铝合金表面微弧氧化Cr2O3复合膜层的制备及表征

在微弧氧化液中添加Cr2O3微粒对6063铝合金进行微弧氧化,研究了电解液中Cr2O3的浓度和各项工艺参数对复合膜层膜厚及表面形貌的影响,并用SEM,EDS等手段对复合膜层的微观形貌及组成进行了表征。结果表明:膜层厚度及Cr2O3的复合量均随着溶液中Cr2O3的含量、电流密度、微弧氧化时间的增加而增加,电解液的pH值对复合沉积量也有影响;复合膜层表面含有大量Cr2O3微粒,且Cr2O3微粒已沉积到了氧化膜内部。     

Ti6Al4V合金微弧氧化/Cr2O3复合膜的生长特征与摩擦学性能

在电解液中加入Cr2O3微粒,以共生沉积方式在Ti6Al4V表面制备微弧氧化/Cr2O3复合膜。利用SEM、XRD、EDS等研究复合膜的生长规律及Cr2O3微粒的沉积方式,通过摩擦试验分析不同生长阶段的复合膜的摩擦磨损性能。结果表明:在0~30min内,复合膜呈近线性增长,之后生长速率明显变缓,膜层表面也出现了大块Cr2O3团聚体。复合膜主要由金红石TiO2、锐钛矿TiO2及Cr2O3相组成。随氧化时间的延长,锐钛矿TiO2逐渐减少,金红石TiO2含量先增加后趋于稳定,而Cr2O3的衍射峰一直增强,复合膜的耐磨性也先增后降;氧化20min时,复合膜的耐磨性最好,摩擦系数最小,仅为0.05~0.2。在微弧氧化过程中,Cr2O3微粒或直接吸附在熔融态的氧化膜表面,或被捕捉、锁定到氧化膜的表面微孔中;也有部分Cr2O3微粒被高温放电产生的熔融物裹覆并一起遇冷凝固到氧化膜中。     

690合金和800合金在含锌PWR一回路水中的均匀腐蚀行为研究

通过模拟压水堆一回路水环境,对690和800两种合金进行了在含Zn 10μg/kg、320℃高温溶液中浸泡1000 h的腐蚀实验,并对实验后的试样氧化膜进行SEM和XPS分析。结果表明,690镍基合金的腐蚀增重率低于800合金,其氧化膜较800合金薄;两种试样均形成了外富Fe、Zn,内富Cr的氧化膜;随着距离氧化膜表面距离的增加,氧化膜中化合物的主要成分由(Zn,Fe,Ni)(Fe,Cr)2O4依次向ZnCr2O4和Cr2O3过渡。     

己二酸铵对7075-T6铝合金硫酸阳极氧化的影响

研究硫酸电解液中添加己二酸铵对7075-T6铝合金阳极氧化的影响,采用场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)对7075-T6铝合金在不添加和添加己二酸铵的硫酸电解液中制备的阳极氧化膜表面的微观形貌进行分析,采用线性阳极极化研究7075-T6铝合金在两种电解液中的极化行为。利用动电位极化技术和电化学阻抗谱(EIS)研究两种电解液中制备的阳极氧化膜的耐腐蚀性能。结果表明:硫酸电解液中添加己二酸铵可以通过降低电流密度来改善氧化膜的结构,减少氧化膜缺陷,降低微孔孔径,提高阻挡层厚度,从而降低氧化膜的自腐蚀电流密度,提高氧化膜耐腐蚀性能。     

溶质离子在镁合金微弧氧化膜形成过程中的作用

利用交流脉冲微弧氧化电源在NaF、NaCl和NaI三种电解液中对AZ31镁合金样品进行处理,采用SEM、XPD和XPS观察分析溶质离子对镁合金样品表面形貌、相组成及起弧前后微弧氧化膜层成分的变化。结果表明:微弧氧化现象只发生于NaF电解液中,起弧前样品表面的沉积膜为MgF2,起弧后膜层由MgF2和MgO两相组成;NaCl和NaI电解液中的两组样品既无微弧氧化现象发生,又未发现任何沉积膜层;微弧氧化初期阳极放电产生的金属阳离子与溶液中的阴离子形成沉积于样品表面的高阻抗膜层是微弧氧化过程进行的必要条件。     

