ZL303铝合金表面微弧氧化陶瓷膜的微结构和耐蚀性研究

为提高ZL303铝合金耐蚀性能,采用微弧氧化技术在ZL303铝合金表面制备陶瓷质氧化膜。通过扫描电镜观察了微弧氧化膜层表面及截面的微结构。利用X射线衍射仪分析了膜层的物相组成。采用腐蚀电化学和高温浸泡实验测试了微弧氧化膜层的耐蚀性。结果表明:所制备的膜层厚度约为13μm,主要由α-Al_2O_3和γ-Al_2O_3组成,外表面存在大量微米级等离子放电微孔。经微弧氧化处理后,试样的电化学阻抗半径增大,自腐蚀电位上升,腐蚀电流密度减小。在高温腐蚀环境中,微弧氧化膜层能有效阻挡腐蚀介质对铝合金基体的侵蚀破坏,耐蚀性能得到提高。     

LY12铝合金微弧氧化膜层的形成与生长机制

在硅酸钠电解液中利用交流脉冲微弧氧化电源对LY12铝合金进行表面处理,研究微弧氧化初期成膜和后期生长膜层的微观结构差异,探讨铝合金微弧氧化陶瓷层的形成与生长机制。结果表明:初期成膜过程中发生电化学沉积反应,形成电解液中溶质元素的氧化物,增大铝合金表面的阻抗值;后期生长过程中,基体铝与OH-放电所产生的活性氧发生化合反应,形成Al2O3陶瓷层,溶质元素消耗极少;铝合金样品表面获取的预制备膜重新参与陶瓷层的生长,可明显缩短微弧氧化起弧时间、降低起弧电压,同时提升击穿电压的稳定值。     

石墨烯添加剂对微弧氧化陶瓷层耐蚀性能的影响

利用微弧氧化技术,以硅酸盐为主要电解液成分,并通过在电解液中加入一定量的石墨烯添加剂,在镁锂合金表面制备出一层含碳的微弧氧化陶瓷层。利用扫描电镜、电子探针以及X射线衍射仪等检测了含碳陶瓷层的形貌、厚度、元素含量以及物相组成等。结果表明,加入石墨烯添加剂后制备出的含碳陶瓷层表面放电微孔尺寸较小,且无明显裂纹萌生和扩展。陶瓷层总共厚度约为17μm,主要由Li_3Mg_7、Li_3Mg_(17)和MgO等物相组成。利用电化学工作站,研究了试样在NaCl溶液中的耐蚀性能。其结果表明,含碳陶瓷层在NaCl溶液中有着较高的自腐蚀电位和较低的腐蚀电流密度,其耐蚀性能得到明显的提高。     

石墨添加剂对Ti6Al4V合金微弧氧化陶瓷层性能的影响

在硅酸盐体系电解液中,采用微弧氧化技术在钛合金表面制备含C元素陶瓷层,通过扫描电镜、能谱、显微硬度计、粗糙度仪及摩擦磨损试验机检测分析了陶瓷层的性能,并对电解液进行了电导率测量。结果表明,石墨会增强电解液的导电率,降低了微弧氧化过程中的起弧电压,制备的陶瓷层孔洞细小,均匀分布;并且发现石墨进入了陶瓷层,提高了膜层表面硬度及耐磨性。     

纳米SiC对AZ91D镁合金微弧氧化膜微观结构及性能的影响（英文）

通过向Na2Si O3-Na Al O2复合电解液体系中添加纳米Si C,经过微弧氧化处理后在AZ91D镁合金表面制备含纳米SiC的复合陶瓷层。利用SEM、膜层测厚仪、XRD、EDS和维氏硬度计分别研究膜层的微观形貌、厚度、相结构、元素组成及硬度。采用摩擦磨损试验机对镁合金基体和膜层的干滑动磨损行为进行研究,运用动电位极化曲线试验和交流阻抗法测量镁合金基体和膜层在3.5%Na Cl溶液中的耐蚀性能。结果表明:向电解液中添加纳米Si C后,微弧氧化的起弧电压和终止电压均下降。经纳米SiC复合处理后,微弧氧化膜层的孔径减小,致密性提高;与未添加纳米Si C的膜层相比,其厚度和硬度都得到提升,耐磨性与耐蚀性均增强。     

