含石墨烯纳米片电解液中电流密度对2024铝合金微弧氧化膜性能的影响

目的研究电流密度对陶瓷膜层厚度、硬度及耐磨、耐腐蚀性能的影响。方法在含有氢氧化钠和硅酸钠的电解液中添加石墨烯纳米片(GNPs),采用脉冲直流模式实现不同电流密度条件下2024铝合金的微弧氧化(MAO)处理。采用扫描电镜(SEM)和能谱仪(EDS)对膜层形貌和成分进行了分析,借助电化学极化曲线测试了膜层的耐腐蚀性能,使用X射线衍射仪(XRD)表征了试样的相组成,利用多功能材料表面性能试验机测定了陶瓷膜表面力学性能。结果电流密度从1 A/dm~2增加到5 A/dm~2时,含GNPs的陶瓷膜层厚度由4.2μm增加到5.8μm,不含GNPs的膜层厚度由2.7μm增加到4.5μm。电流密度为1 A/dm~2时,含GNPs的膜层硬度达到163 HV,比同电流密度下不含GNPs的膜层硬度提高63%。电流密度为1 A/dm~2时,摩擦系数约为0.5;电流密度达到5 A/dm~2时,摩擦系数降低为0.3,膜层的耐磨性能提高。电流密度为3 A/dm~2时,自腐蚀电位开始逐渐升高,而自腐蚀电流呈下降趋势,生成的陶瓷膜的耐蚀性最好。电流密度对陶瓷膜成分的影响不明显。结论试样致密层的摩擦系数随电流密度的增大而显著降低,耐磨性能提高。提高电流密度可有效减少膜层上放电孔洞的数量和尺寸,改善膜层的耐蚀性,电流密度达到3 A/dm~2时,膜层的耐蚀性能最佳。引入GNPs可提高膜层的厚度、硬度、耐磨性能、耐腐蚀性能。     

BP神经网络在微弧氧化膜层性能预测和能量参数优化中的应用

评价微弧氧化膜层性能的参数主要有膜层厚度、表面粗糙度和硬度,影响氧化膜层性能的主要因素有电流密度、脉冲频率和占空比。利用正交实验数据建立了BP神经网络,对微弧氧化膜层性能进行了预测,对能量参数进行了优化。结果表明:所拟建的BP网络稳定,网络预测当电流密度为10A/dm2、频率为500Hz、占空比为15%时,膜层的厚度、硬度最大,表面粗糙度最小,且其值与实验结果吻合。     

电流密度对ZA43微弧氧化膜的影响

研究了不同电流密度对ZA43微弧氧化膜层的表面形貌、膜厚、硬度以及膜的组成相的影响等问题。结果表明:随着电流密度的增大,膜层表面的孔洞尺寸变大;氧化膜厚度逐渐增大,但是增加的速度变得缓慢;膜层硬度在一定电流密度范围内增加,最终趋于稳定;膜层主要相成分为α-Al2O3和γ-Al2O3,增加了ZA43高铝锌基合金的表面硬度,耐磨性和耐腐蚀性能。     

LA103Z镁锂合金微弧氧化膜层微观组织及耐蚀性

在单一组分硅酸盐电解液中,以LA103Z镁锂合金为基体,采用恒电流控制模式制备出微弧氧化陶瓷层,分析其生长特性、微观形貌及电化学腐蚀性等。采用微弧氧化技术在恒定氧化时间为3min,占空比为10,频率为500Hz的条件下,依次在不同电流密度下进行膜层制备。利用扫描电镜和膜层测厚仪等研究了膜层的微观形貌特征及厚度变化等,采用电化学工作站测定了膜层在3.5%的NaCl溶液中的腐蚀性能。结果表明,在相同的处理时间、占空比和频率下,增大电流密度能促进陶瓷层的厚度增加,最厚达25.65μm,膜层质量增加,最大增重0.08g,膜层的粗糙度增加,最大为0.379μm;随着电流密度增大,微弧氧化膜层的电绝缘性提高,最高击穿电压可达0.63V,电流密度为27.8A/dm~2下的腐蚀电位比基体正。     

