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。     

LA103Z镁锂合金微弧氧化膜层微观组织及腐蚀行为

以硅酸盐为电解液体系,采用微弧氧化技术(MAO)在LA103Z镁锂合金表面制备陶瓷层,研究了不同电压对陶瓷层微观形貌和耐蚀性的影响。利用SEM、XRD等手段对膜层微观形貌、相组成进行表征,采用析氢法、失重分析法对膜层的耐蚀性进行评估。结果表明,MAO陶瓷层在生长40 s后,表面逐渐形成微孔状形貌。随着氧化电压增大,膜层厚度和表面微孔孔径增大,呈现出"火山口"形貌,膜层表面有裂纹出现。MAO陶瓷层主要由MgO和Mg_2SiO_4相组成。不同氧化电压所制备的MAO陶瓷层浸泡192 h后的析氢速率大小顺序为:v_(450 V)v_(500 V)v_(550 V)v_(基体)。此外,氧化电压为500 V的MAO陶瓷层浸泡96 h后具有最小的质量损失率,说明MAO陶瓷层可以提高基体耐蚀性,且500 V所制备的MAO陶瓷层保护能力更优。     

KOH浓度对LA103Z镁锂合金微弧氧化成膜过程及膜层耐蚀性的影响

目的 探索电解液中KOH浓度对LA103Z镁锂合金微弧氧化成膜过程及膜层耐蚀性能的影响规律.方法 通过恒压微弧氧化法,在KOH质量浓度分别为2、4、6 g/L的硅酸盐系电解液中制备微弧氧化膜层.采用扫描电子显微镜(SEM)观察微弧氧化膜层的表面形貌和截面形貌,采用Image-J软件分析膜层的孔隙率和厚度,通过电化学试验表征膜层的耐腐蚀性能.结果 随KOH浓度的升高,微弧氧化过程中通过试样的电流密度增大,膜层表面微孔数目减少、孔径增大,膜层厚度也增加,试样的耐蚀性先升高后降低.当KOH的质量浓度为4 g/L时,膜层表面微孔大小均一、分布均匀,孔径尺寸较小,为2～4μm,孔隙率最低,为3.56％,膜层内部结构较致密,耐蚀性最好,其自腐蚀电流密度为0.26μA/cm2,与基体相比降低了2个数量级.结论 KOH浓度的改变主要影响微弧氧化成膜过程火花放电阶段的形貌.适当升高KOH浓度可有效改善膜层表面的微孔分布,增加膜层厚度,提高膜层致密度,从而提高膜层耐蚀性.当KOH浓度过高时,膜层内部大孔洞和裂纹等缺陷增多,膜层耐蚀性降低.     

电压对TiAl合金含ZrO2微弧氧化膜生长特性的影响

目的在TiAl合金表面制备较厚的含ZrO_2相的微弧氧化膜层,并研究电压对微弧氧化膜层生长特性的影响。方法采用可溶性锆盐电解液体系,分别在480、500、520 V电压下对TiAl合金试样进行微弧氧化处理。分别采用涡流测厚仪、扫描电子显微镜和X射线衍射仪,检测膜层的厚度、微观形貌和物相组成。结果在480、500、520 V电压下制备的膜层厚度分别为18、28、48μm,电压小幅度的增加使膜层厚度大幅度增加。膜层的主晶相为t-ZrO_2,并含有m-ZrO_2、Al2O3和Ti O2相,随着电压的升高,m-ZrO_2相的含量略有增加。膜层表面有许多大小不一的类似于"火山口"的微孔和一些陶瓷颗粒,随着电压的升高,微孔孔径增加,膜层表面粗糙度增加。结论电压对膜层相组成的影响较小,对膜层微观形貌和厚度具有显著影响。较高电压有利于提高膜层的厚度,同时会增加膜层的粗糙度和表面微孔孔径。     

氧化石墨烯对Mg-Li合金微弧氧化陶瓷层微观结构及耐蚀性的影响

目的 提高镁锂合金微弧氧化陶瓷层的耐蚀性能。方法 在镁锂合金表面原位生长包覆GO的复合陶瓷层。用SEM观察陶瓷层的表面形貌和截面形貌,用XRD和XPS分别检测陶瓷层的物相及成分组成,并采用动电位极化曲线方法和浸泡试验研究陶瓷层在3.5%NaCl溶液中的腐蚀过程。结果 添加GO制备的复合陶瓷层表面微孔部分堵塞,致密度较高,但厚度略低,其陶瓷层物相主要包括SiO2、Mg2SiO4和MgO。微弧氧化陶瓷层的自腐蚀电流密度较镁锂合金基体降低了3个数量级,其极化电阻值则相应地升高了2个数量级。而加入GO所制备的复合陶瓷层的腐蚀电流密度仅为陶瓷层的57%,其极化电阻值约为7.69×104 Ω?cm2,是微弧氧化陶瓷层的2.5倍。浸泡在NaCl溶液中的复合陶瓷层能够长时间维持较低的腐蚀电流密度。结论 GO添加剂能够堵塞微弧氧化陶瓷层表面部分微孔,增加陶瓷层的致密性,进而阻止腐蚀性离子的渗入,可有效提高陶瓷层的耐腐蚀性能。     