Mn元素对铝合金门窗表面陶瓷层特性的影响

采用微弧氧化技术在不同Mn含量的铝合金门窗表面进行了改性处理,研究了基体合金元素Mn对表面陶瓷层膜厚、显微硬度、形貌和物相的影响,并分析了其作用机理。结果表明,随着微弧氧化时间的增加,含0.5%Mn和含1.5%Mn的铝合金试样的表面陶瓷层厚度和显微硬度都表现为逐渐增加的趋势,且在相同的微弧氧化时间内,含1.5%Mn的铝合金试样的表面陶瓷层厚度更大、显微硬度更低。Mn含量为0.5%的铝合金表面陶瓷层中有γ-Al_2O_3相和少量α-Al_2O_3相,而Mn含量为1.5%的铝合金表面陶瓷层中只有γ-Al_2O_3相。     

氧化时间对2024铝合金表面微弧氧化涂层组织与耐蚀性的影响

采用铝酸盐为主的碱性电解液,在2024铝合金表面制备微弧氧化涂层。通过表面形貌、涂层厚度与生长速率,研究了氧化时间对涂层结构的影响;通过动电位极化曲线及电化学阻抗谱研究了微弧氧化涂层在NaCl溶液中的腐蚀行为。结果表明:微弧氧化涂层表面形成了许多大小不一的微孔,表面的陶瓷颗粒以搭桥的方式在表面不同部位堆积。随着氧化时间的延长,该微弧氧化涂层的厚度逐渐增大,生长速率减慢;经过不同氧化时间的处理,与铝合金基体相比,涂层的腐蚀电压升高,腐蚀电流密度有不同程度的减小;氧化时间20 min的微弧氧化涂层的腐蚀电流密度低、腐蚀电压高,膜层的耐蚀性能较好。     

6063铝合金表面微弧氧化陶瓷层制备和性能试验研究

以6063铝合金为基体,硅酸盐体系Na2Si O3和KOH为电解液,纳米Ti O2为添加剂,制备表面微弧氧化陶瓷层。采用扫描电镜、X射线衍射仪等手段系统分析了陶瓷层的性能。结果表明:在铝合金表面微弧氧化基本工艺参数、电解液和处理时间不变的情况下,纳米Ti O2添加剂对膜层的性能有着较大的影响。随着Ti O2纳米添加浓度增大,氧化成膜速率有所提高,陶瓷层中第二相α-Al2O3、γ-Al2O3的衍射峰明显增强,并且有少量Ti O2、Al Ti和Ti3O5新相,陶瓷层的结合力增加。     

导电炭黑对5A06铝合金微弧氧化膜层耐磨性的影响

为进一步提高铝合金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一定量的导电炭黑,对5A06铝合金试样进行不同时间的微弧氧化处理。利用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、显微硬度仪等分析5A06铝合金微弧氧化陶瓷层的物相组成、显微组织及显微硬度,并用摩擦磨损试验机对不同微弧氧化时间的陶瓷层进行磨损性能研究。结果表明,在微弧氧化电解液中加入少量导电炭黑后,制备的陶瓷层中含有一定量的碳元素,且随微弧氧化时间增加,陶瓷层中的含碳量先增后减,在干摩擦磨损条件下,其摩擦因数逐渐减小,陶瓷层的减摩、耐磨性得到有效提高。     

