ZAlSi12表面微弧氧化陶瓷层微观形貌与相组成分析

研究了电解液中不同的NaOH加入量对ZAlSi12微弧氧化陶瓷层厚度的影响规律.通过SEM观察分析微弧氧化膜的微观形貌,采用XRD分析陶瓷层的相组成.研究结果表明,NaOH质量浓度为2.0g/L时,膜层厚度达169μm.膜层表面有明显的放电通道,且陶瓷膜与基体呈锯齿状结合.氧化膜的主要相组成为α-Al203和γ-Al203.     

不锈钢-铝复合材料表面微弧氧化陶瓷膜的研究

采用微弧氧化的方法在不锈钢-铝复合材料表面获得陶瓷膜.对该膜层进行了断面形貌观察和X-射线衍射分析、耐磨分析,研究了膜层的厚度随微弧氧化时间的规律,结果表明:陶瓷膜层厚度随时间的增加而增加,但有一个极限值.陶瓷层主要由α-Al2O3和γ-Al2O3组成.     

2A12航空铝合金微弧氧化陶瓷层生长过程

研究2A12铝合金微弧氧化陶瓷层的生长规律,分析不同氧化时间陶瓷层的表面和截面形貌、成分和相组成。研究表明,陶瓷层总厚度接近于线性增长,向外生长速度比向基体内生长的速率稍大,而致密层占总膜层的比例先快速增加,其后略微下降。SEM结果显示,陶瓷层表面有大量呈火山口状的等离子放电痕迹,随氧化时间延长,厚度在整个表面上趋于相等,界面处氧化膜变得比较平坦。陶瓷层主要由α-Al2O3和γ-Al2O3相组成,随着氧化时间的延长,γ-Al2O3相在陶瓷层中的含量先增加后减小,而α-Al2O3相的含量随氧化时间的延长逐渐提高。     

铝合金表面微弧氧化陶瓷层耐磨性

利用微弧氧化技术在7075铝合金表面形成微弧氧化陶瓷膜层,通过SEM、XRD手段分析了微弧氧化陶瓷层的显微结构、表面形貌和相组成,并在HIT-Ⅱ摩擦磨损试验机上测试了陶瓷膜层的摩擦学性能.结果表明:7075铝合金表面的微弧氧化陶瓷膜层由疏松层、致密层构成,其相组成主要是α-Al2O3和γ-Al2O3两相;氧化陶瓷层与基体结合良好,厚度为25～45μm,表面硬度可达到1900HV0.1左右;微弧氧化表面处理技术可以显著提高铝合金的表面耐磨性,在与GCr15钢球对磨时,膜层具有较低的磨损率,但摩擦因数相对较高.     

植酸添加剂对6061铝合金微弧氧化膜层性能的影响

目的 提高6061铝合金微弧氧化膜层的性能.方法 在电解液中加入5 mL/L的植酸,对6061铝合金表面生成的微弧氧化膜层进行改性.记录微弧氧化过程中的电压-时间曲线,采用SEM、EDS、XRD、电化学工作站、马弗炉等仪器设备,研究了植酸的添加对微弧氧化膜层微观结构、元素组成、相组成、耐蚀性、抗热震性等特性的影响.结果 添加植酸后,微弧氧化电压从526 V提高到538 V,微弧氧化放电更加均匀,微弧氧化膜层的生长速率增加,膜层厚度从9.3μm增加到13.6μm.放电微孔孔径减小,数量增多,膜层致密均匀,膜层结合力从3.2 N提高到3.9 N,显微硬度增加了39.2HV.植酸中的磷酸根基团和羟基可与基体电离出的Al3+结合生成植酸铝,使膜层中的C、P元素比例提高,Al元素比例降低.微弧氧化过程中,基体中的Al转变成γ-Al2O3和α-Al2O3,添加植酸后,γ-Al2O3和α-Al2O3的衍射峰强度提高.膜层的腐蚀速率从1.085×10-2 mm/a降低到1.565×10-3 mm/a,其耐蚀性能提高,同时具有良好的抗热震性能.结论 植酸的添加优化了微弧氧化膜层的结构,提高了膜层的厚度、显微硬度和膜层结合力,同时改善了膜层的耐蚀性能和抗热震性能.     