脉冲频率及占空比对Ti6Al4V合金微弧氧化膜层微观结构及性能的影响

研究了脉冲频率及占空比对Ti6Al4V合金在Na₂SiO₃-Na(PO₄)₆电解液体系中制备的微弧氧化膜层微观结构及其性能的影响,采用扫描电镜、能谱仪、X射线衍射仪、涂层厚度仪、激光共聚焦显微镜及显微硬度计对膜层形貌、元素分布、相组成、厚度、粗糙度及硬度进行测试表征。结果表明,Ti6Al4V合金微弧氧化膜层主要元素组成为Ti、O、Si等,物相组成主要为Rutile-TiO₂、Anatase-TiO₂及非晶相SiO₂,随脉冲频率增加,膜层中Anatase衍射峰强度先降低后增加,Rutile呈相反趋势;随脉冲占空比增大,Anatase衍射峰强度逐渐减小,而Rutile衍射峰强度逐渐增加。膜层表面均匀分布微米级孔洞,脉冲频率对膜层微观形貌及粗糙度影响较小,膜层厚度先增大后减小;随占空比增加,膜层快速增厚,但表面逐渐出现微裂纹及局部烧蚀等缺陷,膜层粗糙度大幅增加,600 Hz、20%占空比时膜层厚度达45.46μm,粗糙度R_a     

电源占空比对TC4合金微弧氧化生物膜层性能影响

为了利用微弧氧化工艺在钛合金表面制备钙磷生物膜层,并确定该工艺电源占空比对膜层性能影响。研究了在恒电流和恒电压下,电源占空比对于膜层厚度、表面粗糙度和钙磷摩尔含量的影响规律。并利用SEM分析了不同占空比对于膜层表面形貌的影响。结果表明,恒压下随占空比增加,膜层厚度和表面粗糙度同时增加,膜层中钙磷含量增加;而恒流模式下,膜层厚度和表面粗糙度增长缓慢且呈先增加后减小趋势,膜层表面形貌、粗糙程度变化不大。故希望获得厚膜层应选择恒压模式,而恒流模式适于表面光滑膜层制备。     

过电压对镁合金微弧氧化膜层性能的影响

采用自行研制的大功率微弧氧化电源在频率700 Hz、占空比20%的条件下进行微弧氧化实验:并测量陶瓷膜层的厚度,观察膜层微观形貌,通过盐雾试验来评定陶瓷膜层的耐蚀性.研究发现:随过电压的升高,镁合金微弧氧化膜层厚度增加,表面熔融物颗粒增大,膜层表面变粗糙,陶瓷层的耐蚀性呈先增加后降低的趋势;并且陶瓷膜层耐蚀性在过电压为100～150 V时较好,因此镁合金微弧氧化要选择适当的过电压.     

氧化工艺对2060-T8铝锂合金氧化膜微观特性及粘结性能的影响

采用阳极氧化和微弧氧化技术在2060-T8铝锂合金上分别制备出阳极氧化膜和微弧氧化膜,研究不同氧化工艺中不同参数对膜层微观结构及粘结性能的影响。结果表明:2060-T8铝锂合金在硫酸溶液中进行恒电压阳极氧化,生成一层硬质阳极氧化膜,膜层较薄不足以完全覆盖基体合金表面沟痕。合金在硅酸盐电解液中进行先恒流再恒压的微弧氧化,制备出一层含有大量突起和直径3~7μm微孔的陶瓷膜,膜层呈红棕色,较厚,则能够完全覆盖基体表面沟痕。在硫酸浓度为10%的电解液中制得的阳极氧化膜表面粗糙度为0.441μm,阳极氧化膜中粘结强度最高可达23.2 MPa,较基体提高73%;在氧化时间为45 min时制得的微弧氧化膜表面粗糙度为0.458μm,微弧氧化膜中粘结强度最高可达28.2 MPa,较基体提高111%。     