Na2WO4含量对镁合金微弧氧化膜层颜色和耐蚀性的影响

目的 研究电解液中的Na2WO4含量对AZ31B镁合金微弧氧化膜层的形成过程、颜色、微观结构、耐蚀性能的影响。方法 通过添加不同含量的NH4VO3和Na2WO4的碱性铝酸盐电解液体系,在AZ31B镁合金表面制备黑色的微弧氧化膜层。采用SEM、EDS分析加入不同含量的Na2WO4后膜层表面的微观形貌及元素组成,采用XRD分析物相组成,通过电化学实验表征膜层的耐腐蚀性能。结果 随着Na2WO4含量的增加,微弧氧化过程中的起弧电压下降,膜层的致密性提高,厚度呈先增加后减小的趋势。当Na2WO4的质量浓度为0.5 g/L时,膜层的厚度最大,且此时膜层表面微孔分布均匀,色度最低,耐蚀性最好,自腐蚀电位为−0.138 V,自腐蚀电流密度为2.36×10⁻⁷ A/cm²,相较于基体降低了3个数量级。结论 增加Na2WO4含量会使微弧氧化成膜过程中的电弧发生变化,适当增加Na2WO4会提高膜层的厚度,降低膜层的CIE色度,使陶瓷膜层表面的微孔分布得更加均匀致密,从而提高膜层的耐蚀性能。当Na2WO4含量过高时,会使膜层的离子浓度升高,电阻增大,介电击穿电压上升,导致膜层表面被烧蚀,耐腐蚀性能降低。     

Preparation technology and anti-corrosion performances of black ceramic coatings formed by micro-arc oxidation on aluminum alloys

In order to prepare ornamental and anti-corrosive coating on aluminum alloys, preparation technology of black micro-arc ceramic coatings on Al alloys in silicate based electrolyte was studied.The influence of content of Na2WO4 and combination additive in solution on the performance of black ceramic coatings was studied; the anticorrosion performances of black ceramic coatings were evaluated through whole-immersion test and electrochemical method in 3.5% NaCl solution at different pH value; SEM and XRD were used to analyze the surface morphology and phase constitutes of the black ceramic coatings.Experimental results indicated that, without combination additives, with the increasing of Na2WO4 content in the electrolyte, ceramic coating became darker and thicker, but the color was not black; after adding combination additive, the coating turned to be black; the black ceramic coating was multi-hole form in surface.There was a small quantity of tungsten existing in the black ceramic coating beside α-Al2O3 phase and β-Al2O3 phase.And aluminum alloy with black ceramic coating exhibited excellent anti-corrosion property in acid, basic and neutral 3.5% NaCl solution.     

Corrosion resistance of micro-arc oxidized ceramic coating on cast hypereutectic alloy

The corrosion resistance of the micro-arc oxidation (MAO) ceramic coating on a cast Al-13Si-5Cu alloy was investigated using various electrochemical methods including electrochemical impedance spectroscopy (EIS) and polarization curves. Microstructures of MAO ceramic coating were studied by SEM, and the influence of microscopic patterns on corrosion resistance was analyzed. The corrosion resistance of the aluminum alloy can be improved significantly by MAO process owing to increasing impedance and corrosion potential and decreasing corrosion current, and the ceramic coatings are composed of loose layer, compact layer and transition layer, which improve the corrosion resistance. The corrosin resistance is determined by the thickness of the compact layer and is not proportional to the total thickness of MAO, though the latter is one of the important factors influencing the corrosin resistance.     

