稀土元素对镁合金微弧氧化陶瓷层表面形貌和结构的影响

采用交流脉冲微弧氧化设备,在含Y和Ce的AZ91D镁合金表面制备了陶瓷层,研究了稀土元素对陶瓷层厚度、表面形貌的影响,并分析了陶瓷层相比例的变化情况.结果表明,AZ91D镁合金中加入稀土元素Y和Ce后,其微弧氧化陶瓷层厚度随稀土含量的增加而增加,稀土元素的加入减少了陶瓷层表面的孔洞和火山状凸起,孔洞的尺寸也明显减小,出现了大量表面平滑的区域,使整个表面更加光滑致密.稀土元素在陶瓷层中没有单独形成稀土相,但影响陶瓷层中组成相的比例,致使夹带在陶瓷层中的Mg相的量减少,而MgO和MgSi2O4相的比例提高.镁合金中加入稀土元素后微弧氧化陶瓷层耐磨及耐腐蚀性能提高.     

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。     

负向电压与氧化时间对AZ91D微弧氧化膜层形成特性的影响

在硅酸盐体系下对AZ91D镁合金进行了微弧氧化处理,研究了负向电压和氧化时间对微弧氧化膜层特性的影响,并通过XRD、金相显微镜及SEM对氧化膜进行了相结构和表面形貌的分析.结果表明,随着负向电压的提高,膜厚逐渐增加,表面孔洞增大,但孔洞及微裂纹的数量减少,当负向电压为120 V时,膜厚达到157μm,孔洞及裂纹数量最少.延长氧化时间,使得微弧氧化膜层厚度增加,膜层生长速率先增大后减小.氧化膜层主要由立方结构MgO和镁橄榄石相Mg2SiO4构成,衍射谱中未发现Mg的衍射峰,氧化膜层致密性较好.陶瓷膜层由致密层和疏松层组成且与基体结合紧密.     

有机太阳能电池金属电极表面改性研究

将纳米TiO2颗粒作为改性剂加入碱性铝酸盐电解液中,对太阳能电池金属电极材料进行表面微弧氧化改性,研究了不同含量TiO2颗粒对微弧氧化膜层组织与性能的影响。结果表明,随着电解液中TiO2含量的增加,微弧氧化膜层厚度从19.2μm提高到24.7μm。电解液中TiO2含量的增加可以减少膜层中的显微缺陷,提高膜层致密性。改性处理后膜层的主要物相为MgAl2O4、MgO和金红石型TiO2。     

铸造铝合金表面微弧氧化膜的特性研究

在电解液中添加不同含量的Li2SO4,在铸造铝合金表面制得微弧氧化陶瓷层。采用SEM、XRD和EDS等分析陶瓷层表面形貌及物相组成。结果表明,随着电解液中Li2SO4加入量的增加,微弧氧化膜厚度增加,膜层表面变得粗糙。微弧氧化膜主要是由α-Al2O3、γ-Al2O3、莫来石和非晶相组成。     

镁合金微弧氧化陶瓷层生长过程及微观结构的研究

利用扫描电镜 (SEM)、X射线衍射 (XRD)等分析手段 ,研究了MB8镁合金微弧氧化陶瓷膜层的生长规律 ,分析了微弧氧化条件下氧化镁膜层致密性和相结构与处理时间的关系。结果表明 ,在微弧氧化初期膜层致密 ,几乎观察不到疏松层 ;随着处理时间的延长及膜层的增厚 ,其外侧开始出现疏松层 ,最终可达到膜层总厚度的 90 %左右。膜层相结构主要由MgO、MgSiO3、MgAl2 O4和无定形相组成。随着膜层厚度的增加 ,膜层中MgO、MgAl2 O4的含量不断地增加 ,MgSiO3 的含量基本不变 ,而无定形相的含量却逐渐减少     

钛合金表面Al_2O_3陶瓷膜制备及性能研究

采用多弧离子镀技术在TC4钛合金表面制备了厚度约40μm的纯Al层,然后在恒流模式下对其进行不同时间的微弧氧化处理,以获得耐磨的Al_2O_3陶瓷膜。采用扫描电镜、X射线衍射仪、显微硬度计、摩擦磨损试验机和拉伸试验机对钛合金镀铝层微弧氧化膜的微观组织结构、显微硬度、耐磨性和结合力进行了观察和测量。结果表明:微弧氧化陶瓷层主要由γ-Al_2O_3和α-Al_2O_3以及少量的非晶相SiO_2组成,膜层均匀、致密。随着微弧氧化时间的延长,Al_2O_3陶瓷层厚度增加,镀铝层厚度减小。微弧氧化3 h时,Al_2O_3膜致密层硬度达到1261 HV。氧化4 h,Al_2O_3陶瓷层厚达60～70μm,镀铝层几乎全部氧化,钛合金基材亦发生轻微氧化;但是,基体钛合金的氧化反而导致Al_2O_3膜层内形成贯穿裂纹等缺陷,膜层硬度下降,膜层与钛合金基材的结合强度降低。Al_2O_3陶瓷膜的摩擦系数较钛合金基材的有所降低,磨损量明显降低。Al_2O_3陶瓷膜/镀铝层/钛合金体系结合强度大于40 MPa,最高可达68 MPa。     

