压铸铝合金中性溶液微弧氧化工艺研究

采用自行研制的MAO-100kW型微弧氧化设备,对ZL108压铸铝合金在中性溶液(pH=6.5～8.0)中的微弧氧化处理工艺进行研究。探讨了中性溶液对该合金微弧氧化过程的影响;处理电压对该合金微弧氧化陶瓷层生长特性以及陶瓷层表面粗糙度的影响规律。结果表明:采用中性溶液能够在ZL108压铸铝合金表面制备出致密光滑、硬度高的微弧氧化陶瓷层;在一定范围内,中性溶液中柠檬酸钠的浓度越高,其表面产生微区等离子体放电的起始电压越低;陶瓷层的厚度和表面粗糙度随着电压值的上升而增加。     

压铸铝合金中性溶液微弧氧化工艺研究

采用自行研制的MAO-100kW型微弧氧化设备，对ZL108压铸铝合金在中性溶液（pH=6．5～8．0）中的微弧氧化处理工艺进行研究。探讨了中性溶液对该合金微弧氧化过程的影响；处理电压对该合金微弧氧化陶瓷层生长特性以及陶瓷层表面粗糙度的影响规律。结果表明：采用中性溶液能够在ZL108压铸铝合金表面制备出致密光滑、硬度高的做弧氧化陶瓷层；在一定范围内，中性溶液中柠檬酸钠的浓度越高，其表面产生微区等离子体放电的起始电压越低：陶瓷层的厚度和表面粗糙度随着电压值的上升而增加。     

梯度多孔Ti的微弧氧化研究

在硫酸电解液中对致密Ti和梯度多孔Ti样品进行微弧氧化研究。分析了孔隙特性、电流密度和电解液组成对微弧氧化过程中起始电压、击穿电压、起弧时间、氧化膜形貌和厚度的影响,并测量了微弧氧化膜的物相组成。结果表明:与致密Ti样品相比,梯度多孔Ti样品的起始电压和击穿电压提高、起弧时间延长,氧化膜层厚度增加。随着电流密度的增加,梯度多孔Ti微弧氧化反应剧烈,表面膜层的微孔直径增大,孔洞变小,膜层表面粗糙度增加,膜层变厚。当在硫酸电解液中加入少量硝酸镧后,微弧氧化起始电压和击穿电压提高、起弧时间延长,表面氧化膜的平均孔径从200nm增加到2μm左右,膜层厚度从27.6μm增加到35.6μm,膜层表面粗糙度增加。XRD分析表明,微弧氧化膜主要由Ti、锐钛矿TiO2和金红石TiO2相组成,其中以锐钛矿TiO2为主。     

镀镍碳纳米管添加剂作用下的负向电压对ZL109铝合金微弧氧化陶瓷层的制备及耐磨性能影响

目的 提高铸造铝合金关键零部件的可靠性和耐用性,推动微弧氧化表面处理技术的发展,探索新型微弧氧化磁性纳米粒子电解液添加剂作用下的电源电压对微弧氧化陶瓷层的影响。方法 采用单因素控制法,设置微弧氧化电源负向电压为100、110、120、130、140、150、160V,向电解液体系中引入0.8g/L镀镍碳纳米管添加剂,利用扫描电子显微镜、光学轮廓仪、X射线光电子能谱、X射线衍射及自制的往复式摩擦磨损试验机等,对制备得到的微弧氧化陶瓷层的微观形貌、厚度、表面粗糙度、致密性、孔隙率、孔径及耐磨性能进行分析,主要研究镀镍碳纳米管添加剂作用下的微弧氧化电源负向电压对ZL109铝合金微弧氧化陶瓷层的制备及耐磨性能的影响。结果 负向电压140 V制备得到的陶瓷层致密性好,表面粗糙度Ra为0.77μm,表面孔隙率为2.05%,平均孔径为0.594μm,且具备一定的厚度（11.5μm）和较好的耐磨性能（磨损量为0.13 mg）。结论 镀镍碳纳米管添加剂与电源正、负电压对微弧氧化反应过程存在着协同作用关系;负向电压对微弧氧化反应过程、陶瓷层的微观形貌、厚度、致密性、表面粗糙度等影响显著。     

