LC4 铝合金表面硬质阳极氧化膜制备及表征

目的在LC4铝合金表面制备硬质阳极氧化膜,讨论工艺参数对膜层厚度和硬度的影响。方法对阳极氧化的时间、温度、电流密度及正负脉冲电流时间比等参数进行优化实验,通过OM,SEM,XRD及显微硬度计等对制备的氧化膜层的厚度、硬度、形貌等进行研究。结果工艺优化后的参数为:温度-2~0℃,正脉冲电流密度4 A/dm2,负脉冲电流密度1 A/dm2,正负脉冲电流时间比6∶1,氧化时间50 min。得到由一系列直径约为50 nm的管状单元结构组成的氧化膜,其厚度为36μm,硬度为420HV。结论制备的阳极氧化膜具有致密的组织结构和高的硬度值。     

负向电压对海洋平台铝合金钻探管表面微弧氧化膜组织和耐蚀性影响

目的 提高海洋平台铝合金钻探管的耐腐蚀性能.方法 采用微弧氧化技术,在海洋平台钻探管用2 A12铝合金表面制备氧化铝陶瓷膜.通过盐雾试验,研究负向电压对微弧氧化膜耐腐蚀性的影响,并通过扫描电子显微镜和光学显微镜对微弧氧化膜的微观形貌、组织结构进行分析.结果 在微弧氧化处理过程中,随着负电压的升高,微弧氧化膜表面的孔径先增大后减小,膜表面变光滑.在一定负电压范围内,Al2 O3相的含量随负电压的升高先增加,当负电压达到一极限值后,Al2 O3相随负电压的升高而减少.负电压的增大能提高微弧氧化膜的耐腐蚀性,当负电压由8 V升高至24 V时,腐蚀速率由0.00568 g/(dm2·h)降低至0.00028 g/(dm2·h),前者是后者的20倍;当负电压为4 V时,部分膜层剥落,腐蚀严重;当负电压增至24 V时,有效延缓了微弧氧化膜的腐蚀程度.结论 在微弧氧化处理过程中,负电压对微弧氧化膜的制备有较大影响,增大负电压能有效提高微弧氧化膜的耐腐蚀性,此外基体本身所含的Fe、S等杂质是影响微弧氧化膜的主要因素.     

电压对医用钛合金阳极氧化膜结构和耐蚀性的影响

采用恒压直流电源,在不同阳极电压下,以硫酸型溶液作为电解液对医用 TC4 钛合金试样进行阳极氧化处理,在试样表面制得颜色各异的氧化膜。 分别利用涡流测厚仪测量膜厚,利用扫描电镜观测氧化膜形貌,利用 X 射线衍射仪分析氧化膜的物相。 将氧化后的试样放入 Hank’s 模拟体液中进行浸泡腐蚀测试,利用电化学工作站测试其腐蚀规律;研究阳极电压对氧化膜的颜色、膜厚、表面形貌、物相以及耐腐蚀性的影响。 结果表明:阳极电压会影响氧化膜的颜色、膜厚、表面形貌和物相,氧化膜的耐腐蚀性也随之发生变化。 阳极电压从 15 V 增大到 100 V,氧化膜厚度从 6 μm 增大到 28 μm,氧化膜的耐腐蚀性也有明显提高。 医用钛合金经阳极氧化形成以金红石型和锐钛矿型氧化钛为主要结构的氧化膜。     

