铝合金硬质阳极氧化工艺的研究

为了研究阳极氧化工艺条件对硬质氧化膜的厚度、耐蚀性、表面形貌的影响.利用正交试验优化了铝合金硬质阳极氧化的工艺条件,采用扫描电镜(SEM)观察了硬质阳极氧化膜的表观形貌,并探讨了槽液温度和硫酸浓度对氧化膜耐腐蚀性的影响.结果表明:有利于硬质阳极氧化膜厚度增加的最佳工艺条件为:硫酸浓度150g/L,电流密度3.5A/dm2,氧化时间180min,槽液温度-5～0℃;SEM照片表明:硫酸浓度增加,氧化膜的孔径增大,孔隙率增加.     

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。     

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。     

2024铝合金混合酸阳极氧化

目的在混合酸溶液中,对2024铝合金进行不同条件下的阳极氧化,并制备氧化膜,研究比较氧化膜厚度、表面形貌和耐腐蚀性等的不同。方法 2024铝合金在硫酸-磺基水杨酸-乳酸体系中进行阳极氧化,改变氧化时间(20~60 min)与氧化电流密度(2.5~4.5 A/dm^2),观察氧化膜的表面形貌、显微硬度、厚度、晶体结构以及耐蚀性的变化。结果每次实验的氧化时间为40 min不变,改变电流密度得到一系列阳极氧化膜,当电流密度为3.0 A/dm^2,自腐蚀电位最正,接近0.0 V时膜层的耐蚀性最好。若继续增加电流密度,则自腐蚀电位会负向移动。当电流密度为4.5 A/dm^2时,自腐蚀电位最负,为-1.1 V。保持电流密度为2.5 A/cm^2不变,改变氧化时间,得到一系列阳极氧化膜,当氧化时间达到50 min时,氧化膜的耐腐蚀性最好,自腐蚀电位为-0.6 V。XRD分析表明,氧化膜由γ-Al2O3和α-Al2O3组成。氧化膜的显微硬度和厚度会随着电流密度及时间的增加而增大,氧化膜硬度、厚度最大分别为372.3HV、6.8μm。结论当阳极氧化电流密度为3.0 A/d、氧化时间为50 min时,膜层的耐蚀性最好。     

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。     

添加硫酸铜对 TC4 钛合金微弧氧化膜性能的影响

目的研究CuSO_4浓度和微弧氧化工艺参数(电压、氧化时间)对TC4钛合金微弧氧化膜颜色及性能的影响。方法在磷酸钠电解液中,对TC4钛合金进行微弧氧化处理,并添加CuSO_4获得不同颜色的陶瓷膜,对氧化膜的宏观形貌、微观形貌、物相结构以及硬度进行分析。结果添加CuSO_4能使陶瓷膜颜色变深,随着CuSO_4浓度升高,膜层由灰色逐渐变为红褐色。当CuSO_4质量浓度为0.5 g/L时,氧化膜表面均匀致密,显微硬度最高(627.1HV);当CuSO_4质量浓度为1.5 g/L时,氧化膜显微硬度最低(382.8HV)。随着电压升高,膜层颜色加深,色泽更均匀,但表面硬度下降。在400 V条件下制备的氧化膜硬度最低,但是色泽最均匀。随着氧化时间的延长,氧化膜厚度增加,颜色加深,色泽更为均匀,但是当氧化时间超过15 min后,氧化膜颜色变浅。结论 CuSO_4对微弧氧化膜的显色作用明显,其浓度及微弧氧化工艺参数(电压、氧化时间)均对涂层性能、色泽、致密性、厚度及相组成具有很大的影响。     

异步氧化模式对微弧氧化膜层结构特征的影响

大面积或超大面积微弧氧化需要分块依次进行。在Na2SiO3-KOH溶液中以工业纯铝为基体进行了分块处理,对由局部到整体先后不同时序处理的异步微弧氧化成膜特性进行了研究。结果表明:对于同等尺寸的裸基体试样,先期氧化试样的电流有所降低。膜层厚度分析表明,随着微弧氧化的进行,异步氧化试样的先后成膜区域膜层厚度逐渐趋于相同。通过SEM观察可知,当氧化时间延长至先期氧化条件时,不同时序处理区域的膜层形貌相差不大,且在两者的交界处未见明显的分层现象。XRD测试结果显示,当再处理时间短于先期氧化时间时,后成膜区氧化物含量相对较少,随着处理时间的延长,不同时序氧化区域的相组成差异变小。这是由于微弧氧化先成膜区具有"等待效应",能够使先后处理区域的膜层厚度、显微结构达到统一。利用异步微弧氧化可以实现大尺寸工件表面由局部到整体的微弧氧化处理。     

