纳米 α-Al2O3添加剂对铝合金微弧氧化膜层性能的影响

目的探究微弧氧化电解液中纳米α-Al2O3的浓度对铝合金微弧氧化膜层组织和性能的影响。方法在硅酸盐体系电解液中加入1~5 g/L纳米α-Al2O3,微弧氧化获得不同的陶瓷膜层,对膜层的微观结构、厚度、硬度和耐腐蚀性能进行分析。结果膜层的主要组成相为α-Al2O3、γ-Al2O3和SiO2。当纳米α-Al2O3添加量为3 g/L时,膜层表面微裂纹少,孔隙率小,厚度达70μm,硬度为513HV,耐腐蚀性能好。结论硅酸盐电解液中加入纳米α-Al2O3,能够改善铝合金微弧氧化膜层的综合性能。     

TiO2纳米粒子对铝锂合金微弧氧化膜结构及性能的影响

为改善微弧氧化膜层的耐蚀性及力学性能,向电解液中添加TiO₂纳米粒子后对2297铝锂合金进行了微弧氧化。利用SEM、XRD、EDS、辉光放电表征技术及电化学测试技术,分析了TiO₂纳米粒子对微弧氧化膜结构、力学性能及耐蚀性的影响。结果表明：添加TiO₂纳米粒子后,微弧氧化膜层变得平坦致密。随着TiO₂纳米粒子添加量的提高,膜层表面放电通道的孔径逐渐减小,数量逐渐增多。TiO₂纳米粒子会抑制熔融Al₂O₃与电解液中$ {\rm{SiO}}_{\rm{3}}^{{\rm{2 ^- }}}$的接触,所以膜层中Si元素的含量随TiO₂纳米粒子添加量的增加而逐渐下降(原子数分数从初始的10.27%下降到了3.10%)。显微硬度测试结果表明,TiO₂纳米粒子的引入增加了膜层的致密度及平整度,所以膜层的硬度得到了提升(添加1 g/L TiO₂纳米粒子后硬度提高了15%)。电化学测试结果显示,当微弧氧化的其它条件相同时,TiO₂纳米粒子的适量添加会提升膜层的耐蚀性,但过量添加时,由于膜层放电通道数量的增多等原因,其耐蚀性下降。     

纳米TiO2对D16T铝合金微弧氧化膜耐磨性的影响及机理

目的 提高D16T铝合金的耐磨损性能。方法 通过向硅酸盐和磷酸盐混合电解液体系中添加2 g/L纳米TiO2添加剂,利用微弧氧化技术在其表面制备微弧氧化陶瓷膜。采用X射线衍射仪（XRD）、扫描电镜（SEM）、能谱分析仪（EDS）、显微硬度计、厚度测试仪、摩擦磨损试验机等,研究了纳米TiO2添加剂对D16T铝合金微弧氧化膜的结构和耐磨损性能的影响及机理。结果 纳米TiO2的添加使得微弧氧化膜层的表面变得更加平整、致密,具有更少的微孔和裂纹,大大改善了膜层结构。相比于未添加纳米TiO2的电解液中制得的微弧氧化膜,在含纳米TiO2的电解液中所制得的微弧氧化膜中有新相TiO2生成,并且促使更多的α-Al2O3相和γ-Al2O3相生成,使膜层厚度得到明显增加,膜厚达31.2 μm,显微硬度也得到显著提高,达510HV。纳米TiO2的添加,降低了D16T微弧氧化膜层试样的摩擦系数,平均摩擦系数为0.45,明显低于不含纳米TiO2的D16T微弧氧化膜层试样的摩擦系数（0.75）。结论 加入到电解液中的纳米TiO2在微弧氧化反应过程中已进入到所形成的氧化膜层,并且填充了膜层中的微孔和裂纹,改善了膜层结构,增加了膜层厚度,显著提高了微弧氧化膜层的显微硬度和耐磨损性能。     

