脉冲电流参量对镁合金微弧氧化过程的影响

为了探讨脉冲电流参量对AZ31B镁合金微弧氧化过程的影响规律,利用涡流测厚仪测量陶瓷层厚度,采用扫描电镜观察陶瓷层表面形貌,根据电压变化曲线计算微弧氧化过程能量消耗。结果表明,随脉冲频率由500 Hz增至2000 Hz,镁合金微弧等离子体诱发时间由87 s减小至12 s,微弧等离子体诱发电压先降低后趋于稳定并在脉冲频率为1500 Hz时达到最低值177 V;陶瓷层表面放电微孔直径变大,数量减少,陶瓷层厚度增大同时膜层致密性变差;镁合金微弧等离子体诱发过程的能量消耗随脉冲频率增大先降低后升高,并在脉冲频率1500 Hz时达到最小值2.2 k J;陶瓷层生长过程能量消耗随脉冲频率增大呈线性增加,生长单位厚度陶瓷层的能量消耗也增多,脉冲频率500 Hz时达到最小值22.3 k J/μm。     

脉冲电流宽度对镁合金微弧氧化过程的影响

为了揭示脉冲电流宽度对AZ31B镁合金微弧氧化过程的影响规律,利用示波器记录电流波形,借助涡流测厚仪测量陶瓷层厚度,采用扫描电子显微镜观察陶瓷层表面和截面形貌,根据电压变化曲线计算微弧氧化过程能量消耗。结果表明,随着脉宽由15μs增至90μs,起弧时间由358 s缩短至25 s,起弧电压先降低后升高并在脉宽30μs时达到最小值183 V;陶瓷层表面放电微孔孔径增大,微孔数量减少,陶瓷层厚度增加但致密度下降;起弧过程能量消耗随脉宽增大先降低后升高,并在脉宽为30μs时达到最小值3.9 k J;陶瓷层生长过程能量消耗随脉宽增大近似成倍增加;单位厚度陶瓷层的生长能耗先降低后平稳增长,同样在脉宽30μs时达到最小值10.2 kJ。     

硅酸钠浓度对铝合金微弧氧化起弧过程能量消耗的影响

利用脉冲微弧氧化电源研究1015铝合金于不同浓度硅酸钠水溶液中的起弧过程,借助扫描电子显微镜和电化学测试方法分析硅酸钠浓度对起弧瞬间膜层微观结构和表面阻值的影响,并根据电压变化曲线计算起弧过程的能量消耗。结果表明:当溶液中硅酸钠浓度为0时,即使极间电压升至1 500 V,铝合金表面仍无微弧放电现象出现,并发生电解腐蚀;随着硅酸钠浓度由0.25 g/L增加至10 g/L时,铝合金表面发生微弧放电现象所需的电压由1 217 V降低至351 V,通电至起弧的等待时间由270 s缩短至40 s,起弧瞬间膜层表面放电微孔数量增多;铝合金表面形成阻值达105数量级的高阻抗膜是发生微弧放电现象的前提,硅酸钠浓度的增大有利于形成高阻抗膜;铝合金微弧氧化起弧过程的能量消耗随着电解液中硅酸钠浓度的增大而减小,并在硅酸钠浓度为10 g/L时达到最小值,仅为16 kJ/dm2。     

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。     

不同电导率溶液中镁合金微弧氧化陶瓷层的生长规律及耐蚀性

利用扫描电镜(SEM)和盐雾腐蚀试验等手段,研究了镁合金在不同电导率溶液中微弧氧化处理生成陶瓷层的生长规律及耐蚀性。结果表明:随溶液电导率的增大,发生微弧氧化现象的起弧电压减小,微弧氧化陶瓷层厚度表现出近似线性增长,陶瓷层表面微孔数目逐渐减少,微孔孔径逐渐增大,陶瓷层内显微缺陷数量逐渐增多;陶瓷层的耐蚀性随电导率的增大表现出先增后减的变化趋势,在溶液电导率为4 (?·m)-1～6 (?·m)-1 时,陶瓷层的耐蚀性较好。     

负脉冲电压对A356铝合金双脉冲微弧氧化膜组织与耐蚀性的影响

采用SEM、覆层测厚仪等研究了负脉冲电压对A356铝合金双脉冲微弧氧化处理膜的组织微观结构及耐腐蚀性能的影响。结果表明,负脉冲电压通过其电极反应对膜层的组织与耐蚀性有重要影响,随负脉冲电压由0增加到160V,膜层厚度随负脉冲电压的升高而增加;膜层表面粗糙度先减小后增加,表面微孔孔径与数量先减小后增加,在负脉冲电压为40V时膜层表观上最致密;微弧氧化处理明显提高了合金的耐蚀性能,负脉冲电压为0V时最佳。     

镁合金在硅酸盐体系中微弧氧化膜层的性能研究

利用交流微弧氧化装置对AZ91D镁合金在硅酸盐体系中进行了微弧氧化处理,并通过扫描电镜、电化学测试技术和表面性能测试仪等研究了氧化时间和电流密度对微弧氧化膜层表面形貌、厚度、耐蚀性、摩擦磨损性能和结合力的影响.结果表明：随氧化时间和电流密度的增大,镁合金微弧氧化膜层中微孔的数量减少,但微孔的直径和表面粗糙度增大.膜层厚度随氧化时间和电流密度的增加呈线性增大,但与基体的结合力明显降低.镁合金微弧氧化膜层的耐蚀性和耐磨性随氧化时间和电流密度的增大呈先增大后减小的趋势.镁合金在硅酸盐体系中微弧氧化处理的最佳工艺为氧化时间40min、电流密度0.20A/cm2.     