Cr_2O_3微粒对Ti6Al4V微弧氧化膜结构及磨损行为的影响

在电解液中加入Cr2O3微粒对Ti6Al4V合金进行微弧氧化处理,通过SEM、XRD及摩擦试验分析Cr2O3微粒复合对微弧氧化膜微观结构及摩擦磨损行为的影响。结果表明:加入Cr2O3微粒后,复合膜表面孔隙减少,耐磨性提高,膜层中出现了Cr2O3相。随着电解液中Cr2O3微粒的增加,复合膜厚度增加,Cr2O3相衍射峰不断增强,TiO2相逐渐减少,Al2TiO5相趋于消失。在0.5~1.5 g/L内,复合膜的摩擦系数随Cr2O3微粒的增加而减小;加入量为1.5 g/L Cr2O3微粒时,复合膜的耐磨性最好。     

电解液体系对石墨烯镁基复合材料微弧氧化膜层组织及耐蚀性能的影响

分别在3种不同电解液体系(硅酸盐体系、铝酸盐体系、磷酸盐体系)对石墨烯镁基复合材料表面进行微弧氧化,并对微弧氧化后膜层的微观组织形貌和物相组成进行分析,通过电化学和浸泡实验对其耐蚀性进行测试。结果表明:硅酸盐体系微弧氧化膜层表面光滑平整,微孔分布均匀;铝酸盐微弧氧化膜层较薄,孔隙尺寸最小;磷酸盐体系膜层微孔分布不均匀,表面存在较多裂纹;硅酸盐体系微弧氧化膜层物相组成主要为SiO_2和MgO,磷酸盐和铝酸盐体系膜层物相组成主要为MgO。3种电解液体系微弧氧化膜层耐蚀性能较基体复合材料提高一个数量级左右,其中硅酸盐体系微弧氧化膜层耐蚀性最好。     

氟化钾对AZ91D镁合金微弧氧化膜的生长及微观结构的影响

通过在NaOH和Na_2SiO_3组成的基础电解液中,分别不加及加入KF,对AZ91D镁合金进行微弧氧化处理,研究了KF的有无对镁合金微弧氧化膜的生长、微观结构及耐蚀性能的影响。结果表明:与不加KF相比,加入KF后,试样的起弧电压明显降低,击穿变得剧烈,试样表面火花较大,膜层的生长速率明显提高,膜层厚度显著增大,表面孔隙率稍有增大,但表面微孔数量减少。KF的加入有利于MgF_2、MgAl_2O_4的生成,与同样来自电解液的Si、O两元素相比,F~-更易被基体中的Mg所吸附,也容易通过已成膜层迁移到膜层的内部。电解液中含有KF时,膜层厚度显著增大,MgAl_2O_4物相含量增加,并生成新物相MgF_2,这些都有利于膜层耐蚀性的提高。     

Cr对镍基合金在超临界水中氧化行为的影响研究

研究了3种Cr含量Ni-Fe-Cr合金在700℃/25 MPa纯水蒸汽环境中的氧化行为,重点分析了氧化动力学、氧化膜相组成及微观结构的变化规律。结果表明,随Cr含量的增加,合金在超临界水中的氧化增重持续降低,失稳氧化发生时间被延长,合金的抗氧化性能得到显著改善。在超临界水环境中,Cr2O3氧化膜更容易失效,维持保护性Cr2O3氧化膜稳定的临界Cr含量相比于干燥空气中的要高;Ni-Fe-Cr合金在超临界水中氧化时优先生成Cr2O3氧化膜,其中较低Cr含量的合金长期氧化后,在两层氧化膜界面处会形成较薄的富Ni氧化膜。     