电流密度对镁合金微弧氧化膜层性能的影响

在电流密度分别为3、6、9、12 A/dm2时,用微弧氧化的方法在碱性电解液体系中制备了镁合金微弧氧化膜,考察了不同电流密度对生成的氧化膜层厚度、硬度的影响规律;用XRD分析了氧化膜层的相结构;并采用NaCl溶液浸泡试验和中性盐雾试验,考察了氧化膜的耐蚀性能。结果显示:随着电流密度的增大,膜层的厚度、硬度均呈增加的趋势;陶瓷层主要由MgO、Mg2SiO4和非晶相组成;得到的氧化膜层具有优良的耐蚀性能。     

电流密度对镁合金微弧氧化膜层性能的影响

在电流密度分别为3、6、9、12A/dm2时,用微弧氧化的方法在碱性电解液体系中制备了镁合金微弧氧化膜,考察了不同电流密度对生成的氧化膜层厚度、硬度的影响规律;用XRD分析了氧化膜层的相结构;并采用NaCl溶液浸泡试验和中性盐雾试验,考察了氧化膜的耐蚀性能.结果显示：随着电流密度的增大,膜层的厚度、硬度均呈增加的趋势;陶瓷层主要由MgO、Mg2SiO4和非晶相组成;得到的氧化膜层具有优良的耐蚀性能.     

2A12铝合金表面微弧氧化与性能研究

采用微弧氧化技术在2A12铝合金表面制备了二氧化锆陶瓷层,研究了电解液中锆盐浓度对微弧氧化膜层厚度、粗糙度、形貌和耐盐雾腐蚀性能,并对微弧氧化膜层的物相组成进行了分析。结果表明,经过微弧氧化处理后,膜层主要由AlMg_2O_4、ZrO_2、Zr_2O和Al_2O_3相组成;随着锆盐浓度的增加,微弧氧化膜层的厚度和粗糙度逐渐增加,膜层表观从优转变为一般;锆盐浓度为18 g/L的微弧氧化膜层的微孔区域的腐蚀产物相对更少,微弧氧化膜层的耐腐蚀性能相对较好。盐雾腐蚀优先在微弧氧化膜层的疏松层开始,对致密层的影响不大。     

Growth process and corrosion resistance of micro-arc oxidation coating on Mg-Zn-Gd magnesium alloys

A Mg-6Zn-3Gd (mass fraction, %) alloy, noted as ZG63, was coated by different micro-arc oxidation (MAO) processes, and the coating structure and corrosion resistance of the alloy were studied using scanning electron microscopy (SEM), glancing angle X-ray diffractometry (GAXRD) and various electrochemical methods. The micro-arc oxidation process consists of three stages and corresponds with different coating structures. In the initial stage, the coating thickness is linearly increased and is controlled by electrochemical polarization. In the second stage, the coating grows mainly inward and accords with parabolic regularity. In the third stage, the loose coating forms and is controlled by local arc light. The looser coating is mainly composed of MgSiO₃ and the compact coating is mainly composed of MgO. From micro-arc oxidation stage to local arc light stage, the corrosion resistance of the coated alloy firstly increases and then decreases. The satisfied corrosion resistance corresponds to the coating time ranging from 6 to10 min.     

Mg-Gd-Y系合金微弧氧化层生长机制及耐蚀性研究

利用扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)等分析手段,研究Mg-11Gd-1Y-0.5Zn合金微弧氧化陶瓷层的生长规律,分析微弧氧化膜层相结构及不同生长阶段的耐蚀性。结果表明,在微弧氧化初期,膜层生长遵循直线规律,为典型的电化学极化控制的阳极沉积阶段;随处理时间的延长及膜层增厚,膜层生长符合抛物线规律,属微弧氧化阶段,较氧化初期相比,生长速率慢;在弧光放电阶段,抛物线斜率增大,疏松层增厚,生长速率有所提高。微弧氧化疏松层主要以MgSiO3为主,致密层以MgO为主;微弧氧化各阶段,膜层耐蚀性随氧化时间增长而提高,到弧光放电阶段,耐蚀性有所降低。在7～12min时,膜层具有较好的耐蚀性。     

镁合金微弧氧化陶瓷膜的制备及耐蚀性能

利用微弧氧化技术在AZ91D镁合金表面原位生成含有钙、磷元素的陶瓷膜层.用SEM、XRD、EDS等研究陶瓷膜微观形貌、相组成及元素含量,利用Tafel和EIS技术来评价陶瓷膜的腐蚀性能.结果表明,所制备的陶瓷膜层成功地引入了钙和磷元素,陶瓷膜层主要由Mg2SiO4和MgO相组成.增加钙盐浓度,可以使膜层内的钙元素含量增多,微孔增加并且出现了微裂纹.电化学测试表明陶瓷膜使得镁合金在0.9%NaCl生理盐水中的耐蚀性提高了1～2个数量级,当钙盐浓度为0.3 g/L时,陶瓷膜层的耐蚀性最好.     