氧化时间对 ZA 43 合金微弧氧化膜摩擦磨损性能的影响

目的研究ZA43合金微弧氧化陶瓷膜的摩擦磨损特性随氧化时间的变化规律。方法制备微弧氧化时间不同的ZA43合金微弧氧化陶瓷膜样品,采用球-盘磨损方法进行摩擦磨损实验,分析陶瓷膜磨损前后的形貌、物相组成及元素组成,测试膜层厚度和显微硬度。结果陶瓷膜主要由α-Al2O3和γ-Al2O3相组成。随着氧化时间的延长,陶瓷膜厚度和平均硬度逐渐增大。在干摩擦条件下,陶瓷膜的摩擦系数和磨损失重随氧化时间的延长而降低。结论随着氧化时间的延长,ZA43合金微弧氧化陶瓷膜的耐磨性逐渐提高,其磨损机制以磨粒磨损为主。     

LY12铝合金微弧氧化膜三维组织结构及占空比影响研究

在Na2SiO3-KOH溶液体系中,采用恒流模式在LY12铝合金表面进行了占空比不同、厚度均为50μm的微弧氧化(Microarc oxidation,MAO)陶瓷膜制备。着重对微弧氧化膜表层、次层、内层以及界面的三维组织结构进行分析,并研究了占空比对陶瓷膜显微结构及相组成的影响。结果表明,大尺寸放电微孔仅在陶瓷膜近表面残存,而次层及内层微孔尺寸明显减小,且临近基体金属侧膜层中γ-Al2O3相较多。陶瓷膜截面能谱分析显示,Si元素在陶瓷膜外层及膜层内部微孔处含量相对较多。占空比对膜层结构影响显著,当占空比较小时陶瓷膜外表面为典型的火山喷射状形貌,随占空比增加,表面呈现出较多尺寸较大的饼状平滑区。陶瓷膜内/外表面XRD分析表明,内/外部膜层中α-Al2O3相含量都随占空比的增加而增加。     

碳钢熔-钎焊层表面微弧氧化陶瓷层的制备

目的 在碳钢表面制备结合强度较高的微弧氧化陶瓷层。方法 采用铝-钢熔钎焊技术,在Q235钢表面获得具有较高结合强度的铝层,再通过微弧氧化在铝层表面生成氧化物陶瓷层。结果 通过添加ER4043焊丝作为钎料,金属间化合物层主要由[Al,Fe,Si]相、Al8Fe2Si相和少量的Al13Fe4相组成,平均厚度为7 μm,铝层与Q235钢的结合强度达到181 MPa。在2 g/L KOH+4g/L Na2SiO3?9H2O电解液中,陶瓷层由疏松层和致密层组成,主要成分为α-Al2O3和γ-Al2O3,且γ-Al2O3相含量较高,微弧氧化过程中电解液中的氧、硅元素都参与了反应。微弧氧化过程中,陶瓷层厚度随着时间的增加而增加,20 min后,试样表面放电孔洞呈“火山口”状,孔洞孔径随着时间的增加而增加。不同频率下,陶瓷层表面均存在少量裂纹,并且裂纹都产生在“火山口”状放电孔洞附近,同时随着频率的增加,陶瓷层表面孔洞孔径减小,陶瓷层厚度增加,但当频率到达600 Hz后,陶瓷层厚度变化不再明显。结论 采用铝-钢熔钎焊技术,铝层与钢基体结合强度远高于其他复合技术中铝层和钢基体的结合强度,对于解决钢铁材料表面微弧氧化陶瓷层容易剥落的问题具有一定的意义。微弧氧化过程中,陶瓷层厚度不断增加,提高微弧氧化频率,陶瓷层致密性提高。     

压铸铝合金微弧氧化膜微观形貌和结构表征

使用扫描电镜、X射线衍射仪分析了LY12变形铝合金和YL112压铸铝合金微弧氧化陶瓷膜的形貌和相组成,并探讨了基材中Si、Cu元素含量以及电解液种类和成分对压铸铝合金微弧氧化陶瓷层的影响.结果表明:本实验条件下获得陶瓷层的主要相都是γ-Al2O3.高Si压铸铝合金在磷酸盐体系溶液中形成SiO2相,在硅酸盐体系溶液中形成3Al2O3·2SiO2相,还有少量的Cu2O相,受Si、Cu元素影响,磷酸盐体系溶液中陶瓷膜颗粒粗大,孔洞的孔径也较大,组织疏松.     

铝合金微弧氧化工艺研究

为了达到改善铝合金表面硬度低、耐磨耐蚀性差的目的,采用脉冲电源微弧氧化技术在硅酸钠电解液中在铝合金表面原位生长陶瓷膜.讨论氧化时间和电流密度对微弧氧化成膜厚度的影响.用数字式覆层测厚仪测量膜厚,扫描电子显微镜和X射线衍射分析膜层显微结构和相组成.结果表明:氧化时间越长,膜层越厚,但是30min以后不再增厚,电流密度越大,膜层越厚;陶瓷层表面有微孔产生,膜层与基体结合紧密,膜层由致密层、过渡层和疏松层组成,致密层厚且致密;氧化膜由γ-Al2O3、mullite莫来石(3Al2O3·2SiO2)和AlO相组成.     