TC4钛合金表面微弧氧化原位生长自润滑MoS2/TiO2膜层研究

钛合金表面减摩涂层的设计和制备是提升钛合金构件耐磨性能、保障服役安全的重要技术之一。针对于目前钛合金减摩涂层中减摩剂分散不均匀，易于团聚导致膜基结合力差等问题，本论文采用一步微弧氧化技术在TC4合金表面原位生长纳米MoS2颗粒，制备具有减磨作用的MoS2/TiO2复合陶瓷膜层；讨论了原位反应中硫源添加量对膜层微观结构及耐磨性能的影响。结果表明：以Na2S和Na2MoO4分别为硫源和钼源在TC4合金表面通过微弧氧化制备出了MoS2/TiO2复合陶瓷膜层；通过控制Na2S浓度可以原位生成具有小尺寸、均匀化分布的纳米MoS2颗粒，并实现对MoS2含量和形态的调控。随着Na2S浓度的增加，膜层结构逐渐致密化且表面粗糙度较低，当添加量到达60g/L时，由于硫沉淀作用导致膜层开始疏松，粗糙度增加。由于膜层表面和内部均存在均匀化分布且具有自润滑作用的MoS2颗粒，所得膜层耐磨性较传统微弧氧化膜层或直接添加MoS2颗粒所得膜层分别提高了395.4%、129.4%；同时，膜基结合力较传统微弧氧化提高了87.1%，达到了723.8N，说明了该技术在保证良好的自润滑效果同时改善了膜基结合力。该研究结果可以为钛合金耐磨涂层设计和制备提供新思路和研究方法。     

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。     

纳米二氧化锆对TC4钛合金微弧氧化膜的影响

利用多功能微弧氧化电源,采用目前工艺较为成熟和应用最广泛的电参数对TC4钛合金进行微弧氧化,并在电解液中添加不同浓度的纳米二氧化锆,对比微弧氧化膜层的微观形貌和综合力学性能,探究纳米二氧化锆对膜层的影响。实验结果表明,随着纳米二氧化锆浓度的增加,膜层厚度几乎不发生变化,但膜层的成分和含量发生改变：膜层中出现板钛矿相,且含量不断增加。当纳米二氧化锆浓度为2 g/L时,膜层的粗糙度相比未添加纳米二氧化锆时大幅下降,膜层耐磨性能最好,且此时膜层表面微孔直径最小且尺寸均匀,耐腐蚀性能最佳。     

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。     

铝合金微弧氧化膜纳米TiO_2掺杂机理研究

在含有纳米TiO_2的电解液中对铝合金进行微弧氧化处理,用以研究掺杂纳米TiO_2对铝合金微弧氧化成膜机理及性能的影响。利用扫描电镜(SEM)观察微弧氧化膜形貌,能谱仪(EDS)分析膜层Ti、Al、O等元素含量,X射线衍射仪(XRD)分析相组成,测定膜厚、硬度和氧化液中TiO_2表面电荷,建立了掺杂改性模型。结果表明,加入纳米TiO_2后,氧化初期电压随TiO_2添加量增加逐渐升高、5min后电压逐渐降低;氧化膜表面孔洞数量和尺寸减小,成膜效率、膜层致密度和表面疏松层硬度提高。纳米TiO_2在氧化膜表面均匀分布,截面不均匀分布。氧化膜主要由γ-Al_2O_3、Mullite和少量Si组成。     

电流密度对7075铝合金微弧氧化膜层组织与性能的影响

在硅酸盐电解液体系中对7075铝合金表面采用微弧氧化(MAO)法制备陶瓷膜层,并借助扫描电镜、三维立体显微镜、X射线衍射仪、显微硬度计、涂层附着力划痕仪和摩擦磨损实验机等对微弧氧化膜层的形貌及性能进行研究。结果表明:电流密度对微弧氧化膜层的组织与性能有较大影响。α-Al_2O_3是微弧氧化膜层的主要组成相,微弧氧化膜层具有较好的显微硬度及耐磨性能。当电流密度达到10 A/dm~2时,膜层的显微硬度与耐磨性能最优。     

添加Ce(SO_4)_2对ZL108铝合金微弧氧化膜特性影响

在Ce(SO_4)_2添加量为0.5 g/L的氧化液中对ZL108铝合金进行了微弧氧化处理,研究了添加Ce(SO_4)_2对微弧氧化膜特性的影响。利用扫描电镜(SEM)观察了微弧氧化膜形貌,能谱仪(EDS)分析了膜层元素,X射线衍射仪(XRD)分析了膜层相组成,测试了膜层厚度、硬度和氧化电压变化曲线。结果表明,添加Ce(SO_4)_2后有利于微弧氧化膜生长,导致氧化电压和硬度增加,Ce元素进入膜层并改变了微弧氧化膜形貌,使膜层γ-Al_2O_3相含量增加。     