7075铝合金微弧氧化膜硅溶胶封孔工艺及其性能

对微弧氧化后的7075铝合金进行硅溶胶封孔处理,采用扫描电镜、X衍射仪、高温摩擦磨损试验机和电化学工作站对硅溶胶封孔前后微弧氧化膜层的微观表面形貌、截面形貌、相组成、耐磨性和耐腐蚀性进行观察分析,研究了硅溶胶-凝胶不同封孔工艺对封孔效果的影响。结果表明,相对于微弧氧化膜层,封孔后的微弧氧化膜层微孔明显减少,膜层的粗糙度降低,耐磨性得到提高。封孔后的铝合金微弧氧化膜腐蚀电位由-0.62 V(vs SCE)正移到-0.36 V(vs SCE),腐蚀电流密度由2.44×10^-3 A·cm^-2下降到2.03×10^-4 A·cm^-2,耐腐蚀能力得到显著提高。通过浸渍提拉法封孔的微弧氧化膜层的耐腐蚀性比旋涂法封孔的更好。     

铝合金硬质阳极氧化工艺的研究

为了研究阳极氧化工艺条件对硬质氧化膜的厚度、耐蚀性、表面形貌的影响.利用正交试验优化了铝合金硬质阳极氧化的工艺条件,采用扫描电镜(SEM)观察了硬质阳极氧化膜的表观形貌,并探讨了槽液温度和硫酸浓度对氧化膜耐腐蚀性的影响.结果表明:有利于硬质阳极氧化膜厚度增加的最佳工艺条件为:硫酸浓度150g/L,电流密度3.5A/dm2,氧化时间180min,槽液温度-5～0℃;SEM照片表明:硫酸浓度增加,氧化膜的孔径增大,孔隙率增加.     

TA2纯钛H3PO4溶液阳极氧化着色膜的表征和电化学分析

利用恒压控制阳极氧化法在H3PO4溶液中于TA2纯钛表面制备了不同颜色的氧化膜,利用扫描电镜、X射线能谱仪、X射线衍射仪、X射线光电子能谱仪分析了着色膜的形貌、成分、物相和价态,使用电化学工作站在Hank’s模拟体液中研究了着色膜的Tafel极化曲线和电化学阻抗谱(EIS)。结果表明:SEM显示着色膜由一层表面多孔、内层致密的膜层构成;EMAX显示膜层由单一的Ti和O元素构成;XRD和XPS显示膜层主要由Ti4+和O2-组成,呈非晶态TiO2结构;Tafel极化曲线显示随着电压升高,着色膜腐蚀电位正移、腐蚀电流密度下降;EIS显示随着电压升高,着色膜容抗弧半径增大、阻抗值增加,耐腐蚀性提高。     

电参数对高稀土镁合金微弧氧化膜的影响

在硅酸盐体系中,采用恒压模式对高稀土镁合金进行微弧氧化获得陶瓷膜防护涂层。通过正交试验,以陶瓷膜的耐腐蚀性和腐蚀电流密度为评价指标,对硅酸盐体系电参数工艺进行了研究,得到最佳电参数工艺为:频率800 Hz,正电压为500 V,负电压为250 V,占空比为20%,氧化时间为15 min,其中正电压对微弧氧化膜的影响程度最大。用扫描电镜分析了最佳工艺参数下的表面形貌和腐蚀后的表面形貌。结果表明:采用双极性非对称脉冲电源所得到的微弧氧化膜表面形貌只存在显微孔而不存在微裂纹,在腐蚀过程中点蚀拓展阻力比较大,提高了耐蚀性。     

锆的热氧化及氧化后酸腐蚀行为的研究

研究了工业纯锆在500～800℃的热氧化行为及氧化后的耐酸腐蚀性,分析了不同时间热氧化处理后试样的单位面积质量增加以及在盐酸中的耐腐蚀性.采用SEM观察试样热氧化后的表面形貌及腐蚀后表面形貌.结果表明,在500～700℃时,氧化平缓,经长时间(5h)氧化后氧化膜未有脱落产生,并且氧化膜厚度随热氧化时间延长而增加;温度达800℃时,氧化过程先经历剧烈过程(1 h)后步入平稳阶段,表面出现裂纹和氧化膜脱落现象,氧化膜的厚度随氧化时间的延长而减小;经热氧化后的锆试样在25％HCl中耐腐蚀性得到改善.     