电压对医用钛合金阳极氧化膜结构和耐蚀性的影响

采用恒压直流电源,在不同阳极电压下,以硫酸型溶液作为电解液对医用 TC4 钛合金试样进行阳极氧化处理,在试样表面制得颜色各异的氧化膜。 分别利用涡流测厚仪测量膜厚,利用扫描电镜观测氧化膜形貌,利用 X 射线衍射仪分析氧化膜的物相。 将氧化后的试样放入 Hank’s 模拟体液中进行浸泡腐蚀测试,利用电化学工作站测试其腐蚀规律;研究阳极电压对氧化膜的颜色、膜厚、表面形貌、物相以及耐腐蚀性的影响。 结果表明:阳极电压会影响氧化膜的颜色、膜厚、表面形貌和物相,氧化膜的耐腐蚀性也随之发生变化。 阳极电压从 15 V 增大到 100 V,氧化膜厚度从 6 μm 增大到 28 μm,氧化膜的耐腐蚀性也有明显提高。 医用钛合金经阳极氧化形成以金红石型和锐钛矿型氧化钛为主要结构的氧化膜。     

电解质对AZ91D镁合金微弧氧化的影响

在Na2SiO3和NaAlO2为主成膜剂的硅铝复合电解液中,利用交流脉冲电源对AZ91D镁合金进行微弧氧化处理,研究主成膜剂含量的变化对微弧氧化过程及膜层特性的影响规律。利用扫描电镜(SEM)和膜层测厚仪分别研究了膜层的微观形貌和膜层厚度,通过电化学阻抗谱(EIS)测试膜层在3.5%NaCl中性溶液中的耐蚀性能。结果表明,随着主成膜剂含量的增加,微弧氧化过程中起弧电压和终止电压均呈下降的变化趋势,而膜层耐蚀性则基本呈先增大后降低的变化趋势,膜厚的变化趋势与其耐蚀性一致;Na2SiO3含量的变化对膜层内部致密层和外部疏松层的耐蚀性均有影响,而NaAlO2含量的变化则主要影响膜层内部致密层的耐蚀性;适量的主成膜剂含量是获得致密耐蚀膜层的关键。     

SiC_p/6092铝基复合材料微弧氧化膜的生长规律

在相同参数下对Si C_p/6092铝基复合材料进行了不同时间的微弧氧化处理,记录了电解液温度的变化,测定了微弧氧化膜的膜层厚度。利用SEM和XRD分析了氧化膜的微观形貌和相组成。结果表明,氧化初期氧化膜生长较快,20 min后生长速度趋于平稳;氧化膜表面分布着微小孔洞和细小裂纹,随着时间的增加,孔洞尺寸变大、数量变少,表面粗糙度增加;氧化膜主要由α-Al_2O_3相、γ-Al_2O_3相和莫来石相组成。     

交流电压对AZ91D镁合金阳极氧化膜层的影响

在含有硅酸钠和硅溶胶的氧化溶液体系中,利用工频交流电源对AZ91D镁合金材料表面进行阳极氧化处理,同时探讨氧化电压对膜层表面形貌、生长速率和耐腐蚀性能等的影响规律.结果表明:氧化过程存在一个明显的临界电压值(170 V),在电压大于170V阳极氧化反应剧烈、氧化电流增大、试样表面出现弧光放电.当电压小于170 V时,镁合金表面则以均匀的桔黄色火花放电,获得的氧化膜层表面光滑、均匀、致密,而且膜层的生长速率和耐腐蚀性随着电压的增加而增大;当电压超过这个临界电压值时,获得的氧化膜层表面变得粗糙,其生长速率大幅提高,但膜层的耐腐蚀性能下降.     

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%。     

NaOH对铝合金A356微弧氧化膜形成及其耐蚀性的影响

电解液采用NaOH-Na2SiO3体系,对铝合金A356进行徼弧氧化.通过改变NaOH浓度研究起弧电压、成膜速率的变化规律以及NaOH浓度的变化对膜层耐蚀性的影响.试验结果表明,随着NaOH浓度从1 g/L到5g/L逐渐增加,起弧电压从350 V降低到230 V,成膜速率在NaOH浓度为4 g/L时出现最大值0.8 μm/min;耐蚀性从19 min提高到25 min;综合各种因素,理想膜层的NaOH最佳浓度为4 g/L.     