Al2O3微粉添加量对镁合金微弧氧化膜特性影响研究

为了研究添加Al₂O₃微粉对AZ31A镁合金微弧氧化膜特性影响,在不同浓度Al₂O₃微粉电解液中对其进行了微弧氧化处理。利用扫描电镜(SEM)观察微弧氧化膜形貌,能谱仪(EDS)分析了膜层表面Ca、Mg、O、Al元素分布,X射线衍射仪(XRD)分析了相组成,测定了膜厚、硬度和氧化液中Al₂O₃表面电荷,讨论了掺杂改性机理。结果表明,加入Al₂O₃微粉后,氧化电压随Al₂O₃添加量增加先增加后降低;氧化膜表面孔洞数量和尺寸减小,膜层表面Ca元素分布逐渐减少,成膜效率降低,膜层致密度和表面疏松层硬度提高,氧化膜主要由MgO和MgO₄等相组成。     

Ti6Al4V钛合金表面Al2O3颗粒改性微弧氧化涂层制备及性能

微弧氧化技术是一门新的表面处理技术,在很多领域有着广泛的应用前景,但其结构受限于电解液成分。本文通过在磷酸盐电解液中加入Al2O3陶瓷颗粒,使得在Ti6Al4V钛合金表面的微弧氧化涂层结构和性能得到改性。涂层的结构和性能通过扫描电镜和XRD衍射仪进行表征和测试,涂层的抗高温氧化性能和热震性能通过高温热循环氧化试验和热震试验进行测试。结果表明,通过在电解液中添加Al2O3陶瓷颗粒,涂层由Al2TiO5 and TiO2组成,涂层更为致密,表现出更为优异的抗高温氧化和热震性能。电解液中游动的Al2O3陶瓷颗粒在微弧氧化过程中被吸入到样品表面并进入涂层,涂层的结构和性能得到改性。     

The effects of nano-SiO2 additive on the zinc phosphating of carbon steel

In this paper, nano-SiO₂ was used as an accelerator for improving the microstructure and the corrosion resistance of phosphate coating on carbon steel. The chemical composition and microstructure of the coatings were analyzed by X-ray diffraction analysis (XRD) and scanning electron microscopy (SEM). The effects of nano-SiO₂ on weight, roughness and corrosion resistance of the phosphate coatings were also investigated. Results show that the compositions of phosphate coating were Zn₃(PO₄)₂·4H₂O (hopeite), and Zn₂Fe(PO₄)₂·4H₂O (phosphophylite). The phosphate coatings became denser due to the addition of nano-SiO₂ which reduced the size of the crystal clusters. The average weight of phosphate coatings approximately linearly increased with the nano-SiO₂ content in the bath from 0 to 4 g/L, and the phosphate coatings formed in bath containing 2 g/L nano-SiO₂ showed the highest corrosion resistance in 5 wt.% sodium chloride solution at ambient temperature. Nano-SiO₂ would be widely utilized as a phosphating additive to replace the traditional nitrite, due to its less pollutant and its better quality of the coating.     

Biomimetic deposition of apatite coatings on micro-arc oxidation treated biomedical NiTi alloy

The biomedical NiTi alloy was treated by micro-arc oxidation in an electrolytes containing sodium aluminate and sodium hypophosphite at 400 V constant voltages for 30 min. The MAO-treated NiTi has a porous microstructure on its surface and coatings consisting only of the γ-Al₂O₃ phase. The ceramic coating prepared by micro-arc oxidation is composed of Al, Ti, Ni, O, and P with the atomic concentration of 26.98%, 3.67%, 3.33%, 65.30% and 0.72%, respectively. The MAO-treated NiTi was soaked in a simulated body fluid (1.0SBF) to investigate the biomimetic deposition of apatite on the surface of Al₂O₃ coated NiTi alloy. It was found that Al₂O₃ coated NiTi alloy shows an excellent apatite-forming ability after soaking in a simulated body fluid (1.0SBF) for 14 days, while no apatite-forming ability was observed on bared NiTi alloy even though soaking time is up to 28 days.     