电流密度对锂改性ZL108铝合金微弧氧化膜性能的影响

研究了电流密度对锂改性ZL108铝合金微弧氧化膜性能的影响规律。分析了微弧氧化电压规律;通过SEM观察了氧化膜表面微观形貌;检测了氧化膜硬度、厚度。结果表明,随电流密度增加,氧化电压升高;氧化膜表面微孔数量减少,孔径增大;氧化膜厚度先升高后保持稳定;膜层硬度升高;当电流密度为30 A/dm2时,获得的氧化膜具备较好的综合性能。     

占空比对LA103Z镁锂合金微弧氧化膜的生长特性及微观形貌的影响

通过不同的占空比进行微弧氧化试验,研究了超轻LA103Z镁锂合金在硅酸盐碱性电解液中氧化膜的生长特性与微观形貌的变化。分别在5种不同的占空比下制备出微弧氧化陶瓷层,利用扫描电子显微镜、涡流测厚仪和粗糙度仪分别研究了陶瓷膜层的检测了陶瓷层的形貌、厚度、元素含量以粗糙度等,根据极化曲线和交流阻抗曲线评价了膜层的耐蚀性能。结果表明,在相同的电流密度与频率下,随着占空比的增大,微弧氧化膜层的厚度增加,膜层重量增加,占空比的增加有利于膜层的增厚和质量的增加、粗糙度的降低和电绝缘性的提高;从微观形貌看,形貌最好的占空比为10%时制得的样品;经微弧氧化后的镁锂合金腐蚀电位有提高,即微弧氧化可以提高LA103Z镁锂合金的耐蚀性。     

占空比对氨基磺酸盐制备 Ni-TiN 纳米复合镀层性能的影响

目的进一步提高电沉积制备Ni-TiN纳米复合镀层的性能。方法选用氨基磺酸盐镀液体系,利用超声脉冲方法在3Cr13基体上电沉积Ni-TiN纳米复合镀层,研究占空比对纳米复合镀层TiN含量、表面形貌、显微硬度、微观结构的影响。结果随着占空比增加,镀层的硬度和纳米TiN含量先增加,后降低,镀层织构衍射强度增加,结晶度提高,衍射峰变窄。在占空比为0.2时,镀层TiN含量和硬度达到最大值,TiN质量分数为3.85%,硬度为580HV0.1,且镀层表面平整、致密。结论在一定的平均电流密度下,采用合适的占空比可以获得表面平整、致密的Ni-TiN纳米复合镀层。纳米TiN的共沉积影响了镍的结晶过程,不同占空比下制备的镀层中纳米TiN含量不同,引起了镀层晶格畸变,织构发生明显变化,性能改变。     

单脉冲模式下电参数对镁合金微弧氧化膜耐蚀性的影响

硅铝复合电解液体系中利用单脉冲工作模式在AZ9ID镁合金表面制备了一系列微弧氧化膜层.采用四因素三水平正交实验研究单脉冲工作模式下电流密度、正占空比、氧化时间和频率对膜层耐蚀性的影响.结果表明:各电参数对膜层耐蚀性的影响程度由高到低排列依次是氧化时间、正占空比、电流密度、频率;制备较优耐蚀性膜层的电参数为:电流密度22 A/dm2,正占空比40％,氧化时间12 min,频率500 Hz;在较优工艺方案下制得的试样与镁合金相比,其自腐蚀电位提高了36.4 mV,腐蚀电流密度下降了1个数量级.     

电参数对锆材微弧氧化膜层厚度的影响

利用微弧氧化技术在锆材表面原位生成微弧氧化膜层。研究电压、占空比、频率和电流密度对锆材微弧氧化膜层厚度的影响,并利用单因素方差分析法,分析各电参数对膜厚影响的显著性。结果表明：在试验范围内,随着电压的升高、占空比的增大、频率的减小或电流密度的增大,锆材微弧氧化膜层厚度增加;各电参数对微弧氧化膜层厚度影响的主次顺序为：电压和电流密度＞占空比＞频率,其中频率对膜层厚度无明显影响。     

