预制备膜特性对铝合金微弧氧化膜层形成过程的影响

利用交流脉冲微弧氧化电源在氯化钠和不同浓度硅酸钠电解液中对LY12铝合金进行表面处理,对比研究了样品表面有无预制备膜对微弧氧化起弧及生长过程的影响规律。结果表明:铝合金样品表面形成较高阻抗值的膜层是微弧氧化起弧现象得以发生的必要条件;样品表面获取预制备膜抑制了活性电极放电并为后期电击穿提供一个易"失稳"的界面状态,有利于缩短微弧氧化起弧时间,降低起弧电压,但预制备膜厚度和阻抗值大小对起弧时间和电压影响均较小;样品表面有无预制备膜微弧氧化电压-时间曲线有着相似的变化规律,且预制备膜在后期生长过程中重新参与成膜,在相同能量输出条件下所得陶瓷层厚度明显大于无预制备膜铝合金。     

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。     

溶质离子在铝合金微弧氧化陶瓷膜形成过程中的作用机理

利用交流脉冲微弧氧化电源在碳酸钠、硅酸钠和锡酸钠3种电解液中对LY12铝合金进行微弧氧化处理,通过SEM和XRD观察分析铝合金样品表丽形貌和相组成的变化,研究各溶质离了对微弧氧化起弧现象及生长曲线的作用规律.结果表明:在3种电解液中进行微弧氧化处理时,在硅酸钠溶液中铝合金易于起弧,能够在短时间、低电压下获得高阻抗膜;而在锡酸钠溶液中铝合金不能形成高阻抗膜,未发生起弧现象;铝合金样品表面预先制备高阻抗膜有利于发生微弧氧化起弧现象;在碳酸钠和硅酸钠溶液中,微弧氧化陶瓷膜的后期生长曲线有着相似的变化规律,在锡酸钠溶液中样品表面产生电化学溶解,不能形成陶瓷膜:铝合金样品表面形成高阻抗膜是微弧氧化现象得以进行的必要条件.     

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。     

六偏磷酸钠对6061铝合金微弧氧化陶瓷膜形貌及性质的影响

采用双脉冲恒流微弧氧化技术,研究了在硅酸钠体系中,六偏磷酸钠含量对铝合金微弧氧化膜形貌及性质的影响。结果表明:随着六偏磷酸钠浓度的增加,陶瓷膜层的厚度增加,但随之形貌愈加疏松多孔、表面粗糙度增大。当浓度达到40 g/L时,氧化后期出现持续的弧光放电和电击穿现象,氧化停止。     

NaOH浓度对ZAlSi12Cu2Mg1微弧氧化陶瓷膜形成及其特性的影响

在NaOH-Na2SiO3电解液体系下对ZAlSi12Cu2Mg1合金进行微弧氧化,通过改变NaOH的浓度研究其对微弧氧化的临界起弧电压、微弧氧化过程中试样表面火花形态、陶瓷膜的生长速率及陶瓷膜厚度的影响.结果表明随NaOH浓度从0.5g/L到3.0 g/L逐渐增加,微弧氧化的临界起弧电压从420 V逐渐降低到350 V,陶瓷膜的厚度从138μm逐渐增加到242μm,陶瓷膜的平均生长速率从2.30 μm/min提高到4.03 μm/min;当NaOH浓度超过2.0 g/L后,陶瓷膜表面变粗糙,甚至烧蚀;NaOH的最佳浓度为2.0 g/L.     

脉冲电流对1050铝合金微弧氧化过程的影响

为了探讨脉冲电流对1050铝合金微弧氧化过程的影响规律,利用涡流测厚仪和粗糙度仪分别测量陶瓷层厚度和表面粗糙度,采用SEM观察陶瓷层微观形貌,借助动电位极化曲线测试评价陶瓷层耐蚀性,并根据电压变化曲线计算微弧氧化过程能量消耗。结果表明:随着脉冲电流由100 A增加至800 A,微弧诱发时间由360 s缩短至15 s,诱发电压由341 V升高至887 V;陶瓷层表面放电微孔孔径增大,微孔数量减少,陶瓷层厚度和表面粗糙度增加,耐蚀性略有下降;微弧诱发过程能量消耗先减少后增加,并在200 A时达到最小值仅为18.3 k J;陶瓷层生长过程能量消耗随脉冲电流增大近似线性增加。     

影响铝合金微弧氧化起弧电压的因素

针对目前微弧氧化技术中存在的电能消耗高的问题,对影响铝合金微弧氧化起弧电压的因素进行了研究,分析溶液成分和含量、工艺条件等因素对起弧电压的影响.试验结果表明,低能耗微弧氧化工艺中,温度最佳控制范围在30～60 ℃,溶液中的NaOH和Na2SiO3最佳浓度应分别控制在2 g/L和5～8 g/L,脉宽应控制在40～80 μs.     