2A12铝合金表面微弧氧化与性能研究

采用微弧氧化技术在2A12铝合金表面制备了二氧化锆陶瓷层,研究了电解液中锆盐浓度对微弧氧化膜层厚度、粗糙度、形貌和耐盐雾腐蚀性能,并对微弧氧化膜层的物相组成进行了分析。结果表明,经过微弧氧化处理后,膜层主要由AlMg_2O_4、ZrO_2、Zr_2O和Al_2O_3相组成;随着锆盐浓度的增加,微弧氧化膜层的厚度和粗糙度逐渐增加,膜层表观从优转变为一般;锆盐浓度为18 g/L的微弧氧化膜层的微孔区域的腐蚀产物相对更少,微弧氧化膜层的耐腐蚀性能相对较好。盐雾腐蚀优先在微弧氧化膜层的疏松层开始,对致密层的影响不大。     

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。     

脉冲电流对1050铝合金微弧氧化过程的影响

为了探讨脉冲电流对1050铝合金微弧氧化过程的影响规律,利用涡流测厚仪和粗糙度仪分别测量陶瓷层厚度和表面粗糙度,采用SEM观察陶瓷层微观形貌,借助动电位极化曲线测试评价陶瓷层耐蚀性,并根据电压变化曲线计算微弧氧化过程能量消耗。结果表明:随着脉冲电流由100 A增加至800 A,微弧诱发时间由360 s缩短至15 s,诱发电压由341 V升高至887 V;陶瓷层表面放电微孔孔径增大,微孔数量减少,陶瓷层厚度和表面粗糙度增加,耐蚀性略有下降;微弧诱发过程能量消耗先减少后增加,并在200 A时达到最小值仅为18.3 k J;陶瓷层生长过程能量消耗随脉冲电流增大近似线性增加。     

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。     

热处理对β钛合金微弧氧化膜特性的影响

通过对Ti-3.5Al-5Mo-6V-3Cr-2Sn-0.5Fe合金进行热处理,研究热处理工艺对该合金的相组成和电阻率的影响以及对氧化膜的厚度、粗糙度、微观形貌及相组成的影响。结果表明,通过热处理改变Ti-3.5Al-5Mo-6V-3Cr-2Sn-0.5Fe合金的相组成,热处理后试样的电阻率小幅降低;经850℃固溶热处理后所获微弧氧化膜的厚度和粗糙度最小,分别为48.3和7.45μm;微弧氧化膜微观形貌显示,经750和850℃固溶热处理后的试样,在微弧氧化后,其膜层表面裂纹较少,并且致密;微弧氧化膜主要的组成相为金红石相TiO_2和锐钛矿相TiO_2。     

微弧氧化工艺对锆合金表面陶瓷层厚度和形貌的影响

在磷酸盐电解液体系中制备了Zr-4合金的微弧氧化陶瓷层,研究了正负向电压、频率及氧化时间等工艺参数对陶瓷层的厚度和表面微观形貌的影响.结果表明:综合对陶瓷层厚度和表面质量的影响因素,适宜的工艺参数为正向电压520 V,负向电压160 V,频率250 Hz,氧化时间10 min.在此条件下,可得到厚度50μm左右的表面状况较好的陶瓷层.较高的正向电压和较长的氧化时间有利于提高膜层的厚度,而高的正负向电压、低频率和长时间的氧化,容易形成带有较大孔洞的火山状突起和穹状表面,膜层出现裂纹并且崩离的趋势增大,因此锆合金的微弧氧化需要有适当的工艺参数配合.     

镁锂合金表面耐蚀微弧氧化膜的研究

利用微弧氧化技术在镁锂合金的表面成功制备了微弧氧化膜.利用SEM、XRD、XPS、动电位极化和电化学交流阻抗谱对微弧氧化膜结构、相组成以及耐蚀性能进行了研究.SEM观测结果表明,氧化膜层的结构是由疏松层和致密层组成的双层结构,微弧氧化膜表面存在大量直径约2～7 μm的微孔.XRD和XPS分析表明,微弧氧化膜的主要相组成为方镁石氧化镁和无定形磷酸盐化合物.动电位极化曲线以及电化学交流阻抗谱分析表明,微弧氧化处理后镁锂合金的耐蚀性能得到显著提高.     

铸造Al-14Si-5Cu-3Ni-1Mg-0．5Mn合金微弧氧化陶瓷层的耐蚀性

通过对铸造Al-14Si-5Cu-3Ni-1Mg-0.5Mn合金微弧氧化不同厚度陶瓷层的的交流阻抗图谱和塔菲尔曲线的电化学研究,定量分析了陶瓷层的耐蚀性,并用失重法对电化学测试结果进行了进一步验证.利用扫描电镜(SEM)研究了陶瓷层表面微观结构对其耐蚀性的影响.结果表明,微弧氧化可显著提高该合金的电化学阻抗及自腐蚀电位,降低腐蚀电流.微弧氧化陶瓷层特有的微观组织结构是其耐蚀性提高的主要原因,陶瓷层的厚度也是影响其耐蚀性的一个重要因素,但厚度的增加并不一定能提高其耐蚀性.     

