的耐蚀性对比

通过电化学分析测量镁合金微弧氧化陶瓷层和阳极氧化陶瓷层的交流阻抗图谱，稳态电流／电位曲线，并对得出的交流阻抗值和腐蚀电流进行比较，结果表明，与阳极氧化处理比较，镁合金经营微弧氧化处理后交流阻抗值增大，腐蚀电流降低，微弧氧化陶瓷层特有的微观结构是其耐蚀性显著提高的主要原因。     

TiAl合金微弧氧化陶瓷层高温特性的研究

为提高TiAl合金的抗高温氧化性能,采用微弧氧化技术,对TiAl合金表面生成的微弧氧化陶瓷层在高温循环氧化条件下的氧化动力学进行了研究.结果表明,经过微弧氧化处理试样的高温氧化动力学曲线呈抛物线规律,其表面的陶瓷氧化膜具有保护性;微弧氧化后TiAl合金的使用温度可提高到1000 ℃;微弧氧化陶瓷层中的SiO2能有效抑制Al2TiO5在高温下的分解,从而改善了TiAl合金的抗高温氧化性.