Mn含量对梯度多孔Mg-Mn合金微弧氧化膜组织与性能的影响

研究了Mn含量对梯度多孔Mg-Mn合金微弧氧化过程中电压-时间曲线、微弧氧化膜层显微组织、膜层厚度、物相组成以及耐腐蚀性能的影响。结果表明,随Mn元素含量的增加,微弧氧化电压-时间曲线中的起始电压U1、击穿电压U2和稳定电压U3均下降,但是当Mn含量超过2%后,U1、U2、U3均上升,随着Mn元素含量的增加,微弧氧化膜层厚度先降低而后增加。当Mn含量为2%时,梯度多孔Mg-Mn合金表面形成的氧化膜质量最好,孔隙细小、分布均匀,膜层厚度为39.6μm。结合XRD和EDS分析表明,微弧氧化处理后试样表面膜层由Mg2Si O4和Mg O两相组成。随着在模拟体液中浸泡时间的延长,添加2%Mn元素的梯度多孔Mg-Mn合金的质量损失最少,析氢量最低,耐腐蚀性最佳。     

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。     

镁合金微弧氧化陶瓷层表面的电泳成膜机理

研究镁合金微弧氧化(PEO)陶瓷层表面的电泳成膜机理;分析工艺参数对复合膜层耐蚀性的影响.采用扫描电镜、示波器和盐雾试验机等分别研究复合膜层的表面和截面形貌、电泳过程中电流变化规律及腐蚀防护性能.结果表明:在电泳成膜过程中,微弧氧化陶瓷层微孔处被击穿,电泳回路产生电流,电泳漆带电粒子先在微孔处沉积,然后向周围移动并沉积,当电流降为0时,电泳过程结束.随着陶瓷层厚度和粗糙度的增加,陶瓷层被击穿时间延长,电泳漆粒子沉积时间缩短.微弧氧化陶瓷层的腐蚀速率是微弧氧化/电泳涂装复合膜层的6.286倍,说明镁合金微弧氧化陶瓷层经电泳处理后,其耐蚀性得到了显著的增强.     

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.     

镁合金表面磁控溅射-微弧氧化制备Al_2O_3膜层的组织结构及性能

采用磁控溅射-微弧氧化的方法在镁合金表面制备了Al_2O_3膜层,随后采用X射线衍射分析(XRD)、扫描电镜(SEM)、能谱分析(EDX)等方法对微弧氧化膜层的相结构、截面形貌及膜层中的元素分布进行了分析,采用摩擦磨损和电化学腐蚀方法对膜层的耐磨耐腐蚀特性进行了测试。结果表明,通过先进行磁控溅射后进行微弧氧化的方式可以在镁合金表面获得Al_2O_3微弧氧化膜层。通过改变反应终止电压可控制微弧氧化膜层的厚度。当反应终止电压不高于510 V,膜层主要由铝和Al_2O_3组成。而当微弧氧化反应终止电压超过600 V后,铝膜层完全参与反应转变为微弧氧化膜层,膜层主要由Al_2O_3和MgO组成。Al_2O_3微弧氧化膜层的形成有助于提高镁合金表面的耐磨耐腐蚀性能。     

TC4钛合金微弧氧化膜层成膜机理及特性分析

微弧氧化技术可以使铝、镁、钛等阀金属表面形成类火山状致密的陶瓷层,使其具有优良的耐蚀性、绝缘性、耐磨性和热冲击性。通过SEM、电化学工作站、粗糙度仪等分析了钛合金微弧氧化膜层成膜机理及膜层性能。结果表明,采用弱碱性硅酸盐-磷酸盐复合体系在TC4钛合金表面生成陶瓷膜,钛合金的耐蚀性能大幅度提升。膜层粗糙度随着厚度的增加而增大,当膜层厚度大于25μm时,表面粗糙度增长速度急剧增加。随着膜层厚度的增加,表面硬度先增大后减小,当膜层厚度为20～25μm时,表面硬度达到最大值。     