硫酸铜浓度及反应时间对LA103Z镁锂合金PEO膜层热控性能的影响

目的 在LA103Z镁锂合金表面原位生长高吸收率高发射率的黑色陶瓷膜,研究硫酸铜浓度及反应时间对该膜层热防护性能的影响规律,同时建立膜层的色度值与其热控性能的联系。方法 采用等离子体电解氧化技术(PEO),在Na2SiO3电解液体系中,通过调节硫酸铜浓度及反应时间优化膜层性能。采用扫描电镜(SEM)、X射线光电子能谱仪(XPS)、X射线衍射仪(XRD)、CIE颜色系统和能谱仪(EDS)研究膜层的组成和结构。采用分光光度计和红外发射率仪研究膜层的热控性能。结果 PEO膜层主要由MgO和Mg2SiO4相组成。随反应时间及CuSO4浓度的增加,MgO和Mg2SiO4相的衍射峰峰强增加,基体的衍射峰峰强减弱。PEO膜层主要由Mg、O、Si、Na、Cu元素组成,且Cu元素含量随CuSO4浓度的增加而增加。XPS结果表明,膜层中铜主要以一价和二价离子形式存在,可推断膜层中铜是以非晶氧化铜和氧化亚铜的形式存在。PEO膜层具备典型的多孔火山口形貌,孔洞周围稍微突起,膜层与基体紧密结合,无裂缝,具有良好的膜基结合力。膜层微孔数量和孔隙率随CuSO4浓度的增加而增加,随反应时间的延长而减少。随反应时间的延长和CuSO4浓度的增加,膜层厚度和粗糙度增大,反射率降低(0.25~2.5 μm),色度值(L^*)由81降低至29,膜层颜色由银灰色逐渐变为浅红,最终变为黑色。当CuSO4质量浓度为1.25 g/L和反应时间为20 min时,膜层吸收率和发射率分别高达0.815 0、0.907 2,此时其热控性能最佳。结论 在电解液中添加CuSO4和适当延长反应时间,可提高LA103Z镁锂合金表面PEO膜层的热控性能,为镁锂合金在航空航天领域的进一步应用奠定了基础。     

纯镁微弧氧化含碳陶瓷层的耐磨性能

为进一步提高纯镁表面微弧氧化陶瓷层的摩擦磨损性能,在硅酸盐体系的电解液中加入不同质量浓度的石墨烯添加剂,对纯镁试样进行微弧氧化处理。利用扫描电子显微镜、电子探针、显微硬度仪和原子力显微镜等分析镁微弧氧化陶瓷层的表面和截面形貌、陶瓷层成分、显微硬度和表面粗糙度,并用MS-T3000球-盘磨损实验机对微弧氧化陶瓷层的摩擦学性能进行研究,台阶仪计算比磨损量。结果表明:在微弧氧化电解液中加入少量石墨烯添加剂后制备的陶瓷层中含有一定量的碳元素,含碳的微弧氧化陶瓷层在干摩擦小滑动距离下的摩擦因数显著减小,最低至0.095,较原始镁试样的0.45减小近50倍,含碳微弧氧化陶瓷层比磨损量是原始试样的1/5。纯镁表面含碳微弧氧化陶瓷层有效提高了纯镁表面的减摩和耐磨性。     

电解液体系对AZ91D镁合金微弧氧化膜层的影响

利用微弧氧化技术,分别在不同电解液体系(Na_2SiO_3、NaAlO_2、Na_3PO_4)中制备AZ91D镁合金表面微弧氧化陶瓷层。采用SEM分析了微弧氧化陶瓷层表面的微观形貌、孔隙率。利用CHI650D电化学工作站,在3.5%NaCl溶液中测试了微弧氧化陶瓷层的耐腐蚀性能。结果表明,NaAlO_2体系微弧氧化膜表面微孔分布均匀,孔隙尺寸较小,约1～2μm;陶瓷膜厚度随氧化时间增加而线性增长,孔隙率则先增加后减小。NaAlO_2陶瓷膜的孔隙率仅为10.9%,膜层厚度可达30μm。NaAlO_2体系膜层腐蚀电位(-1.32 V)相对较高,自腐蚀电流密度(2.14×10~(-8)A·cm~(-2))较基体减小3个数量级,耐蚀性最好。