微弧氧化-溶胶凝胶复合表面技术改善铝合金的耐腐蚀性能

通过微弧氧化-溶胶凝胶复合表面处理技术来提高铝合金的耐腐蚀性能,分析了多层凝胶层对6061铝合金耐腐蚀性能的影响。采用扫描电镜（SEM）、X射线衍射仪（XRD）和电化学分析等方法对膜层的表面形貌、化学组成、结构以及耐腐蚀性能进行了表征。研究表明：TiO2溶胶渗入微弧氧化陶瓷膜的微孔以及裂纹中,能有效阻挡腐蚀介质的扩散和渗透;复合处理后的试样较仅微弧氧化处理更平滑、致密;膜层除了γ-Al2O3相外,经高温退火处理后出现TiO2锐钛矿,并形成较好的晶相结构;在3.5%NaCl溶液中的室温电化学行为中,复合处理较微弧氧化处理后的试样自腐蚀电位上升最高约400 mV,自腐蚀电流密度最高减小约3个数量级,极化电阻明显增大;随着凝胶层厚度的增加耐腐蚀性能逐渐增强,但当凝胶层数大于4时,膜层龟裂现象严重,并导致耐腐蚀性能开始下滑。     

基于配方均匀试验优化微弧氧化电解液浓度配比

目的 研究电解液中各电解质不同浓度配比下微弧氧化膜层的制备、微观结构及耐蚀性能,以确定最优配方.方法 基于配方均匀试验方法,在硅酸盐系电解液中对AM60B镁合金进行微弧氧化处理.引入微弧氧化反应的可行性和微弧氧化膜层的成膜性两个试验指标,分别评判本研究中某电解液配方是否具有实际应用价值,以及评价在某个电解液配方下所制得膜层的合格程度.利用涡流测厚仪、扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、电子探针(EPMA)、硝酸点滴实验以及电化学实验等方法,分别表征膜层的厚度、微观结构、物相组成、元素成分及耐蚀性能.结果 当电解液中NaOH的质量浓度小于10 g/L时,方能获得表观完整且色泽均匀的微弧氧化膜层.当NaOH和KF的浓度配比接近,且两者之和约为Na2SiO3所占配比时,即Na2SiO3为19.24 g/L、NaOH为8.80 g/L、KF为11.96 g/L时,膜层中孔径的尺寸小,缺陷少,致密度最高,此时膜层的耐蚀性最好,与基体相比,该膜层的硝酸点滴耐蚀性提高了39倍,电化学耐蚀性提高了3个数量级.膜层主要由MgO、Mg2SiO4及少量的MgF2、MgAl2O4组成,但含量有差别.结论 实验设计方法的选择是保证本研究结果有效性的核心和关键.电解液中NaOH的浓度高低是决定某电解液配方是否具有实用价值的首要因素.只有Na2SiO3、NaOH和KF三者间具备适当的配比时,才能降低膜层中的微孔尺寸,减少微裂纹,提高其致密度,并能够在膜层中沉积更多的优质物相,这些是增强膜层耐蚀性的前提和保障.     

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。     

20% Al2O3-SiO2(sf)/AZ91D镁基复合材料微弧氧化陶瓷层电化学腐蚀性能

在磷酸盐体系电解液中,对20%(体积分数)硅酸铝短纤维(Al2O3-SiO2)增强AZ91D镁基复合材料进行微弧氧化表面处理获得陶瓷层。利用扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射(XRD)仪分析陶瓷层的表面形貌、截面组织和相组成,采用动电位极化和电化学阻抗谱(EIS)测试评价微弧氧化陶瓷层的电化学腐蚀性能。结果表明,该陶瓷层主要由MgO和MgAl2O4相组成。陶瓷层的腐蚀电流密度比镁基复合材料基体低3个数量级,电化学阻抗大幅升高,耐腐蚀性能明显高于复合材料基体     

电流密度对海水淡化用铝合金微弧氧化陶瓷膜层耐蚀性的影响

在硅酸盐体系中研究了双极性脉冲电源的电流密度对6061铝合金微弧氧化的影响。结果表明,电流密度对膜层的生长、形貌及耐蚀性具有明显的影响;电流密度为15.0 A/dm2时,起弧时间最短为86 s,且膜层形貌均匀、致密,腐蚀电位E0和腐蚀电流密度Icorr分别达到-0.526 72 V和5.287×10-8A/cm2,表现出良好的耐蚀性能。用高浓度海水喷淋腐蚀试验表明来自海水中的Cl-阴离子只能进入MAO膜层的疏松表层,生成可溶性的Al-O-Cl络合物,造成表面出现大量"海绵絮状"孔洞,但Cl-、SO24-等阴离子无法进到膜层内部致密层,从而基体不被腐蚀。     