原位合成ZrO2/MgO膜层及自修复裂纹研究

微弧氧化熔融冷却成膜过程出现的裂纹将影响膜层的强韧性和磨损性能。本文利用ZrO₂自身的强韧性,采用原位合成制备具有自修复裂纹作用的ZrO₂/MgO膜层,研究原位合成的ZrO₂对膜层磨损性能的影响。研究发现,微弧氧化原位合成ZrO₂在高温放电通道发生相变产生体积膨胀氧化锆界面萌生微裂纹,抑制了成膜过程裂纹扩展从而实现自修复膜层裂纹的作用。通过控制锆源含量可以实现了对膜层中ZrO₂含量的调控,膜层中原位ZrO₂含量为32%,ZrO₂/MgO膜层裂纹呈现细小分散化,裂纹密度较传统膜层下降63.4%,摩擦系数减小53.4%,磨损量降低66.7%。研究认为,原位合成的ZrO₂在膜层制备过程的自修复裂纹和耐磨性的提高,可以降低摩擦系数和磨损量,改善ZrO₂/MgO膜层表面磨损性能。     

Purifying behavior of photocatalytic TiO2 anodized in nitrate ion containing solution

Mesoporous titanium dioxide films were fabricated on titanium plates by micro-arc oxidation method. To increase the photocatalytic activity of the films, NH₄NO₃ was added to the H₂SO₄ solution, and anodizing was carried out at high voltages using a DC power supply. The crystal structure, chemical composition, surface morphology and the optical property of the films were investigated by XPS, XRD, UV-VIS spectroscopy and SEM. The photocatalytic activity of the films was evaluated by the decomposition of aniline blue, and the activity of the films for the degradation turned out to be improved by the additives to the electrolyte solution. The enhanced photocatalytic activity might result from the increased porosity and nitrate ion incorporation into the anodic films by micro arcing, and thereby the TiO₂ layer might exhibit an improved absorption property for the visible light.     

纳米 SiO2的改性及其对水性聚氨酯树脂复合涂层性能的影响

在乙醇水溶液中,用硅烷偶联剂KH560对纳米SiO2进行表面改性处理,通过测定粒径,探讨了纳米SiO2含量、乙醇水溶液配比以及改性剂含量对分散性的影响。将改性后的纳米SiO2分散液、水性聚氨酯树脂及无机组分等复配成无铬钝化液,在热镀锌板上制备钝化膜,通过电化学Tafel极化曲线、交流阻抗以及中性盐雾试验对比纳米SiO2改性聚氨酯复合钝化膜和未改性聚氨酯复合钝化膜的耐蚀性,结果表明,与后者相比,前者的耐腐蚀性能有了较大的提升。     

Influence of fluorine on the structure and photocatalytic activity of TiO2 film prepared in tungstate-electrolyte via micro-arc oxidation

TiO₂ films were prepared on pure titanium substrate via micro-arc oxidation (MAO) technique in tungstate-electrolyte. The influence of fluorine ion concentration in electrolyte on the microstructure and photocatalytic activity of TiO₂ films was investigated. The results showed that the porosity, element content and phase composition of TiO₂ films were affected by fluorine ion concentration in electrolyte. The number of pores, the content of tungsten and the content of anatase phase all increased when appropriate fluorine ion was added into the electrolyte. Thus, the photocatalytic activity of TiO₂ films could be promoted by adding appropriate fluorine ion into the electrolyte. The addition of fluorine ion did not alter the iso-electric points of TiO₂ films. It was confirmed by UV–Vis spectrophotometer that the photocatalytic activity of the film prepared in electrolyte containing 2 g/L NaF was higher than that of the films prepared in other electrolytes during the degradation of methyl orange.     

钛基表面TiO_2-HA生物陶瓷膜层的血液相容性研究

采用微弧氧化法及微弧氧化-水热法对纯钛进行改性,制备了TiO_2与TiO_2-HA生物陶瓷膜层,通过溶血率实验、动态凝血时间实验和血小板黏附实验等方面评价其血液相容性。结果表明:各试样的溶血率都远小于5%,均符合医用材料的溶血率要求,不会产生溶血作用。与钛基TiO_2生物陶瓷膜层和钛基材相比,钛基TiO_2-HA生物陶瓷膜层的溶血率更低,动态凝血时间曲线变化更为缓慢,黏附的血小板更少,且变形程度更轻,具有更好的抑制血小板的聚集与变形的性能,血液相容性更优。