FeSO4浓度对Ti-6Al-4V合金表面微弧氧化膜层性能的影响

通过电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)和X射线光电子能谱(XPS)分析了Ti-6Al-4V合金表面微弧氧化膜层的微观形貌、相组成和化学成分,采用拉伸试验机及红外光谱仪(FTIR)测试了膜层的结合强度以及5～20μm波段内的红外发射率。结果表明,随着(NaPO3)6电解液中FeSO_4浓度的升高,膜层的厚度、粗糙度及结合强度增加,红外发射率呈先增加后减小的趋势,其中,FeSO4浓度为6 g/L时膜层的红外发射率达到最大值0.86。结合XRD与XPS测试结果,推断元素Fe与P分别以非晶态的Fe2O3、H2PO4-、P2O7(4-)存在。Fe掺杂与非晶态的无序结构特征有利于局域能级的生成和增强原子间的极性振动,进而提高膜层的红外发射率。     

TA2纯钛H3PO4溶液阳极氧化着色膜的表征和电化学分析

利用恒压控制阳极氧化法在H3PO4溶液中于TA2纯钛表面制备了不同颜色的氧化膜,利用扫描电镜、X射线能谱仪、X射线衍射仪、X射线光电子能谱仪分析了着色膜的形貌、成分、物相和价态,使用电化学工作站在Hank’s模拟体液中研究了着色膜的Tafel极化曲线和电化学阻抗谱(EIS)。结果表明:SEM显示着色膜由一层表面多孔、内层致密的膜层构成;EMAX显示膜层由单一的Ti和O元素构成;XRD和XPS显示膜层主要由Ti4+和O2-组成,呈非晶态TiO2结构;Tafel极化曲线显示随着电压升高,着色膜腐蚀电位正移、腐蚀电流密度下降;EIS显示随着电压升高,着色膜容抗弧半径增大、阻抗值增加,耐腐蚀性提高。     

硫化铟对ZL108铝合金微弧氧化膜层结构和耐腐蚀性能的影响

在含有 In2S3的硅酸盐电解液中对ZL108 铝合金进行了微弧氧化处理。采用扫描电镜(SEM)、光学轮廓仪、X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱（XPS）和电化学工作站等检测手段,研究了添加In2S3对 MAO 膜层微观结构、相组成和耐蚀性等的影响。结果表明,In2S3的加入提高了微弧氧化电压,使膜层成膜速率增加,从而导致膜层厚度增加。在含有In2S3的电解液中形成的膜层致密性更好,膜层显微硬度提高,膜层的耐蚀性增强。膜层主要由α-Al2O3、γ-Al2O3和 SiO2 相组成。XPS检测结果表明In2S3在氧化过程中转变为In2O3。因此,添加In2S3优化了MAO膜层结构,提高了MAO膜层的综合性能。     

空心阴极离子镀沉积Ti(CN)的最佳工艺参数及其耐磨性能研究

运用正交试验法进行了空心阴极离子镀（HCD）沉积Ti（CN）最佳工艺参数的研究。采用反应气体总分压、乙炔气与氮气的分压比及烘烤温度作为试验的三个变化的因素。比较了Ti（CN）、TiN及TiC的耐磨性能，结果表明Ti（CN）膜比TiC、TiN膜性能更优异。用X射线衍射（XRD）分析了Ti（CN）膜层的相结构及组成。     

硫化铟对ZL108铝合金微弧氧化膜层结构和耐腐蚀性能的影响（英文）

在含有In_2S_3的硅酸盐电解液中对ZL108铝合金进行了微弧氧化处理。采用扫描电镜(SEM)、光学轮廓仪、X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)和电化学工作站等检测手段,研究了添加In_2S_3对MAO膜层微观结构、相组成和耐蚀性等的影响。结果表明,In_2S_3的加入提高了微弧氧化电压,使膜层成膜速率增加,从而导致膜层厚度增加。在含有In_2S_3的电解液中形成的膜层致密性更好,膜层显微硬度提高,膜层的耐蚀性增强。膜层主要由α-Al_2O_3、γ-Al_2O_3和SiO_2相组成。XPS检测结果表明In_2S_3在氧化过程中转变为In_2O_3。因此,添加In_2S_3优化了MAO膜层结构,提高了MAO膜层的综合性能。     