电流密度对铈掺杂铝合金微弧氧化膜性能的影响

在不同电流密度下制备了铈掺杂ZL108合金的微弧氧化膜,研究了电流密度对铈掺杂铝合金微弧氧化膜性能的影响。利用扫描电镜观察微弧氧化膜的表面形貌,采用能谱仪分析膜层元素,利用极化曲线评定耐蚀性,并对微弧氧化膜的厚度、表面硬度进行了测定。结果表明,随着电流密度的增加,氧化电压、膜层厚度均增加,而硬度先上升后降低;微弧氧化膜表面微孔数量及尺寸不断增加,最后出现块状凸起并有裂纹产生。Ce元素在微弧氧化膜表面的分布随电流密度增加而不断均匀。当电流密度为10 A/dm~2时Ce含量最高,此时微弧氧化膜耐蚀性最好。     

电参数对AZ31B镁合金微弧氧化膜微观形貌及耐蚀性的影响

在含有丙三醇的硅酸盐体系中,通过微弧氧化法在AZ31B镁合金表面获得了细致均匀微孔的氧化膜。以SEM、电化学工作站和测厚仪为表征手段,利用单因素法分别考察了恒压模式下电压、频率、占空比对氧化膜结构、耐蚀性及厚度的影响。结果表明:随电压的增加,氧化膜的表面微孔尺寸和厚度均增大,但膜层耐蚀性能先增加后降低;随频率的增加,膜表面微孔尺寸减小,耐蚀性能增大,但频率改变对膜层的厚度影响较小;当占空比>45%时,膜层的表面微孔尺寸及厚度有增大趋势,膜层表面出现击穿破坏而导致耐蚀性能降低。优化的电参数为:电压230~260 V,频率300~500 Hz,占空比30%~45%。     

微弧氧化电参数对A7N01S-T5铝合金耐腐蚀性能的影响

采用单因素法,对微弧氧化的主要电参数对A7N01S-T5铝合金微弧氧化膜层性能的影响进行研究。结果表明,随电流密度和脉冲频率的增加,膜层厚度和粗糙度均增加。随占空比的增加,膜层厚度和粗糙度均先降低后增加。腐蚀电流和腐蚀电位变化较复杂。选择电参数为电流密度5 A/dm2,脉冲频率200 Hz,占空比22.5%。微弧氧化处理后试样的耐腐蚀性明显优于未氧化处理的试样。     

AZ91D压铸镁合金微弧氧化膜层的显微硬度分析

为了研究压铸镁合金AZ91D微弧氧化膜层显微硬度,在三种溶液及不同电参数条件下制备了微弧氧化膜层,分析了脉冲频率、占空比、电压、溶液成分及其电导率等参数对膜层显微硬度的影响.试验结果表明,镁合金微弧氧化处理可使其表面硬度大幅提高.锆盐溶液处理膜层的显微硬度高,与膜层相组成中含有ZrO2陶瓷有关.电源脉冲频率、占空比、电压、处理时间参数的增加,都使镁合金微弧氧化膜层的显微硬度增加.在一定范围内增加溶液的电导率,可使膜层的显微硬度提高.     

C掺杂硬质膜层的组织及性能研究

多元硬质膜层以其高硬度、抗磨损性及抗高温氧化性能显著提高了工件表面的服役性能,然而其过高的摩擦系数(0.4-0.9)引起了膜层的严重磨损。采用等离子增强PVD(物理气相沉积)技术在高速钢基体表面沉积C掺杂的Si-C-N以及Ti-Al-Si-C-N五元硬质膜层,并利用SEM、XPS、TEM、MH-5显微硬度仪以及摩擦磨损试验仪研究了C掺杂对膜层显微组织、力学性能的影响规律。结果表明:C的掺杂显著改善了膜层的显微组织,膜层硬度可达41GPa以上,尤其是膜层的耐磨减摩性能得到了极大的提高,摩擦系数低至0.2以下,且在测试过程中,膜层并没有发生剥落、撕裂等显著的破坏形式。     

铝合金表面微弧氧化工艺条件的研究

为了研究了起弧电压、电流密度和氧化时间等参数对铝合金陶瓷膜性能的影响.以LY12铝合金为试验材料,采用MAO240/750微弧氧化设备、TT260测厚仪和AMARY-1000B扫描电子显微镜.结果表明:起弧电压随着Na2SiO3浓度的增加而降低;在相同氧化时间内,随着电流密度的增加,陶瓷膜的厚度也显著地增加,陶瓷膜的致密层的显微硬度也在逐渐地增加,但不是呈线性增加的;在相同电流密度条件下,随着时间的增加,膜层厚度和致密层硬度非线性增加,但致密层所占比例却减小.得出结论:电流密度应该选择在5～20A/dm2的范围内,微弧氧化时间控制在3h以内时比较适宜.     