磷酸盐体系下氧化时间对氢化锆表面微弧氧化膜的影响

在磷酸盐体系下,采用恒压模式对氢化锆进行微弧氧化。考察了微弧氧化时间对氧化膜的厚度、结构、表面形貌、截面形貌以及阻氢性能的影响。利用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、膜层测厚仪分析了氧化膜的表面形貌、截面形貌、相结构及膜层厚度。通过真空脱氢实验评估膜层的阻氢性能。结果表明:随着氧化时间的延长氢化锆表面微弧氧化膜层厚度由65.2μm增大至95.4μm;氧化膜的生长速度随着氧化时间的延长而逐渐降低;氧化时间对于膜层的结构没有明显影响,膜层主要由单斜相氧化锆(M-ZrO2)和四方相氧化锆(T-ZrO2)构成;氧化时间的增加有助于提高氧化膜的致密性和阻氢效果,当氧化时间为25 min时,氧化膜的PRF值达到最大值11.6。     

含稀土元素的Mg-Al合金在NaCl溶液中腐蚀产物膜的研究

利用多种表面分析手段比较研究了纯Mg和Mg-8Al、Mg-8Al-RE等镁铝合金在Mg(OH)2饱和的3．5％NaCl溶液中的腐蚀产物膜的形貌及结构。发现Al元素的加入使镁合金表面形成含Mg、Al的复杂氧化物，有利于提高镁合金耐腐蚀性，稀土元素RE的加入有利于提高Al元素在氧化膜中的含量，形成具有三层结构的产物膜，进一步提高了Mg-Al合金的耐腐蚀性。     

阳极氧化电流密度对热浸镀铝45钢耐蚀性能影响

为改善45号钢的表面耐蚀性能,对热浸镀铝45号钢表面采用阳极氧化技术,在硫酸电解液中制备了具有一定厚度的阳极氧化膜,研究了电流密度对氧化膜形貌、厚度及耐蚀性的影响。结果表明,热浸镀铝45钢阳极氧化处理后镀层主要包括Al_2O_3层、镀Al层和Al-Fe合金层3部分。阳极氧化电流密度对氧化膜的厚度和形貌有较大影响,进而影响其耐蚀性。随着电流密度增大,氧化膜厚度增加,表面孔洞尺寸变大、面积增加,材料的耐蚀性能先提高后降低。在电流密度为2.0A/dm~2下氧化30min,热浸镀铝45号钢在3.5%的NaCl溶液中的自腐蚀电流密度比氧化前降低了2个数量级,电荷转移电阻提高了20倍,耐蚀性显著改善。     

纯铝微弧氧化过程的超声波效应

将超声波作用于纯铝微弧氧化处理过程,研究了超声波对于微弧氧化膜层的结构及耐磨、耐蚀性的影响.对陶瓷层厚度进行了测量,通过XRD、SEM、摩擦磨损和电化学分析等方法埘陶瓷层的表面形貌、相结构、耐磨性和耐腐蚀性能进行了测试.结果表明:施加超声波后,气泡从液体中逸m更加迅速,溶液变得清澈.但小功率超声波作用于微弧氧化过程,使恒压模式下微弧氧化的脉冲电流变化不明显,而且对最终膜层的膜厚、相结构、表面形貌及耐磨和耐腐蚀性能的影响也不大.     

铝合金微弧氧化膜纳米TiO_2掺杂机理研究

在含有纳米TiO_2的电解液中对铝合金进行微弧氧化处理,用以研究掺杂纳米TiO_2对铝合金微弧氧化成膜机理及性能的影响。利用扫描电镜(SEM)观察微弧氧化膜形貌,能谱仪(EDS)分析膜层Ti、Al、O等元素含量,X射线衍射仪(XRD)分析相组成,测定膜厚、硬度和氧化液中TiO_2表面电荷,建立了掺杂改性模型。结果表明,加入纳米TiO_2后,氧化初期电压随TiO_2添加量增加逐渐升高、5min后电压逐渐降低;氧化膜表面孔洞数量和尺寸减小,成膜效率、膜层致密度和表面疏松层硬度提高。纳米TiO_2在氧化膜表面均匀分布,截面不均匀分布。氧化膜主要由γ-Al_2O_3、Mullite和少量Si组成。     