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。     

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。     

SP700 钛合金的热处理 / 阳极氧化工艺研究

目的采用电化学阳极氧化法,在SP700钛合金的表面制备多孔结构的氧化膜。方法利用Autolab PGSTAT30型电化学工作站,采用三电极体系,辅助阴极为石墨电极,参比电极为饱和甘汞电极,工作电极为试样,测定试样的动态极化曲线和阳极氧化I-t曲线。利用扫描电子显微镜观察阳极氧化表面多孔氧化膜的微观形貌,分析热处理工艺、阳极氧化电压、电解液成分等参数对SP700钛合金阳极氧化行为的影响规律。结果钛合金材料经固溶时效处理后,α相和β相的相对含量发生了变化,从而使氧离子对电化学反应界面的内应力发生变化,使得表层氧化膜更加平整,耐腐蚀性提高。F-是阳极氧化膜上纳米孔形成的必要条件,随着F-浓度的增加,阳极氧化膜表面纳米孔的密集程度增加,孔径减小,氧化膜厚度增加。在一定范围内,随着阳极氧化电压的增大,氧化膜增厚,但电压过高会破坏氧化膜的稳定性。结论用电化学阳极氧化法处理钛合金表面,得到了多孔结构的氧化膜,获得了理想的耐腐蚀性能。固溶时效处理后,钛合金的耐腐蚀性提高。     

微弧氧化非连续成膜对膜层结构及性能的影响

在含有Na_2SiO_3和KOH的电解液中以恒定电压氧化方式对工业纯铝进行微弧氧化处理,研究电压对非连续微弧氧化成膜特性的影响.采用XRD及SEM对微弧氧化膜的相组成及表面形貌进行分析.结果表明:非连续微弧氧化的电流在工作间隔处出现一定程度的降低;非连续工作模式的膜层生长速率与连续模式基本相同,并且都随工作电压的增加而增加;不同成膜模式所生长的微弧氧化膜均由较多的γ-Al_2O_3和少量的α-Al_2O_3相组成;非连续成膜方式对微弧氧化陶瓷膜的形貌影响不大,且未造成氧化膜分层现象;不同成膜模式下所形成的微弧氧化陶瓷层的耐磨性能和耐腐蚀性能随工作电压变化具有相同的变化规律,均随电压的增加而增大;非连续成膜提高了微弧氧化控制的灵活性.     

2024铝合金硫酸-柠檬酸阳极氧化及膜层组织性能研究

采用硫酸-柠檬酸电解液,通过改变电压(10 V～22 V)在2024铝合金表面生成不同氧化膜,研究电压对氧化膜的微观形貌和耐蚀性能的影响。结果表明:在不同电压下生成的氧化膜都呈多孔状形貌,明显不同于铝合金的微观形貌。随着电压升高,氧化膜表面的微孔孔径和致密性发生明显变化,厚度呈现先增加后降低的趋势。不同电压下生成的氧化膜耐蚀性能都好于2024铝合金的。在10 V～18 V范围内,随着电压升高,氧化膜的耐蚀性能逐步提高,对铝合金起到良好的保护作用,但当电压继续升高达到22 V时,氧化膜的耐蚀性能下降,对铝合金的保护作用减弱。电压为18 V时生成的氧化膜最厚且致密性较好,展现出更好的耐蚀性能,其电荷转移电阻和阻抗模值分别达到1.86×10~4Ω·cm~2、3 239.7Ω·cm~2,对铝合金的保护效率最高,接近于95%。     

ZK60镁合金微弧氧化改性研究

在NaOH电解液中,对ZK60镁合金进行微弧氧化处理。研究了微弧氧化过程的电压-时间曲线、微弧氧化电流、氧化时间对微弧氧化膜层的显微形貌和厚度的影响,测试了氧化膜的耐蚀性能。研究结果表明:随着微弧氧化电流和时间的增加,表面膜层厚度增加,但膜层中的微孔直径增加,表面粗糙度增加,氧化膜质量降低。在NaOH电解液中,微弧氧化电流为3A、氧化3min后,ZK60镁合金表面形成的氧化膜质量最好,厚度约为19.8μm。XRD分析表明微弧氧化处理后试样表面膜层由MgO相组成。耐腐蚀测试表明微弧氧化后样品的质量出现先增加而后降低的现象,其失重和析氢量均比未微弧氧化样品少,同时溶液pH值变化较慢,这说明微弧氧化后样品的耐腐蚀性提高。