TC4 合金微弧氧化层的耐磨性和耐蚀性

目的对比不同电解液体系中制备的陶瓷膜层的耐磨损和耐腐蚀性能,判断实验条件下陶瓷膜性能最优的电解液体系。方法在相同的电参数工艺下,分别在Na Al O2,(Na PO3)6和Na2Si O3电解液体系中对TC4合金进行微弧氧化处理,处理时间为15 min。分析陶瓷层的表面形貌、成分和相结构。进行干摩擦条件下的摩擦磨损实验,对比TC4合金及三种陶瓷膜的耐磨性。通过测试极化曲线,对比TC4合金及三种陶瓷膜的耐蚀性。结果在Na Al O2,(Na PO3)6,Na2Si O3电解液体系中获得的陶瓷层表面呈现出多孔和局部凸起的相似表面特征,但相组成存在差异,主要相分别为Al2Ti O5,Al PO4和Ti O2。摩擦磨损实验表明,在10 N载荷下,以Si3N4陶瓷球作为摩擦配副,陶瓷层的磨损失重相对基材均显著减小,其中(Na PO3)6-陶瓷层失重约为基材的1/22。极化曲线分析表明,在模拟油田采出液作为腐蚀液的条件下,与TC4合金相比,陶瓷层的Ecorr显著正移,Jcorr明显减小,其中(Na PO3)6-陶瓷层的Ecorr从-0.311 V正移至0.777 V,Jcorr从9.634×10-7A/cm2减小到2.595×10-8A/cm2。结论微弧氧化处理能够显著改善TC4合金的耐磨性和耐蚀性,其中(Na PO3)6-陶瓷层的综合性能较好,有望满足TC4合金服役于油田环境时的要求。     

ZL108铝合金微弧氧化膜的Na_2MoO_4改性机理

为了研究ZL108铝合金微弧氧化膜的Na2Mo O4改性机理,在添加5种不同浓度的Na2MoO4溶液中对其进行微弧氧化处理。利用扫描电镜(SEM)观察微弧氧化膜表面形貌,用能谱仪(EDS)分析截面Mo、O元素含量,用XPS测定Mo、O元素的价态,用X射线衍射仪(XRD)分析相组成,采用极化曲线评定耐蚀性。结果表明,微弧氧化电压随着Na2MoO4浓度的增加而下降。微弧放电区温度高于1823.84 K时,Mo O2-4开始转变形成MoO2,抑制了微弧氧化膜表面多孔层的形成,提高了膜层的致密性、厚度和耐蚀性。浓度的改变对相组成影响较小。     

磷酸盐浓度对5083铝合金微弧氧化膜组织与耐腐蚀性能的影响

为研究电解液浓度对微弧氧化的影响规律,在磷酸钠电解液中采用恒压模式对5083铝合金进行微弧氧化,采用场发射扫描电镜、划痕仪以及电化学工作站等研究了电解质浓度对膜层生长速率、组织成分、膜基结合强度以及耐腐蚀性能的影响。结果表明:随着磷酸钠浓度的增大,氧化膜厚度线性增加,膜层表面的"火山堆积"状形貌特征愈发明显,但浓度过大时氧化膜出现局部不均匀堆积及较大孔洞,其对氧化膜成分影响不明显;氧化膜与基体结合良好,且随着浓度增加结合强度出现先增后减的趋势。当磷酸钠浓度为10 g/L时,氧化膜的自腐蚀电流最低,为2.96×10~(–8) A/cm~2,比铝合金基体降低了1个数量级,表现出良好的耐腐蚀性能。