熔盐电解法渗铝的研究

在钢铁和高温合金上渗铝,可以大大提高这些材料抗高温氧化和热腐蚀的能力。目前工业上常用的渗铝方法有固体包装法和热浸法。固体包装法是将工件埋在含有铝铁合金粉和氧化铝粉的混合物中,加热到850°至1000℃,保温5至24小时而获得渗铝层。此法不需特殊技术,但要先制备铝铁合金,而装箱、进炉出炉,卸出工件劳动较多,因为连箱加热,渗铝速度慢,因之所需时间很长,为其缺点。热浸法是将工件浸于熔融铝浴中而获得渗铝层,速度较快且操作简便,但铁在铝液中有一定程度的腐蚀溶解,工件渗铝后表面常不均匀,有铝堆集,而且由于金属铝的蒸发和氧化,铝的损耗也较大,此外渗铝层脆性较大.需要进行渗后热处理,这些都是热浸法不足之处。 熔盐电解法渗铝是在坩埚(石墨或金属)中盛金属铝(可用铝屑),上面放1:1(分子比)的NaCl+KCl混合盐,另加少量冰晶石。坩埚和铝接为阳极,工件接为阴极。在惰性气氛保护下加热使盐熔化,然后通电流,铝作为阳极被熔盐腐蚀而生成铝离子,在阴极(工件)上沉积。由于工件不在铝浴中,故不被铝溶解,且受到阴极电流的保护作用,故不被熔盐腐蚀。铝上有熔盐复盖,蒸发和氧化均较小,故铝的损耗亦小。渗铝层较均匀,渗后不必另行热处理.沉积的铝量主要决定于电流密度与时间,服从法拉第定律,与温度无关.电流效率约在82约91％间,平均约85％。沉积的铝在高温下与底金属相互扩散而形成渗铝层,其厚度决定于温度、时间及电流密度。用电子探针分析、X-射线衔射分析及金相检查,得知纯铁上电解渗铝层最外表面有一薄层金属铝,往内为Al_3Fe、Al_5Fe_2、AlFe及AlFe_3。 钢铁经熔盐电解渗铝后,抗高温氧化性能大为提高。高温合金用此法渗铝后,抗热腐蚀性能亦显著改进。     

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。     

Characterization of micro-arc ceramic coatings on Ti-2Al-2.5Zr alloy substrates

Titanium oxide coatings were synthesized on Ti-2Al-2.5Zr alloy substrates by micro-arc oxidation （MAO） technique. The surface features of the coatings were studied by scanning electron microscopy. The micro-arc discharge channels of the Ti-2Al-2.5Zr alloy decrease while the discharge channel size increases clearly with an increase in treating time. With an increase of the coating thickness the porous layer thickness increases apparently. Phase composition of the surface layers of the coatings was evaluated by X-ray diffraction and X-ray photoelectron spectroscopy. The results of XRD and XPS analysis show that the MAO coating mainly consists of anatase and rutile TiO2.     

阴极等离子体电解氧化表面改性新方法探索

阴极等离子电解氧化(CPEO)打破等离子体电解领域传统认识,利用液相放电现象,使钢铁及钛基材料阴极表面快速氧化,是一种氧化膜制备新方法,提高了材料的耐磨、耐蚀性能。与微弧氧化或阳极等离子电解氧化技术相比,CPEO技术的氧化膜生长速率显著提高,并适用于各种钢铁材料表面改性。介绍了CPEO技术的基本原理,包括液相放电现象和电压电流的演变过程、气膜形成与击穿过程、阴极内部近表面温度随电压变化规律和快速氧化过程,并对比分析了CPEO与阳极等离子体电解氧化和电解渗技术原理的共性与差异。介绍了光发射谱测量和等离子体参数的计算结果,分析阴极等离子体放电环境中阴极等离子体电解氧化机制。进一步总结了碳钢、不锈钢、Mo、TiAl合金表面CPEO膜的形貌、组织结构和性能特点,分析电解液中悬浮的碳粉特性,探讨放电过程中类金刚石(DLC)成分合成的可行性,并初步制备出含DLC成分的CPEO复合氧化膜。最后总结并展望了CPEO技术的发展方向以及应用前景。     

电流密度对钛合金微弧氧化膜的影响

采用交流微弧氧化法于Na2SiO3、Na3PO4溶液中在Ti6A14V表面形成了氧化物陶瓷膜.研究了电流密度对电压、厚度、相组成、氧化膜与基体的结合力、耐腐蚀性能的影响.结果表明,随着电流密度的增大,氧化膜终止电压升高,氧化膜的厚度逐渐增加.氧化膜主要由锐铁矿和金红石相TiO2组成,随着氧化膜中金红石相TiO2的含量增加,氧化膜与基体的结合力逐渐降低,并趋于持平.氧化膜在30%的硫酸溶液中耐腐蚀性能稍有降低.     

