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。     

锆合金表面交流微弧氧化膜组织与性能的研究

采用交流微弧氧化方法，在硅酸盐溶液中于锆合金表面沉积了一层厚约28μm的氧化膜。用扫描电镜（SEM），能谱（EDS）及X射线衍射（XRD）分析了氧化膜的组织形貌、元素分布及相组成。通过测量试样在5％NaCl溶液中的点腐蚀电位，评估了氧化膜的保护性能。研究结果表明：氧化膜自内而外分为3层，即过渡层，致密层和疏松层。疏松层厚度达18μm，与致密层的界面存在明显孔洞，因此结合性较差；过渡层和基体、致密层与过渡层之间结合牢固。Si元素存在于氧化膜中，这说明电解液中的SiO3^2-参与了微弧氧化反应。氧化膜主要由M-ZrO2相和T-ZrO2相组成。锆合金表面的微弧氧化膜具有良好的耐蚀性能。     

文摘辑要

硅酸盐-六偏磷酸钠电解液中锆合金微弧氧化膜的制备及耐磨性能评价锆合金广泛用于核工业,也是潜在的生物医用材料,但其耐磨性能欠佳。为此,在硅酸盐-六偏磷酸钠电解液中,采用双脉冲微弧氧化技术在Zr-2锆合金表面生成较厚的氧化膜;采用扫描电镜、能谱仪和X射线衍射仪分析了微弧氧化膜的形貌和组成,并测试了其耐磨性能。结果表明：经60 min微弧氧化后,Zr-2锆合金表面生成厚120μm左右的氧化膜,其由单斜氧化锆和少量的四方氧化锆组成。     

锆合金微弧氧化陶瓷膜结构和耐蚀性的研究

在磷酸盐电解液体系中,利用微弧氧化技术在Zr702合金表面原位生长了陶瓷膜,通过扫描电镜、X射线衍射和电化学分析等方法研究了陶瓷膜的表面形貌特征、组织结构及耐腐蚀性能.结果表明:在磷酸盐电解液体系中形成的微弧氧化陶瓷膜主要由单斜氧化锆(m-ZrO2)和四方氧化锆(t-ZrO2)相组成,膜层表面较为致密、平整;腐蚀试验表明:与锫合金相比,经过微弧氧化处理,合金的腐蚀电位上升,腐蚀电流密度下降,表明微弧氧化后合金的抗腐蚀能力得到较大提高.     

锆溶胶对铝合金微弧氧化过程的影响

在原位锆溶胶和外加锆溶胶的磷酸盐电解液体系中,采用恒流模式对铝合金进行微弧氧化,通过分析氧化过程中电压和电解液参数的变化、氧化膜生长规律以及膜层表面形貌结构,研究锆溶胶对铝合金微弧氧化成膜过程的影响。结果表明,原位锆溶胶电解液氧化过程中pH值降低及电导率增加幅度较小,起弧电压、电解液温度较低,膜层生长速率较快,其厚度增长速率约为2.9μm/min。原位锆溶胶电解液制备的膜层表面呈多孔网状结构,内外膜层结合紧密,膜层较厚,可达85μm;外加锆溶胶电解液生成膜层表面有火山状沉积物,膜层疏松;微弧氧化膜主要由γ-Al2O3和t-ZrO2相组成。     

电参数对镁合金微弧氧化膜层生长的影响及耐蚀性研究

利用微弧氧化技术对AZ91D镁合金在硅酸盐和锆盐溶液中进行表面陶瓷化处理,发现电参数对膜层厚度有很大影响。并采用IM6e型电化学工作站,对微弧氧化镁合金进行电位极化曲线测量。通过电化学测量对微弧氧化镁合金的腐蚀行为进行分析。用处理好的镁合金进行腐蚀实验,用失重法和极化法测试其耐蚀性,发现电解液中锆元素会大大提高膜层的耐蚀性。同时通过XRD分析发现硅酸盐电解液中制备的陶瓷膜主要由Mg2SiO4、MgO和MgF2等相组成,锆盐电解液中制备的陶瓷膜主要由MgO、MgF2和ZrO2相组成。     