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。     

ZL109铝合金微弧氧化耐磨陶瓷层的工艺优化

采用控制变量、正交试验法,通过测定膜层厚度、截面显微硬度、表面粗糙度、表面形貌、截面形貌及摩擦磨损试验、膜层表面XRD的分析对制备ZL109铝合金微弧氧化陶瓷层的电解液组成及电参数进行了优化研究。得到了制备ZL109铝合金微弧氧化耐磨陶瓷层的一组优化后的工艺方案,电解液配方为:8 g/L硅酸钠、2.5 g/L氢氧化钾、5 g/L钨酸钠、2 g/L乙二胺四乙酸二钠;电参数为:正向电压400 V、负向电压120 V、占空比20%、频率500 Hz。所生成的膜层厚度为76μm,表面粗糙度为2.2872μm;摩擦磨损试验中,磨损状态稳定,磨损量在30 h后稳定在1 mg左右。     

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。     

高脉冲能量下ZL109铝合金微弧氧化陶瓷膜特性

在硅酸钠电解液体系中对ZL109铸造铝合金进行微弧氧化试验,研究了恒压高脉冲能量条件下制得微弧氧化陶瓷膜的特性。结果表明:在使用50%占空比脉冲能量对铝合金进行微弧氧化试验时,制得的陶瓷膜厚度达200μm以上,陶瓷膜的主要成分为Al2O3,随着微弧氧化时间的延长,膜层的生长速率变慢。硅酸钠浓度为10 g/L时,膜层硬度最高,达1748 HV0.1。硅酸钠浓度为6 g/L时,得到的膜层致密性最好。     

KOH 对镁合金微弧氧化过程及膜层耐蚀性的影响

在微弧氧化电解液中引入了KOH添加剂,并在镁合金表面制备了陶瓷膜层,研究了KOH浓度对微弧氧化过程中的膜层生长及膜层耐腐蚀性能的影响。结果表明:在镁合金微弧氧化电解液中引入KOH添加剂可以有效降低微弧氧化过程的起弧电压和工作电压,但是KOH浓度过高会使起弧电压增大;KOH的引入会使膜层中的大尺寸孔隙数目减少,孔隙率提高。为了得到较高的膜层生长速率和较好的耐蚀性,电解液中的KOH剂量以1～3 g/L为宜。     

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.     

硅酸钠浓度对Ti3Al基合金微弧氧化层生长及其摩擦磨损性能的影响

目的 研究硅酸钠溶液浓度对Ti3Al基合金表面制备微弧氧化膜层结构的影响,以提高Ti3Al基合金微弧氧化膜层的摩擦磨损性能。方法 采用恒流模式微弧氧化电源,分别在6、8、10 g/L的Na2SiO3电解液中,对Ti3Al基合金试样进行微弧氧化处理,用扫描电子显微镜（SEM）、能谱仪（EDS）、Image J软件、X射线衍射仪（XRD）及显微硬度仪,分析微弧氧化膜层的表面形貌和截面形貌、元素分布、厚度、相组成以及表面硬度。用CFT-I 型磨损试验机研究不同微弧氧化膜层的摩擦磨损性能。结果 随着Na2SiO3浓度的增加,微弧氧化的工作电压与起弧电压均逐渐减小。微弧氧化层表面呈多孔状,存在熔融物堆积导致的环状凸起。随着Na2SiO3浓度的增加,氧化层表面微孔直径减小,膜层逐渐增厚。微弧氧化膜层主要Al2O3、SiO2、TiO2、Nb2O5以及Al2SiO5相组成,微弧氧化处理明显降低了Ti3Al基合金的摩擦系数和磨损率。电解液Na2SiO3质量浓度为10 g/L时,微弧氧化膜层的平均摩擦系数为0.49,磨损率仅为2.1×10-7 mm3/(N?mm),主要表现为微切削磨损与轻微的粘着磨损。结论 随着硅酸钠浓度的增加,有利于提高微弧氧化膜层的形成速率,缩短反应时间。微弧氧化处理能够显著改善Ti3Al基合金的耐磨性。     