电迁移诱发镀层锡须生长行为分析

分析了0.3×104 A/cm2恒定电流密度和四种不同加载时间（0,48,144和240 h）电迁移条件对6.5 μm厚镀锡层表面锡须生长行为的影响,以及不同电流密度对阴极裂纹宽度的影响.结果表明,电迁移加速了镀层表面锡须的形成与生长,随着电迁移时间的延长,锡须长度不断增加.此外,电迁移导致在阴极首先出现了圆形空洞,随后在两极均形成了圆形空洞,并且在阴极处还发现有微裂纹存在,随着电流密度增加,阴极裂纹宽度也随之增加,电流密度为0.5×104 A/cm2时,平均最大裂纹宽度约为9.2 μm.     

Growth,corrosion and wear resistance of SiC nanoparticles embedded MAO coatings on AZ31B magnesium alloy

In this research, nanocomposite coating was deposited on magnesium matrix AZ31B alloy using the micro arc oxidation (MAO) method. MAO was carried out in SiC-nanoparticles containing suspension using the sodium silicate and sodium aluminate bases at constant current density. The effect of nanopowder addition and MAO periods were also investigated in the present work. Using the Scanning electron microscopy (SEM), the thickness and surface morphology of the coatings were studied. The coefficient of friction and abrasion rate curves were used to analyze nanopowder addition on resistance to abrasion, while the potentiodynamic curves were used for assessing the resistance to corrosion in the ceramic nanocomposite coating deposited on surface of alloy AZ31B. The morphological studies on surface of coatings revealed that the cavitation level and size increases with the increasing coating duration. Besides, Energy Dispersive X-Ray Diffraction (EDS) analyses from cross section and surface of the prepared coatings revealed that nanopowder distribution on interface of coating with matrix and boundaries of the cavities is almost uniform. The cross section studies of the coatings revealed that their thickness increases, as coating duration prolongs. Furthermore, the corrosion behavior of the samples indicated that presence of nanopowder does not significantly affect the resistance to corrosion of the coatings; however, coefficient of friction and abrasion rate of coatings indicates a respective rise and drop in presence of these nanopowders.     

Corrosion Behavior of an Abradable Seal Coating System

A novel NiTi/BN composite abradable coating and two traditional Ni/C and Ni/BN coatings were manufactured with NiAl as the bond layer using thermal spray technology and their corrosion behaviors were investigated. In salt spray corrosion testing of the Ni/BN coating, defective sites of the metal matrix were corroded preferentially. Simulated occlusion experiments and electrochemical tests indicated that migration of ions resulted in pH decrease and Cl^? enrichment in defects, and a more aggressive electrolyte led to a decrease of the corrosion potential of the metal inside defects but an increase of the corrosion current density, representing an autocatalytic corrosion process. Moreover, galvanic corrosion between the top and bond coatings of the abradable system was studied via the electrochemical technique. The results showed that, for the NiTi/BN, Ni/BN, and Ni/graphite coatings with a NiAl bond coating, current flow was generated between the anode and cathode. The NiTi/BN coating acted as the cathode due to its passivation, while the Ni/BN and Ni/graphite coatings acted as the anode because of their lower corrosion potential compared with the NiAl coating. The anode suffered serious corrosion damage due to galvanic corrosion, while the cathode corroded only slightly.     

氧化时间对钛表面微弧氧化膜层的影响

采用恒电流微弧氧化技术,在钛表面制得含HA的TiO2陶瓷膜,考察了氧化时间对氧化膜微观形貌、膜厚、相结构及耐体液腐蚀性能的影响。结果表明,随氧化时间增长,膜层表面多孔形貌变化明显,膜层厚度呈先增后降的趋势。氧化时间延长,膜层相组成由金红石、锐钛矿为主变为以羟基磷灰石为主。模拟体液极化曲线分析表明,微弧氧化膜的钝化行为随氧化时间延长而优异,但氧化时间超过20 min后,增大氧化时间对钝化效果的影响不再明显。     

镁合金在硅酸盐体系中微弧氧化膜层的性能研究

利用交流微弧氧化装置对AZ91D镁合金在硅酸盐体系中进行了微弧氧化处理,并通过扫描电镜、电化学测试技术和表面性能测试仪等研究了氧化时间和电流密度对微弧氧化膜层表面形貌、厚度、耐蚀性、摩擦磨损性能和结合力的影响.结果表明：随氧化时间和电流密度的增大,镁合金微弧氧化膜层中微孔的数量减少,但微孔的直径和表面粗糙度增大.膜层厚度随氧化时间和电流密度的增加呈线性增大,但与基体的结合力明显降低.镁合金微弧氧化膜层的耐蚀性和耐磨性随氧化时间和电流密度的增大呈先增大后减小的趋势.镁合金在硅酸盐体系中微弧氧化处理的最佳工艺为氧化时间40min、电流密度0.20A/cm2.