硫酸铜浓度及反应时间对LA103Z镁锂合金PEO膜层热控性能的影响

目的 在LA103Z镁锂合金表面原位生长高吸收率高发射率的黑色陶瓷膜,研究硫酸铜浓度及反应时间对该膜层热防护性能的影响规律,同时建立膜层的色度值与其热控性能的联系。方法 采用等离子体电解氧化技术(PEO),在Na2SiO3电解液体系中,通过调节硫酸铜浓度及反应时间优化膜层性能。采用扫描电镜(SEM)、X射线光电子能谱仪(XPS)、X射线衍射仪(XRD)、CIE颜色系统和能谱仪(EDS)研究膜层的组成和结构。采用分光光度计和红外发射率仪研究膜层的热控性能。结果 PEO膜层主要由MgO和Mg2SiO4相组成。随反应时间及CuSO4浓度的增加,MgO和Mg2SiO4相的衍射峰峰强增加,基体的衍射峰峰强减弱。PEO膜层主要由Mg、O、Si、Na、Cu元素组成,且Cu元素含量随CuSO4浓度的增加而增加。XPS结果表明,膜层中铜主要以一价和二价离子形式存在,可推断膜层中铜是以非晶氧化铜和氧化亚铜的形式存在。PEO膜层具备典型的多孔火山口形貌,孔洞周围稍微突起,膜层与基体紧密结合,无裂缝,具有良好的膜基结合力。膜层微孔数量和孔隙率随CuSO4浓度的增加而增加,随反应时间的延长而减少。随反应时间的延长和CuSO4浓度的增加,膜层厚度和粗糙度增大,反射率降低(0.25~2.5 μm),色度值(L^*)由81降低至29,膜层颜色由银灰色逐渐变为浅红,最终变为黑色。当CuSO4质量浓度为1.25 g/L和反应时间为20 min时,膜层吸收率和发射率分别高达0.815 0、0.907 2,此时其热控性能最佳。结论 在电解液中添加CuSO4和适当延长反应时间,可提高LA103Z镁锂合金表面PEO膜层的热控性能,为镁锂合金在航空航天领域的进一步应用奠定了基础。     

选区激光熔化成形Ti6Al4V合金微弧氧化生物活性膜层的制备、结构及性能

目的提升选区激光熔化成形(SLM)Ti6Al4V合金的生物活性。方法研究了不同电压对微弧氧化技术(MAO)在SLMTi6Al4V表面制备含钙磷生物陶瓷涂层的影响。通过扫描电子显微镜(SEM)、能量分散X射线光谱(EDS)和X射线衍射仪(XRD)等分析和研究了不同电压下微弧氧化涂层的显微结构、组织和成分等性能,并通过接触角测量和模拟体液浸泡实验及后续的红外光谱分析(FT-IR)等检验涂层的生物活性。结果经过微弧氧化处理,SLM Ti6Al4V表面含一定比例的钙磷且与基体结合良好的涂层,涂层的主要物相为锐钛矿,涂层厚度、钙/磷含量以及锐钛矿组织含量均随电压的升高而增加。300 V电压制备的膜层,表面均匀,钙、磷的原子数分数分别为7.04%、9.65%。涂层截面质量均一,厚度适宜,为3.19μm,且随着涂层增厚,基体元素Ti含量下降,Ca、P和O元素的含量增加。300V电压制备的膜层润湿性相比SLM Ti6Al4V基体的更好,膜层在SBF溶液中浸泡35天后,钙、磷比由0.73增加到1.2,并有羟基磷灰石生成。结论 SLM Ti6Al4V通过微弧氧化技术制备生物活性膜层的最优电压为300 V,经过微弧氧化后的钛合金表面生物活性得到提升。     

铝表面高压阳极氧化膜层结构分析

采用X射线衍射（XRD）、扫描电镜（SEM）和X射线光电子能谱（XPS）综合分析了铝在磷酸和钨酸钠体系中形成的高压阳极氧化膜的成分、形貌和结构。XPS结果表明,氧化膜的主要组成元素为O和Al,同时夹杂有少量的P和W。SEM分析发现,氧化膜呈网状结构,孔隙率约为10个／μm^2,孔径大小为0．15－0．20μm。氧化膜大致可以分为紧密层和疏松层两层。紧密层、疏松层、基体三者之间相互交错,紧密相连。SEM显示,紧密层和疏松层中均存在大量的龟裂纹。XRD分析表明,氧化膜呈现非晶态结构,以铝的氧化物主要组成成份,同时杂有少量的磷酸盐或钨酸盐。     

梯度多孔Ti的微弧氧化研究

在硫酸电解液中对致密Ti和梯度多孔Ti样品进行微弧氧化研究。分析了孔隙特性、电流密度和电解液组成对微弧氧化过程中起始电压、击穿电压、起弧时间、氧化膜形貌和厚度的影响,并测量了微弧氧化膜的物相组成。结果表明:与致密Ti样品相比,梯度多孔Ti样品的起始电压和击穿电压提高、起弧时间延长,氧化膜层厚度增加。随着电流密度的增加,梯度多孔Ti微弧氧化反应剧烈,表面膜层的微孔直径增大,孔洞变小,膜层表面粗糙度增加,膜层变厚。当在硫酸电解液中加入少量硝酸镧后,微弧氧化起始电压和击穿电压提高、起弧时间延长,表面氧化膜的平均孔径从200nm增加到2μm左右,膜层厚度从27.6μm增加到35.6μm,膜层表面粗糙度增加。XRD分析表明,微弧氧化膜主要由Ti、锐钛矿TiO2和金红石TiO2相组成,其中以锐钛矿TiO2为主。     