镁合金微弧氧化陶瓷层形成及生长过程

为了探讨通电时间对镁合金微弧氧化陶瓷层形成和生长过程的影响规律,利用高速相机记录微弧放电状态,采用扫描电子显微镜观察膜层表面形貌,借助电化学测试分析膜层表面阻值,根据电压变化曲线计算能量消耗。结果表明:随微弧氧化时间增加,镁合金表面微弧放电斑点由边缘逐渐扩展至整个表面,放电强度增大且数量增多;微弧氧化初期,样品表面有含氧元素的不规则颗粒生成,数量逐渐增多,直至起弧瞬间形成孔径小于0.2μm的放电微孔;随微弧氧化时间增加镁合金表面阻值增大,直至3.1×104Ω时出现明显微弧放电现象;镁合金微弧氧化各时间段所消耗能量逐渐升高,陶瓷层生长阶段能量消耗54.62 k J明显高于起弧阶段的7.98 k J。     

电压增幅对镁合金微弧氧化膜层性能的影响

研究了硅酸盐体系微弧氧化过程中,电源电压增幅对放电火花形态及AZ91D镁合金膜层的厚度、表面形貌和耐蚀性有影响。结果表明,随着脉冲电压增加,电弧的弧斑亮度增强、尺寸变大,但数目减少,大弧倾向增加;微弧氧化膜层的厚度增厚,但成膜速率降低;膜层表面熔融物颗粒增大,表面孔径增加,粗糙度增加;腐蚀率呈现出先减小后增加的趋势。当电压增幅为100~150 V时,其过程稳定性、成膜速率、膜层外观质量和耐蚀性等方面的综合性能相对最优。     

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.     

微弧氧化工艺参数对Ti-6Al-4V钛合金表面氧化膜厚度及表面形态的影响

为了提高Ti-6Al-4V钛合金表面的生物活性,在乙酸钙和磷酸二氢钠溶液中对Ti-6Al-4V钛合金进行微弧氧化,研究氧化时间,电压,占空比等对氧化膜厚度及其表面形态的影响。结果表明,在一定条件下,随氧化时间的增加,氧化膜厚度以指数关系增加,而膜层表面孔洞逐渐变小,最终封闭;随着电压的提高,膜层厚度增加平缓,但电压过大时,膜层反而变薄,氧化膜表面微孔的数量减少,但微孔的孔径逐渐增大;占空比的提高使得膜层厚度增加,同时伴随有膜层孔洞分布的均匀性变差,表面粗糙度增加。     

微弧氧化工艺对Ti-6Al-4V钛合金表面氧化膜厚度及表面形态的影响

为了提高Ti-6Al-4V钛合金表面的生物活性,在乙酸钙和磷酸二氢钠溶液中对Ti-6Al-4V钛合金进行微弧氧化,研究氧化时间、电压、占空比等对氧化膜厚度及其表面形态的影响。结果表明,在一定条件下,随氧化时间的增加,氧化膜厚度以指数关系增加,而膜层表面孔洞逐渐变小,最终封闭;随着电压的提高,膜层厚度增加平缓,但电压过大时,膜层反而变薄,氧化膜表面微孔的数量减少,但微孔的孔径逐渐增大;占空比的提高使得膜层厚度增加,同时伴随有膜层孔洞分布的均匀性变差,表面粗糙度增加。     

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。     

电流密度对镁合金微弧氧化过程及氧化陶瓷膜性能的影响

在含有硅酸钠、氟化钠、甘油的电解液中以恒电流方式对镁合金进行微弧氧化。考察了电流密度对放电电压、起火时间及陶瓷膜厚度的影响。利用扫描电镜观察了在不同电流密度下形成的陶瓷膜的表面形貌；通过电化学交流阻抗测量了不同电流密度下得到的陶瓷氧化膜的耐蚀性能。结果表明：在恒电流微弧氧化过程中，依据电压．时间曲线，可简单地分为电压持续增长阶段和电压基本稳定阶段，且随着电流密度的增加，曲线斜率逐渐增大：电流密度的增大，可以降低起火时间，增加陶瓷氧化膜的厚度，但对放电电压并没有明显的影响：随着电流密度的增大，陶瓷层表面微孔数量减少．孔径增大，呈现出的熔融状态更为明显；陶瓷氧化膜的耐蚀性随着电流密度的升高呈现先增强后减弱的趋势。     

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.     

能量参数对镁合金微弧氧化陶瓷层耐蚀性的影响

用自制的微弧氧化控制电源研究了在硅酸盐溶液体系中电流密度、频率、占空比等能量参数对镁合金微弧氧化陶瓷层的厚度及耐蚀性的影响,并优化了微弧氧化工艺.结果表明：随电流密度增加,陶瓷层厚度呈现线性增加,而耐蚀性表现出先增后减的趋势,在电流密度为3 A/dm2～4 A/dm2时,陶瓷层的耐蚀性最佳;恒流微弧氧化方式下频率与占空比对陶瓷层的厚度影响不大,但对其耐蚀性有一定影响,随频率增加,陶瓷层的耐蚀性越来越好,随占空比增大,陶瓷层的耐蚀性逐渐变差;工艺参数优化所制得陶瓷层的耐蚀性较参数恒定控制有一定的提高.     

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。     

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%。     

镁合金微弧氧化处理电压对陶瓷层的影响

研究了微弧氧化处理中起始电压U始、终止电压U终对陶瓷层的影响,发现电压是决定微弧氧化陶瓷层生长厚度及表面粗糙度的关键.结果表明:当起始电压U始相等时,终止电压U终(或△U)愈高,陶瓷层厚度愈厚;当终止电压U终相等时,起始电压U始愈高,陶瓷层厚度也愈厚.试样的表面粗糙度随微弧氧化处理终止电压U终的升高而增加,与U始变化的关系不明显.     

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。