电压对铝合金微弧氧化陶瓷层形成的影响

研究了正向和负向电压对6063铝合金微弧氧化陶瓷层形成的影响,并结合微弧氧化过程中正向电流密度的变化,对影响机理进行了探讨.结果表明,提高正负向电压均有利于提高陶瓷层的厚度与均匀性当正负向电压从420V/120V提高到480V/200V时,陶瓷层厚增加了一倍;负向电压对陶瓷层形成的影响更加显著,当保持正向电压440V不变,负向电压从120V提高到200V时,层厚增加了约60%,均匀性明显提高.正负向电压提高时,通过试样的正向电量随之增大,而且与陶瓷层厚度之间有着较好的线性关系.正向和负向电压分别通过加快物质的迁移和强化膜层的击穿从而促进陶瓷层的形成.     

Corrosion Properties of Calcium Stearate-Based Hydrophobic Coatings on Anodized Magnesium Alloy

A calcium stearate-based hydrophobic coating was formed on an anodized magnesium alloy by the electrodeposition method.The influences of the working voltages on the characteristics of the coatings were researched. The results indicate that the working voltages have significant effects on the morphology, thickness, roughness, and wettability of the hydrophobic coatings,but little influence on the phase composition. Higher working voltages promote the nucleation of the coatings during the deposition process. The thickness, roughness, and water contact angle of the coatings increase with the increase in working voltage. In addition, the influences of the working voltages on the corrosion properties and corrosion mechanisms of the coated magnesium alloys are discussed in detail. When the working voltage is 50 V, the best corrosion resistance is obtained, but when the working voltages are 20 V and 100 V, respectively, a low corrosion resistance is obtained because of the presence of the thinner and cracked coating on the substrate surfaces.     

表面形貌对砂轮磨削流体压力与润滑的影响

目的从磨削液压力及润滑方面找到减少磨粒磨损、磨削热和降低工件表面粗糙度的方法。方法基于实际情况,将砂轮突出的磨粒分布函数和工件在磨削之前存在的粗糙度函数等效为余弦函数,对陶瓷结合剂CBN砂轮磨削45号钢而产生的流体压力和膜厚进行了分析。结果考虑砂轮和工件的表面粗糙度时,压力波动集中在中心区域,磨削区最大压力和最大膜厚明显增大。在考虑热效应的情况下,当两表面波长相等、幅值同时增大时,最大膜厚及平均膜厚增大,而幅值相等、波长增大时,润滑情况没有改善;当砂轮表面幅值波长相等且变大时,最大膜厚及平均膜厚增大,由此也可以得出当砂轮表面幅值波长不变,工件表面如此变化时结果相同;当两表面幅值和波长不相等且都成倍增大时,最大膜厚及平均膜厚增大。结论膜厚增大利于润滑时,能降低磨削温度,减少磨削烧伤和热变形,降低工件磨削后的表面粗糙度,减少非工作磨粒的磨损,减少砂轮修正次数,延长砂轮寿命。但是膜厚不会无限增大,因为磨削区域并不封闭,在实际工程中可依据此理论来确定最优解,优化磨削过程。     

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。     

电化学放电铣削高硼玻璃工艺实验

对非导电脆硬材料高硼玻璃进行了电化学放电铣削加工实验,研究了在不同参数条件下加工表面粗糙度的变化规律。结果表明:采用钨电极作为阴极铣削高硼玻璃时,表面粗糙度值随着加工电压、分层厚度的增加而增大,随着重叠率的增加而减小。     