AZ91D镁合金微弧氧化膜耐蚀性的试验研究

研究了AZ91D镁合金微弧氧化膜在复合铝酸盐溶液中的耐蚀性。利用X射线衍射（XRD）和扫描电子显微镜（SEM）分析了AZ91D镁合金微弧氧化膜的物相和表面形貌；利用IM6e型电化学工作站测量了氧化膜的电化学阻抗和稳态电流／电位极化曲线；利用CMB-1501B型便携式瞬时腐蚀速度测量仪测量了氧化膜的腐蚀电流密度Icorr和年腐蚀深度MMA。试验结果表明，微弧氧化的镁合金耐蚀性提高了2～3个数量级，镁合金微弧氧化膜主要由MgO、MgAl2O4、Al12Mg17组成。     

铈对Zr-4合金微弧氧化陶瓷膜结构和性能的影响

在硅酸盐碱性电解液中加入稀土元素Ce的络合物,采用恒压微弧氧化技术在Zr-4合金表面制备陶瓷膜。分析了稀土元素Ce在陶瓷膜中的存在形式,以及对陶瓷膜的厚度、相组成、耐磨损性能和耐腐蚀性能的影响。稀土元素Ce能够进入陶瓷膜并在陶瓷膜中以固溶形式存在,影响陶瓷膜中t-ZrO2和m-ZrO2的相对比例,使孔洞及粒状物明显减少,陶瓷膜表面光滑致密,陶瓷膜厚度增加,耐磨、耐腐蚀性能提高。电解液中Ce的络合物加入量在0.001~0.003 mol/L时效果最为明显     

CeO2对ZrH1.8表面微弧氧化复合陶瓷层结构的影响

目的利用微弧氧化表面处理技术,通过改变电解液成分,在ZrH_(1.8)表面原位制得一层致密的复合陶瓷层。方法通过在电解液中添加CeO_2颗粒,采用恒压模式对氢化锆(ZrH_(1.8))表面进行微弧氧化处理,利用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、涂层测厚仪、涂层附着力自动划痕仪,分析陶瓷层表面和截面形貌、相结构、厚度及其与基体的结合力,通过Archimedes排水法对所制备陶瓷层的致密性进行定量分析。结果 CeO_2颗粒的添加有利于陶瓷层的生长,与不添加CeO_2颗粒所制得的陶瓷层相比,加入CeO_2后,陶瓷层的厚度有所增加,陶瓷层与基体的结合力由81 N增大至104 N。XRD分析表明,陶瓷层中出现CeO_2特征峰,可知CeO_2在微弧氧化过程中成功地吸附在陶瓷层表面。不添加CeO_2时,陶瓷层的孔隙率为14.22%;添加CeO_2后,陶瓷层的孔隙率降低至5.79%。结论 CeO_2颗粒的加入可有效提高基体ZrH_(1.8)与陶瓷层的结合力,降低了陶瓷层的孔隙率,使氢化锆表面微弧氧化陶瓷层的致密性得到改善。     

铝合金的微弧氧化研究

在硅酸钠和氢氧化钠电解液中利用微弧氧化技术在LY12铝合金表面生成陶瓷膜层.对膜层进行了SEM和TEM观察.对微弧氧化过程中电参数的变化规律进行了探讨,并分析了电参数对微弧氧化的影响.结果表明:在本实验条件下,用微弧氧化工艺在铝合金表面可制得致密的、厚度达200μm的氧化膜,膜层与铝基体的结合层形成了纳米晶相.电参数对陶瓷层的厚度、硬度、粗糙度都有较大的影响.对微弧氧化膜层的钢球和陶瓷球磨损的对比可知,与钢球的磨损主要是粘着磨损,对陶瓷球的磨损主要是磨料磨损.     

TEM Analysis on Micro-Arc Oxide Coating on the Surface of Magnesium Alloy

By micro-arc oxidation (MAO), the oxide coatings were prepared on the surface of magnesium alloys in a composite electrolytic solution. The microstructures of the coating layer and the interface between coating and substrate were analyzed by using transmission electron microscopy (TEM) and scanning electron microscopy (SEM). The oxide coating consists of two layers (the outer and the inner layer). Although both layers are composed of microcrystalline MgO and amorphous phase, the inner layer is more compact and rich in fluorine with a thickness of about 1-2 μm. Fluorine plays an important role in the inner dense layer formation. The inner layer, like a barrier wall, blocks the thickness of the oxide coating to increase and improves corrosion resistance. The formation mechanism of the inner layer is also discussed.     

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.