2024铝合金混合酸阳极氧化

目的在混合酸溶液中,对2024铝合金进行不同条件下的阳极氧化,并制备氧化膜,研究比较氧化膜厚度、表面形貌和耐腐蚀性等的不同。方法 2024铝合金在硫酸-磺基水杨酸-乳酸体系中进行阳极氧化,改变氧化时间(20~60 min)与氧化电流密度(2.5~4.5 A/dm^2),观察氧化膜的表面形貌、显微硬度、厚度、晶体结构以及耐蚀性的变化。结果每次实验的氧化时间为40 min不变,改变电流密度得到一系列阳极氧化膜,当电流密度为3.0 A/dm^2,自腐蚀电位最正,接近0.0 V时膜层的耐蚀性最好。若继续增加电流密度,则自腐蚀电位会负向移动。当电流密度为4.5 A/dm^2时,自腐蚀电位最负,为-1.1 V。保持电流密度为2.5 A/cm^2不变,改变氧化时间,得到一系列阳极氧化膜,当氧化时间达到50 min时,氧化膜的耐腐蚀性最好,自腐蚀电位为-0.6 V。XRD分析表明,氧化膜由γ-Al2O3和α-Al2O3组成。氧化膜的显微硬度和厚度会随着电流密度及时间的增加而增大,氧化膜硬度、厚度最大分别为372.3HV、6.8μm。结论当阳极氧化电流密度为3.0 A/d、氧化时间为50 min时,膜层的耐蚀性最好。     

工艺参数对2195铝锂合金阳极氧化膜的耐蚀性影响

以2195铝锂合金为研究对象,研究了硫酸阳极氧化技术中硫酸浓度、氧化电压和氧化时间对新型铝锂合金阳极氧化膜的微观形貌、厚度和耐腐蚀性影响,并确定了合适的制膜工艺。利用扫描电镜分析氧化膜的表面微观形貌和厚度,利用电化学工作站评估氧化膜的耐腐蚀性能,并对其腐蚀机理进行探究。结果表明:随着硫酸浓度的增加,氧化膜成膜速率先增加后减少;随着氧化电压的增加,氧化膜的电压增加,氧化膜膜厚依次增加,但是当电压过高时,会发生"起灰"现象;随着氧化时间的增加,氧化膜的厚度依次增加,当氧化时间达到30 min后,氧化膜成膜速率增加;当硫酸浓度为180～200 g/L,温度为14℃,氧化电压为14 V,氧化时间为50 min时,氧化膜具有最好的耐腐蚀性。     

SiC增强Ti-6Al-4V合金微弧氧化陶瓷层的摩擦磨损性能

采用微弧氧化方法,通过在电解液中掺杂不同粒径碳化硅颗粒,在Ti-6Al-4V合金表面制备含不同粒径碳化硅的陶瓷膜层。利用扫描电子显微镜、X射线衍射仪和摩擦磨损实验机研究了膜层的微观形貌、结构物相以及摩擦磨损性能。实验结果表明,碳化硅对钛合金微弧氧化膜层表面形貌以及摩擦磨损性能影响显著,较小粒径碳化硅颗粒引入微弧氧化膜层可以显著降低微弧氧化膜层孔隙率,增强膜层表面致密度,较大提高膜层减摩耐磨性能。其中1~2μm粒径的碳化硅对膜层耐磨性的提高效果最为显著。较大粒径碳化硅难以通过尺度较小的微弧氧化孔进入微弧氧化层,减摩耐磨性能提高较小。     