汽车发动机用2A12合金的表面改性与耐蚀性能研究

对汽车发动机用2A12合金在不同浓度的锆盐溶液中进行了表面微弧氧化改性处理,研究了微弧氧化膜层的耐盐雾腐蚀性能、表面膜层显微组织。结果表明:微弧氧化膜层中主要含有AlMg_2O_4、Zr O_2、Zr_2O和Al_2O_3相;随着锆盐浓度增加,膜层的厚度和粗糙度逐渐增加;膜层的盐雾腐蚀速率与锆盐溶液浓度密切相关,盐雾腐蚀速率从低至高的锆盐溶液浓度依次为:10、5、0、15和20 g/L。     

石墨烯添加剂在微弧氧化层中作用机理

微弧氧化是轻合金表面防腐的关键手段,复合涂层中石墨烯的防腐减摩潜能也被逐渐挖掘验证。详细介绍了石墨烯添加剂对电解液和电参数,以及膜层结构和性能等方面影响作用的研究现状,阐述轻合金表面石墨烯复合微弧氧化层需要进一步探索的问题。电解液中添加石墨烯后,降低了阳极绝缘层击穿电压,促进了膜层的生长和新相生成;微弧氧化层中石墨烯以填充和包覆的增强相形式存在,可明显改善膜层的致密度和厚度,促进膜层防腐耐磨性能进一步提升;结合轻合金表面碳元素、相位角和阻抗等特征参数的表征分析,可以较好地验证滑动摩擦和电化学腐蚀过程中石墨烯的增强作用机理,绘制的原理示意图也更具直观性。     

铝及其合金的微弧氧化技术

综述了近年来利用微弧氧化技术对铝及其合金进行表面处理的研究进展;着重分析归纳了电流密度、电压、频率等电参量以及不同基体材料对铝合金微弧氧化膜的生长、成分、结构和性能等方面的影响;分类评价了铝合金微弧氧化处理中常用的电解液体系;简要描述了铝合金微弧氧化的动力学特点和膜层的生长机理;指出电参量的控制以及电解液成分和浓度的调整是将来铝合金微弧氧化技术的研究重点.     

微弧氧化对ZIRLO合金耐腐蚀性能的影响

采用磷酸盐、硅酸盐电解液体系对ZIRLO合金进行微弧氧化处理。利用XRD、SEM、TEM等研究陶瓷层的相组成、表面形貌、截面组织。结果表明：在磷酸盐电解液体系、硅酸盐电解液体系中制备的陶瓷层主要由m-ZrO₂组成,磷酸盐电解液体系制备的陶瓷层内表面较硅酸盐电解液体系制备的陶瓷层更致密。在硅酸盐电解液体系中微弧氧化的样品靠近陶瓷层/金属界面基体一侧存在少量β-Zr。采用静态高压釜腐蚀实验研究了ZIRLO合金及D(磷酸盐电解液体系微弧氧化)样品和E(硅酸盐电解液体系微弧氧化)样品在360 ℃/18.6 MPa去离子水中及360 ℃/18.6 MPa 0.01 M LiOH水溶液中的耐腐蚀性能。在360 ℃/18.6 MPa去离子水中腐蚀至250 d时,D和E样品耐腐蚀性能相接近,均优于未经微弧氧化处理的ZIRLO合金样品；在360 ℃/18.6 MPa 0.01 M LiOH水溶液中腐蚀至246 d时,D和E样品的耐腐蚀性能与未经微弧氧化处理的ZIRLO合金样品耐腐蚀性能接近甚至有有害的影响。随着腐蚀时间的延长,微弧氧化对ZIRLO合金耐腐蚀性能提升有限。     

锆合金包壳表面涂层研究进展

耐事故燃料是一种满足反应堆更多安全裕量设计要求的新型燃料元件。锆合金表面涂层研究是耐事故燃料包壳发展的一个主要方向,致力于解决高温条件下锆水严重反应的问题。该包壳具有经济性好,易于实现商业化等优点。重点阐述了锆合金包壳表面涂层制备技术和一些应用性能的研究进展,制备技术包括涂层方法、涂层厚度和涂层成分等,应用性能主要包括高温氧化和辐照性能。详细分析了锆合金表面涂层研究需要考虑的四个关键问题,即涂层材料选择、涂层工艺选择、涂层质量表征以及涂层锆包壳关键应用性能研究。涂层材料既要满足耐高温氧化性能,又要满足堆内正常运行的相关性能要求;涂层工艺应能制备出结合力好且致密的薄膜,并考虑锆包壳管涂层过程的可实现性;针对锆包壳特殊的应用环境,涂层质量表征重点关注涂层的附着力和膜致密度;涂层包壳关键应用性能主要考虑高温氧化、腐蚀、抗热冲击和腐蚀性能。综合已有研究结果,指出MAX相和金属Cr是两种有应用前景的锆包壳涂层材料,电弧离子镀技术作为锆包壳涂层工艺有一定的发展潜力。     