2A97 Al-Cu-Li合金在铝酸盐和磷酸盐电解液中等离子电解氧化膜的性能

采用交流双脉冲电流制度对2A97 Al-Cu-Li合金分别在铝酸盐和磷酸盐电解液中进行等离子电解氧化处理的研究,分析所得膜层的微观结构和相组成,并采用电化学极化曲线和摩擦试验对两种电解液中所得膜层的耐腐蚀性能和耐磨性能进行评价。结果表明:在两种电解液中所得膜层表面存在大量饼状结构,膜层由内外两层构成,两层之间分布大量微孔,膜层的相组成主要为α、γ、δ-Al2O3,铝酸盐电解液中所得膜层有较多的α-Al2O3。磷酸盐电解液中所得膜层的耐腐蚀性高于相应的铝酸盐中所得膜层的耐腐蚀性。磷酸盐电解液中所得膜层具有较低的摩擦因数,与膜层中含有的P元素有关。然而,铝酸盐电解液中所得膜层具有更高的耐磨性,是因为铝酸盐膜层中含有更多硬度较高的α-Al2O3。     

铝合金低硫酸浓度硬质阳极氧化膜生长及特性

目的探究铝合金在低浓度硫酸电解液中,阳极氧化膜的生长及特性。方法在3%H2SO4和18%H2SO4(均为质量分数)电解液中对6063铝合金进行硬质阳极氧化,通过对膜层生长过程中的电压-时间曲线及微观形貌进行分析,研究膜层的生长特性。结果在低浓度硫酸电解液中,氧化膜初期生长为"缺陷择优生长"方式,即在高表面能缺陷处不断形成氧化膜核心并铺展,直到相遇形成界面为止;后期生长为"交界面择优生长"方式,即在较薄氧化膜交界面不断溶蚀并产生Al3+和O2-反向传输,使氧化膜增厚。结论低浓度硫酸中阳极氧化膜的生长方式与传统阳极氧化膜显著不同,膜层更加致密,厚度、硬度和粗糙度较大。     

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。     

纳米Cr2O3微粒对2024-T4微弧氧化膜结构及耐磨性能的影响

摘 要: 在含有不同浓度纳米Cr2O3微粒的硅酸盐体系电解液中对2024-T4铝合金进行微弧氧化处理,使用SEM观察陶瓷膜的表面形貌和截面形貌,使用EDS能谱仪分析膜层中各主要成分沿截面方向的分布,使用XRD分析陶瓷膜的相结构,使用纳米压痕硬度计测量陶瓷膜的硬度,使用粗糙度仪测量陶瓷膜的表面粗糙度,使用摩擦磨损试验机测量陶瓷膜的摩擦系数,使用激光共聚焦显微镜测量磨痕体积,评估磨损率,使用SEM观察磨痕形貌,结果表明：在电解液中加入纳米Cr2O3微粒后,制备的陶瓷膜中出现了Cr2O3相,电解液中纳米Cr2O3微粒浓度达到2.4g/L时,陶瓷膜的硬度最高,摩擦系数最小,磨损率最低,耐磨性最好。     

铝阳极氧化膜的显微组织与性能研究

研究了ＬＹ１１硬铝合金硫酸法阳极氧化膜的组织结构及其性能,讨论了电解液组成和工艺条件对它们的影响。结果表明,电解液中Ｈ２ＳＯ４浓度增大,易得到较厚的多孔型氧化膜;而稀Ｈ２ＳＯ４（１０％体积比）电解液,可获得致密、无孔洞的相对较薄的氧化膜,其耐蚀性、电绝缘性和表面硬度均明显改善。工艺操作参量中,保持较低的电解液温度、合适的阳极电流密度及氧化时间,有利于膜层综合性能的提高。     

电解液对纯钛表面TiO2多孔膜形态及晶型的影响

以硫酸和氢氟酸为电解液,采用恒压阳极氧化方式,在TA1表面获得多孔TiO2膜,并研究了电解液对TA1表面TiO2多孔膜形态和晶型的影响规律.利用场发射扫描电镜和X射线衍射仪观察了多孔膜的形貌和结构,并对不同晶型多孔TiO2膜的形成机理进行了初步的探讨.结果表明:在硫酸电解液中,通过阳极氧化能够在TA1表面直接形成锐钛型和金红石型TiO2多孔膜,且孔径为100～200 nm;在氢氟酸电解液中,TA1表面获得了大面积的非晶纳米多孔TiO2结构,孔径为10～50 nm.     