复合氧化制备TC4钛合金表面多孔生物陶瓷膜层

研究了复合氧化工艺在Ti-6Al-4V(TC4)钛合金表面制备多孔TiO_2氧化膜层的工艺和性能。在乙酸钙和磷酸二氢钾电解体系中,运用阳极氧化法、微弧氧化和复合氧化方法在TC4钛合金表面制备了多孔生物陶瓷TiO_2氧化膜层,并讨论了电解液浓度(Ca/P)、成膜电压和成膜时间等参数对膜层膜厚、硬度及粗糙度等性能的影响。采用X射线衍射仪、显微硬度计、便携式粗糙度仪、扫描电镜和电化学工作站等仪器分析了表面TiO_2膜层的物相组成、显微硬度、粗糙度、耐腐蚀性和显微形貌及其结构。研究结果表明:采用恒压阳极氧化技术,在TC4表面可形成一层光滑致密氧化膜层,该膜层粗糙度比预处理过的钛合金表面大0.05μm,厚2~10μm,显微硬度为3200MPa(HV)左右,比钛合金显微硬度3100MPa(HV)略大。再在阳极氧化膜层的基础上进行复合氧化,可以在TC4表面形成具有良好耐腐蚀性的多孔TiO_2膜层。膜层的硬度可以达到7000MPa(HV),厚度达到64μm。     

强流脉冲离子束辐照镁合金微弧氧化膜的耐腐蚀性能

采用强流脉冲离子束在束流密度为200 A/cm2、辐照次数为1~10次条件下对AZ31镁合金微弧氧化膜进行辐照改性处理。采用扫描电子显微镜对氧化膜的表面及截面形貌进行表征;在Princeton Applied Research(PAR)2273型电化学工作站测量氧化膜的极化曲线。结果表明:在束流密度200 A/cm2、5次辐照条件下氧化膜表面获得连续、致密的改性层;以3.5%NaCl溶液为腐蚀液,氧化膜表面发生的腐蚀过程由辐照前的活化溶解向辐照后的钝化-孔蚀击穿转变;在束流密度200 A/cm2、5次辐照条件下击穿电位提高到最大值-800 mV(vs SCE)。强流脉冲离子束辐照产生的连续致密改性层是氧化膜耐蚀性改善的主要原因。     

Al_2O_3微粉添加量对镁合金微弧氧化膜特性影响

为了研究添加Al_2O_3微粉对AZ31A镁合金微弧氧化膜特性影响,在不同浓度Al_2O_3微粉氧化液中对其进行了微弧氧化处理。利用扫描电镜(SEM)观察了微弧氧化膜形貌,能谱仪(EDS)分析了膜层表面Ca、Mg、O、Al元素分布,X射线衍射仪(XRD)分析了相组成,测定了膜厚、硬度和氧化液中Al_2O_3表面电荷,讨论了改性机理。结果表明,加入Al_2O_3微粉后,氧化电压随Al_2O_3添加量增加先增加后降低;氧化膜表面孔洞数量和尺寸减小,膜层表面Ca元素分布逐渐减少,成膜效率降低,膜层致密度和表面疏松层硬度提高,氧化膜主要由MgO和MgO_4等相组成。     

表面状态对2A12铝合金发黑氧化膜层的热循环性能影响

为了探讨前处理对2A12铝合金发黑阳极氧化及其空间服役性能的影响,通过不同机加粗糙和表面活化等前处理对发黑阳极氧化形貌和热循环性能的影响进行了研究,并采用扫描电镜等对前处理、氧化和热循环后的形貌进行了分析。结果表明:随着表面粗糙度的增加,铝合金发黑膜层热循环性能变差,裂纹密度和宽度增加;而通过浸泡和溅射处理,由于表面微区域腐蚀,导致生成的氧化膜层与基体之间结合力下降,从而引起在热循环过程中表面膜层的脱落,并结合微观形貌以及能谱测试结果探讨了不同表面粗糙度和活化对膜层的影响机理。