占空比对中频磁控溅射（Al,Ti）N周期性多层膜组织与性能的影响

采用LABVIEW软件控制N2气体流量,辅助中频磁控溅射制备不同占空比的(Al,Ti)N周期性多层膜,分别利用X射线衍射仪、场发射扫描电镜、纳米硬度仪研究了(Al,Ti)N周期性多层膜的组织结构和力学性能,研究表明:不同占空比下的薄膜只存在面心立方结构,多层膜具有一定的择优取向,择优取向随着占空比的改变而变化,当占空比为50%时,薄膜中存在(111)和(220)两种取向;多层的结构可以提高薄膜的结合强度和力学性能,获得的多层膜硬度最高为33.58GPa,临界载荷在40N左右,磨损情况也得到了明显的提高,主要是以粘合磨损为主;氮流量的增加有利于多层膜的性能改善。     

6063铝合金两种阳极氧化工艺的氧化膜性能研究

在传统硫酸电解液和添加宽温剂的硫酸电解液中对不含La和La含量为0.2％的6063铝合金进行阳极氧化,系统地研究了宽温剂加入量、电流密度和氧化温度对膜层厚度和显微硬度的影响.结果表明:加入宽温剂后阳极氧化可以采用高电流密度和较高温度,所得氧化膜的厚度和显微硬度也较好,宽温剂含量以8g/L为好;La含量为0.2％的6063铝合金比不含La的合金在同样的硫酸电解液中生成的氧化膜层厚度和显微硬度要好.     

电参数对AZ91D镁合金微弧氧化过程和膜层的影响

在硅铝复合电解液中,采用不同的电参数在AZ91D镁合金表面制备微弧氧化膜。利用扫描电镜(SEM)观察了膜层表面微观形貌;通过膜层测厚仪测量了氧化膜的厚度。结果表明,随着电流密度、占空比或者氧化时间的增大,膜层的不均匀程度都逐渐增大,表面放电孔洞尺寸变大,数量减少;电流密度大于10A/dm2或氧化时间超过15min时,微弧氧化过程会出现熄弧阶段;膜层厚度随着电流密度的增加而呈现近似线性增加后趋于稳定的变化趋势;而随着占空比或者氧化时间的延长,膜层厚度则逐渐增大。     

铝阳极氧化膜的微观结构及沸水封闭处理对膜层显微硬度的影响

通过阳极氧化在铝合金表面获得稳定的阳极氧化膜,并对膜层进行沸水封闭处理,采用扫描电子显微镜(SEM)、电化学阻抗谱(EIS)等分析手段研究了氧化电流密度以及封闭处理对膜层显微硬度的影响。结果表明:随着电流密度的增加,铝合金阳极氧化膜的显微硬度先升高,后降低;沸水封闭会导致铝阳极氧化膜的显微硬度下降;铝阳极氧化膜表面形貌的优劣、多孔层的组织结构和屏蔽性与膜层显微硬度密切相关。     

电流密度对镁合金微弧氧化膜层性能的影响

在电流密度分别为3、6、9、12 A/dm2时,用微弧氧化的方法在碱性电解液体系中制备了镁合金微弧氧化膜,考察了不同电流密度对生成的氧化膜层厚度、硬度的影响规律;用XRD分析了氧化膜层的相结构;并采用NaCl溶液浸泡试验和中性盐雾试验,考察了氧化膜的耐蚀性能。结果显示:随着电流密度的增大,膜层的厚度、硬度均呈增加的趋势;陶瓷层主要由MgO、Mg2SiO4和非晶相组成;得到的氧化膜层具有优良的耐蚀性能。