超声研磨Al2O3陶瓷材料的表面粗糙度特征研究

通过对Al2O3陶瓷工件的普通及超声研磨实验，分析了超声研磨加工中各个加工参数和陶瓷工件表面粗糙度的相互关系，得出径向超声振动研磨达到最佳表面粗糙度的工件转速为120～260r／min；径向超声振动研磨要得到最佳表面的研磨压力在450N左右，过大或过小均可引起表面粗糙度恶化。在相同转速和相同压力下，超声研磨工件的表面粗糙度较普通研磨工件的小；当转速较小时，W5与W20研磨的表面粗糙度变化不大，随着转速升高，粗糙度先变小后变大，在n=250n/min左右Ra值最小。研究结论为高效研磨Al2O3陶瓷提供了依据。     

喷丸结合振动光整加工工艺对钛合金疲劳性能的影响

目的提高钛合金的疲劳性能。方法采用喷丸结合振动光整加工工艺对TC4钛合金进行了表面加工处理。对未加工试样、经过喷丸处理后的试样和经过喷丸与振动光整加工工艺处理后的试样,分别进行了表面粗糙度、表面层残余应力测试,并对三种状态下的试样进行了旋转弯曲疲劳试验。对比了不同工艺处理后试样的表面粗糙度、表层残余应力及疲劳强度。结果与喷丸工艺相比,采用喷丸结合振动光整加工工艺对试样进行处理后,试样的表面残余压应力值提高了39 MPa,残余压应力峰值、残余压应力层的厚度略有降低。喷丸结合振动光整加工工艺在不明显改变试样残余压应力场的条件下,使试样的表面粗糙度得到大幅降低。疲劳试验结果表明,喷丸工艺使TC4钛合金的疲劳强度提高了16.3%,喷丸结合振动光整加工工艺使TC4的疲劳强度提高了23.8%,比喷丸后TC4钛合金的疲劳强度高出7.5%。结论在喷丸工艺的基础上,喷丸结合振动光整加工工艺通过改善TC4钛合金的表面完整性,使TC4钛合金的疲劳强度得到进一步提高。     

铝合金的微弧氧化研究

在硅酸钠和氢氧化钠电解液中利用微弧氧化技术在LY12铝合金表面生成陶瓷膜层.对膜层进行了SEM和TEM观察.对微弧氧化过程中电参数的变化规律进行了探讨,并分析了电参数对微弧氧化的影响.结果表明:在本实验条件下,用微弧氧化工艺在铝合金表面可制得致密的、厚度达200μm的氧化膜,膜层与铝基体的结合层形成了纳米晶相.电参数对陶瓷层的厚度、硬度、粗糙度都有较大的影响.对微弧氧化膜层的钢球和陶瓷球磨损的对比可知,与钢球的磨损主要是粘着磨损,对陶瓷球的磨损主要是磨料磨损.     

氧化锆陶瓷大抛光模磁流变抛光试验研究

目的研发一种高效、高质量氧化锆陶瓷超光滑表面加工技术。方法采用大抛光模磁流变抛光方式加工氧化锆陶瓷,利用自主研发的磁流变平面抛光装置,配制含有金刚石磨粒的磁流变抛光液,通过设计单因素实验,研究抛光时间、工作间隙、工件转速和抛光槽转速等主要工艺参数对氧化锆陶瓷平面磁流变加工性能的影响,并对材料去除率和表面粗糙度进行分析。结果在工作间隙为1.4 mm、工件转速为100 r/min、抛光槽转速为25 r/min的工艺条件下,表面粗糙度在达到饱和之前随时间的增加而降低。抛光30 min达到饱和,表面粗糙度Ra达到0.7 nm。继续延长抛光时间,表面粗糙度不再改善。氧化锆陶瓷的材料去除率随着工件转速和抛光槽转速的增加而增大,随着工作间隙的增大而减小。当工件转速为300 r/min时,材料去除率可以达到1.03 mg/min;抛光槽转速为25 r/min时,材料去除率可以达到0.80 mg/min;工作间隙为1.0 mm时,材料去除率最高可达0.77 mg/min。结论采用大抛光模磁流变抛光方法可以提高氧化锆陶瓷的材料去除率,同时获得纳米级表面粗糙度,实现氧化锆陶瓷的高效超光滑表面加工。