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%。     

高温高压水中镍基合金表面氧化膜的原位表面增强型拉曼光谱

采用表面增强型拉曼光谱方法原位研究了镍基合金在高温高压水环境中的腐蚀行为及其表面生成氧化膜.Ni-5Cr-8Fe表面氧化膜的拉曼光谱存在三个拉曼峰,位于540 cm-1,610 cm-1和670 cm-1.610 cm-1峰的出现表明了氧化膜中存在Cr2 O3.540 cm-1峰则说明氧化膜中含有Cr2 O3或NiO或两者的混合物.670 cm-1峰对应于FeCr2O4尖晶石的生成.Ni-10Cr-8Fe的表面氧化膜由Cr2 O3、FeCr2O4构成,可能含有一定的NiO.Ni-10Cr和Ni-20Cr的表面氧化膜主要为Cr2 O3,没有发现尖晶石相的存在.随着合金中铬含量的增加,表面氧化膜中Cr2O3的含量增加,NiO成分减少.     

MoS2对2Al2铝合金表面微弧氧化膜层组织和性能的影响

为了提高海洋工业用2A12铝合金的耐腐蚀性能,采用微弧氧化技术在2Al2铝合金表面制备微弧氧化膜层。研究了电解液中MoS_2纳米颗粒的浓度对微弧氧化膜层的结构和性能的影响。研究结果表明:电解液中MoS_2纳米颗粒的浓度对微弧氧化膜层的制备有显著的影响。当MoS_2纳米颗粒的浓度为2.0 g/L时,膜层的表面致密且光滑,膜层的厚度最大;与未添加MoS_2颗粒相比,MoS_2纳米颗粒的掺入显著提高了MAO膜层的耐磨性;此外,电解液中添加2.0 g/L MoS_2纳米颗粒,获得的MAO膜层的耐腐蚀性能最佳。     

镁合金微弧氧化过程中电源模式对颗粒掺杂的影响

目的采用含颗粒电解液是目前最常用制备具有更佳性能微弧氧化膜层的方法之一,主要研究微弧氧化过程中颗粒掺杂与电源模式的关系。方法在Y2O3颗粒质量浓度为0~10 g/L的电解液中,分别以单极脉冲和双极脉冲电源模式制备一系列微弧氧化膜层,并从表面形貌、表面元素组成、截面形貌及耐蚀性能等方面对膜层进行综合评价。结果分散在电解液中的颗粒带有负电荷,在微弧氧化过程中发生电泳现象。在单极脉冲电源模式下,颗粒受正电吸引而发生定向迁移,在试样附近聚集并且吸附至表面,从而参与下一步的微弧氧化膜层形成过程。随着电解液中颗粒浓度的提高,分散在微弧氧化膜层表面的Y2O3颗粒数量增多,膜层表面的Y元素含量增加,膜层变得致密,耐蚀性能因而提高。在双极脉冲电源作用下,由于电场的交替变化,颗粒难以聚集在试样周围,颗粒的掺杂只能通过随机熔融包覆进行,因而参与到微弧氧化过程中的颗粒数量较少。结论颗粒掺杂受电场力影响,在单极脉冲模式下,颗粒的掺杂浓度对膜层的性能影响明显;在双极脉冲电源模式下,负向电流的引入不利于颗粒掺杂至氧化膜层,颗粒的掺杂浓度对膜层的性能影响不明显。     

电解液对TiC/TC4复合材料微弧氧化膜组织及耐磨性的影响

采用微弧氧化技术在TiC/TC4(Ti6Al4V)复合材料表面制备陶瓷膜。在NaAlO_2和NaH_2PO_2两种溶液体系中,研究添加Cr_2O_3对两种体系下微弧氧化膜组织、形貌及耐磨性的影响。结果表明:在NaH_2PO_2电解液中形成的膜层为金红石型和锐钛矿型TiO_2,而在NaAlO_2电解液中除了生成TiO_2外,还有Al_2TiO_5、γ-Al_2O_3生成。加入Cr_2O_3后,膜层出现大量Cr_2O_3相。所制备的微弧氧化膜,其耐磨性较基体略有提高。电解液中加入Cr_2O_3后,复合膜的摩擦系数均降低,耐磨性较基体明显提高。在NaAlO_2-Cr_2O_3中形成的复合膜只发生粘着磨损,而且耐磨性最好。而在NaH_2PO_2-Cr_2O_3电解液中,形成的复合膜出现粘着磨损和少量磨粒磨损。