镁合金微弧氧化复合膜研究进展

微弧氧化（MAO）表面处理技术常用于改善镁合金的特定性能,但MAO膜容易产生微孔和微裂纹从而降低镁合金的耐蚀性。为了提高镁合金微弧氧化膜的使用寿命,主要综述了国内外MAO工艺过程调节措施和MAO膜后处理技术的最新研究进展,重点介绍了近年来国内外镁合金MAO复合膜的研究热点。着重介绍了通过工艺过程调节提高镁合金MAO膜长期保护性能的几项措施：通过电参数和电源类型调节协同电解液成分调整提高MAO膜耐蚀性;通过加入电解液添加剂提高MAO电解液稳定性和电导率;利用具有自封孔作用的添加剂可以参与成膜的特点提高MAO膜致密性;通过复合工艺在MAO膜传统封孔后进一步封闭孔隙。此外,详细介绍了包括疏水涂层、化学镀、类金刚石涂层、生物膜涂层等复合膜工艺的研究进展,强调了复合膜不仅耐蚀性高而且具有功能化应用前景：超疏水复合膜对镁基底具有主动的腐蚀保护作用,超疏水膜协同MAO膜可以提高表面的疏水性;镀镍层致密无微孔且与MAO膜交错咬合能够改善镁MAO膜的导电性和耐蚀性;MAO涂层代替金属缓冲层能够提高类金刚石涂层和基体界面结合强度;生物复合涂层不仅耐蚀性高还具有促进细胞增殖和分化生物活性的作用。最后,基于镁...     

铝合金微弧氧化膜层耐蚀性研究现状

铝合金微弧氧化技术是提高其表面性能的一项重要技术,微弧氧化膜层的耐蚀性直接影响其适用范围。较系统地总结了铝合金微弧氧化中影响膜层耐蚀性的因素,包括电解液和电参数2大部分。电解液主要由主盐、添加剂及NaOH等组分组成;电参数主要是电流、电压、占空比及频率等因素。提出了几种提高微弧氧化膜层耐蚀性的后处理方法,探讨了各因素对膜层耐蚀性影响的作用机理。     

铝合金表面微弧氧化原位生长Al2O3陶瓷层技术

等离子微弧氧化技术是一种在金属表面原位生长氧化膜陶瓷层的技术，此类陶瓷层具有耐磨、耐蚀、耐高温热冲击等特性，介绍了铝合金等离子微弧氧化原位生长Al2O3陶瓷层技术的研究现状，基本原理，工艺特点以及膜层性能和应用情况。     

镁合金微弧氧化膜层性能优化研究进展

镁合金是一类重要的工程材料,具有许多优良的物理、化学性能,在航空航天、交通运输、电子通信、生物医学和能源等领域具有广阔的应用前景。镁合金的应用受到其高化学活性的限制,需要进行表面处理,以避免腐蚀。在众多表面处理技术中,微弧氧化技术极大地改善了镁合金的综合性能。其中,工艺参数对膜层性能有着重要的影响。在分析微弧氧化膜层厚度、微观结构和相组成成因的基础上,结合国内外研究现状重点阐述了电解质、颗粒添加物、电参数（电流模式、电压、电流密度、占空比、频率和氧化时间）对膜层耐蚀性、耐磨性及生物学性能的影响,并由此引出调控导向性、陶瓷膜增韧、性能匹配优化及能源利用率等关键问题。此外,还探讨了研究者针对上述问题采取的解决方案,并分析了方案的合理性。最后,结合镁合金微弧氧化目前存在的问题对其未来发展进行了展望。     

核电锆管的表面改性技术

锆合金已被广泛用于核反应堆的堆芯结构材料,但其耐腐蚀性能和耐磨性能制约着使用寿命,采用合适的表面处理技术可以改善其表面完整性.通过对近几年核用锆合金表面处理的研究进行归纳总结,简单介绍了锆合金的研发进展,并着重对能提高锆合金耐腐蚀性能和耐磨性能的表面处理技术进行了综述,如喷丸处理、超声冲击强化、冷轧、渗氮和渗铝等.总结了各种表面处理技术对锆合金的微观结构和性能的影响,并介绍了结构和性能之间的联系.最后对锆合金表面处理技术进行了讨论和展望.     