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。     

铝合金表面微弧氧化涂层制备工艺设计

用微弧氧化技术对铝合金表面进行强化处理,利用正交试验设计优化试验方案,按五因素(Na2SiO3浓度、KOH浓度、H3BO3浓度、H2O2浓度、微弧氧化电压)、四水平得到正交表,合理安排微弧氧化试验,达到优化微弧氧化工艺条件的目的;并用综合平衡法评价各因素对陶瓷膜硬度和厚度影响的主次顺序和可能最优水平.结果表明,铝合金微弧氧化陶瓷膜的硬度和厚度受各因素水平的影响显著,其中Na2SiO3的浓度对陶瓷膜硬度和厚度两指标的影响最大;在最优工艺条件下(Na2SiO3浓度6 g/L、H3BO3浓度1.5 g/L、KOH浓度0.5 g/L、H2O2浓度X4、微弧氧化电压340 V),陶瓷膜致密层硬度达到1 700 HV,膜层总厚度约200 μm.     

NaOH对铝合金微弧氧化膜特性的影响

在Na₂SiO₃电解液体系下,对ZAlSi12Cu2Mg1微弧氧化膜的形成进行研究,通过改变NaOH的含量,研究了其对电解液的电导率、微弧氧化的临界起弧电压、膜层特性及微观形貌的影响。并测定了氧化膜的相组成。结果表明：NaOH含量从1.0 g/L到3.0 g/L变化时,电解液的电导率由14.00 ms/cm几乎呈线性增大到26.28 ms/cm,正向临界起弧电压由360 V呈线性降低下降到290 V;含量从1.0 g/L增大到2.5 g/L时,膜厚从92 μm迅速增加到125 μm。含量超过2.5 g/L,膜厚减小,致密层所占比例下降。XRD分析表明：氧化膜层中主要由莫来石、SiO₂和α-Al₂O₃、γ-Al₂O₃和WO₃相。     

负向电压对海洋平台铝合金钻探管表面微弧氧化膜组织和耐蚀性影响

目的 提高海洋平台铝合金钻探管的耐腐蚀性能.方法 采用微弧氧化技术,在海洋平台钻探管用2 A12铝合金表面制备氧化铝陶瓷膜.通过盐雾试验,研究负向电压对微弧氧化膜耐腐蚀性的影响,并通过扫描电子显微镜和光学显微镜对微弧氧化膜的微观形貌、组织结构进行分析.结果 在微弧氧化处理过程中,随着负电压的升高,微弧氧化膜表面的孔径先增大后减小,膜表面变光滑.在一定负电压范围内,Al2 O3相的含量随负电压的升高先增加,当负电压达到一极限值后,Al2 O3相随负电压的升高而减少.负电压的增大能提高微弧氧化膜的耐腐蚀性,当负电压由8 V升高至24 V时,腐蚀速率由0.00568 g/(dm2·h)降低至0.00028 g/(dm2·h),前者是后者的20倍;当负电压为4 V时,部分膜层剥落,腐蚀严重;当负电压增至24 V时,有效延缓了微弧氧化膜的腐蚀程度.结论 在微弧氧化处理过程中,负电压对微弧氧化膜的制备有较大影响,增大负电压能有效提高微弧氧化膜的耐腐蚀性,此外基体本身所含的Fe、S等杂质是影响微弧氧化膜的主要因素.     

ZAlSi12Cu2Mg1微弧氧化过程中负向电压对陶瓷膜层形成的影响

在交流条件下,采用硅酸钠电解液,通过调节不同的负向电压值,在ZAlSi12Cu2Mg1合金表面制得了微弧氧化陶瓷膜层.研究了不同的负向电压值对陶瓷膜层形成过程的影响.结果表明负向电压从80V到160V变化时,氧化时间从5 min延长到65 min,膜层厚度从28 μm增加到208μm,致密度从0.267 g/cm3增大到1.048 g/cm3,特别是微弧氧化第2阶段氧化时间,在负向电压为160 V时持续了32 min,试样表面逐渐变粗糙;在电解液组成为NaSiO38 g/L,NaOH 2 g/L,Na2EDTA 2g/L下,适宜的正/负向电压值为480/140 V,获得厚度为166 μm的膜层.XRD分析表明陶瓷层主要由莫来石、α-Al2O3和γ-Al2O3以及氧化铝的非晶物质组成.