AZ91D镁合金微弧氧化膜的腐蚀行为研究

利用双向全波脉冲电源对AZ91D镁合金在硅酸盐体系中进行了微弧氧化处理,通过电化学阻抗谱(EIS)测试、极化曲线分析并结合XRD和SEM等分析方法对微弧氧化处理的镁合金腐蚀行为进行了研究.结果表明,微弧氧化膜表面分布着几微米的微孔,微弧氧化膜中主要含有MgF2,Mg2SiO4和Al2O3.AZ91D镁合金经过微弧氧化处理之后,耐蚀性能明显提高,自腐蚀电流密度降低3个数量级,自腐蚀电位高出约300 mV,阻抗值高出3个数量级,研制的微弧氧化膜对镁合金具有很好的防腐保护性能.     

镁合金微弧氧化工艺参数研究

镁合金是目前最轻的金属,它可以部分替代一些钢铁材料来实现材料的轻量化。而且镁合金具有比强度、比刚度较高,减震性、减噪性、加工性较好等优点,市场对它的需求量也越来越大。但是镁合金的电位很低,易与其他金属发生电偶腐蚀,利用微弧氧化可在镁合金表面制得一层综合性能较好、类似陶瓷层的一种膜层,可大大提高镁合金的耐蚀性、耐磨性及耐高温性,因此微弧氧化技术在镁合金表面处理上得到了较快发展。对此,首先介绍了微弧氧化机理的研究现状,总结了微弧氧化过程的几个主要阶段及其主要作用;其次,重点概述了影响镁合金微弧氧化陶瓷膜制备工艺的主要因素,特别是电参数、电解液及氧化时间等对膜层结构、形貌及性能的影响;最后提出目前镁合金微弧氧化工艺存在的几个主要问题,并对其解决办法及应用前景进行了展望。     

Characterization of the corrosion performances of as-cast Mg–Al and Mg–Zn magnesium alloys with microarc oxidation coatings

In the present study, corrosion-protective microarc oxidation (MAO) coatings were prepared on AZ31B, AZ80, and ZK60 cast magnesium alloy substrates in an alkaline silicate electrolyte. The corrosion performances of the uncoated and MAO-coated alloys were investigated using electrochemical and salt spray chamber corrosion tests. The microstructure characterization and experimental results show that among the three alloys studied, the ZK60 Mg alloy exhibited the best and AZ31B the least corrosion resistance under the salt spray conditions. The MAO coating provided robust corrosion protection of the Mg substrates and resulted in a significant decrease in the corrosion rate of the alloys by 3–4 orders of magnitude. The MAO coating on ZK60 alloy showed better corrosion protectiveness than that on the AZ series alloys due to the incorporation of different alloying elements in the coating, especially the Zn and Al elements, which are from the Mg substrate. The corrosion performances and mechanisms of the uncoated and MAO-coated Mg alloys are interpreted in terms of the microstructure and phase/chemical compositions of both the substrates and coatings.     

Study of the matching performance of a microarc oxidation film/electrophoresis composite coating on magnesium alloys

The combination of a microarc oxidation (MAO) film and water-based electrophoresis painting (EP) technology is a promising surface treatment for magnesium alloys, but the matching performance between them has not been investigated systematically. For fabricating the optimal composite coating, the influence of the MAO film condition and electrophoresis parameters on the overall performance of the composite coating was investigated by scanning electron microscopy, finite element modeling, electrochemical impedance spectroscopy, and immersion tests. The results indicate that the composite coating with an MAO voltage of 330 V and an EP voltage of 120 V shows the best corrosion resistance. Its excellent anticorrosion performance is attributed to the suitable thickness ratio of the MAO/EP coating and the excellent mechanical interlock effect of the MAO/EP interface. The microstructure of the MAO coating plays a key role; the uniform micropore size promotes a uniform electric field distribution in the initial electrophoresis process, which can considerably improve the sealing pore quality of the EP resin and further maximize the interfacial adhesion strength.