硼酸钠浓度对镁合金阳极化的影响

采用电压-时间曲线、全浸腐蚀实验、极化曲线法、X射线衍射法（XRD）、扫描电镜（SEM）、能量色散谱仪（EDS）和X射线光电子能谱法（XPS）等方法研究了AZ91D镁合金在含不同浓度四硼酸钠的阳极化溶液中的阳极氧化行为和膜层的成分、结构.结果表明：在文中给定工艺中,AZ91D镁合金的阳极化过程可分为3个阶段：电火花出现之前的致密层生成阶段;少量小电火花出现的多孔层生成阶段;出现较大电火花的多孔膜层稳定生长阶段.阳极氧化过程中,随着阳极氧化溶液Na2B4O7浓度的升高,出现电火花的时间延长,出现电火花时的电压值升高;膜层厚度增加,膜层上的孔径增大.阳极化膜层中主要含有Mg^2＋、O^2-、Si^4＋和B^3＋,主要相结构为MgO、MgSiO3和Mg3B2O6.四硼酸钠浓度对阳极化膜的耐蚀性影响较大,当四硼酸钠浓度为160 g/L时,膜层耐蚀性能最好.     

铝合金Ce-Mn转化膜溶液中HF2-离子作用机理研究

利用电子探针显微分析（EPMA）、X射线衍射（XRD）、能谱仪（EDS）、X射线光电子能谱分析（XPS）对Ce-Mn转化膜膜层进行表面和截面元素分布、相组成分析及沉淀物粉末的物相分析。结果表明,HF₂^-盐作为Ce-Mn转化膜溶液的促进剂,主元素F不是Ce-Mn复合膜层的组成成分,并不参与膜层的生长过程。通过对铝合金基体的腐蚀及其表面氧化膜(Al₂O₃)的溶解,使铝合金阴极区快速暴露,形成的[AlFe₆]^3-总量小于1.8mmol/L,完全溶于溶液。     

Ti离子注入对Al阳极氧化膜层阻抗性质的影响

对L3纯Al进行了Ti离子注入与阳极氧化,用X射线光电子能谱仪（XPS）分析了阳极氧化膜层的表面成分,利用电化学阻抗谱（EIS）研究了阳极氧化膜的腐蚀行为,结果表明,Ti离子以TiO2的形式存在于Al阳极氧化膜层中,Ti离子的注入并不影响Al阳极氧化膜的非晶结构,Ti离子注入可以使Al阳极氧化膜在酸性和碱性的NaCl溶液中的阻抗参数R明显提高,参数C降低。     

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。     

类金刚石/碳化钨多层膜的制备及其结构

采用阳极型气体离子源结合非平衡磁控溅射的方法,在单晶硅及Ti6Al4V钛合金基体上制备掺钨类金刚石多层膜(DLC/WC),利用俄歇电子谱(AES)、透射电镜(TEM)、X射线光电子能谱(XPS)及X射线衍射(XRD)等对膜层的过渡层、界面及微观结构进行研究。结果表明:所制备的膜层厚2.7μm,硬度高达3 550HV,摩擦因数为0.139,与Ti6Al4V基体结合力为52 N;W主要以纳米晶WC的形式与非晶DLC形成WC/DLC多层膜,该多层膜仍呈现出类金刚石膜的主要特征。     

空心阴极离子镀沉积Ti（CN）的最佳工艺参数及其耐磨性能研究

运用正变试验洼进行了空心阴极离子镀(HCD)沉积Ti(CN)最佳工艺参数的研究。采用反应气体总分压，乙炔气与氯气的分压比及烘烤温度作为试验的三个变化的因素。比较了Ci(CN)TiN及TiC的耐磨性能，结果表明Ti（CN)膜比TiC，TiN膜性能更优异。用X射线衍射（XRD)分析了Ti(CN)膜层的相结构及组成。     

低温等离子渗镍对工业纯钛微观组织及抗蚀性能影响

采用机械研磨方法使工业纯钛表面形成一层均匀的细晶强化层,然后在细晶强化层处进行低温等离子渗镍。使用X射线衍射(XRD),X射线光电子能谱(XPS)方法研究镍基涂层的成分与物相,采用扫描电镜(SEM)方法分析镍基涂层的表面形貌,利用极化曲线方法探讨镍基涂层的抗腐蚀性能。结果表明,工业纯钛的表层钝化膜成分为Ti O2,而低温渗镍工业纯钛的表层钝化膜成分为Ti O2、Ni O、Ni2O3和Ni(OH)2,该层钝化膜能够有效提升纯钛的抗腐蚀性能。     

基于Ti-5Al-1V-1SN-1Zr-0.8Mo合金的分段电压微弧氧化膜层的研究

本文主要研究分段电压对于钛合金表面所制备的微弧氧化膜层特性的影响。利用扫描电子显微镜(SEM)和激光扫描共聚焦显微镜对MAO膜层的结构进行了表征,利用能谱分析(EDS)和X射线衍射(XRD)并对膜层成分进行分析。对比评价了不同分段电压模式下膜层的厚度、粗糙度和耐蚀性。结果表明,与不同分段电压相比,第一阶段电压为320V 氧化时间180s与第二阶段电压为420V氧化时间为720s,所形成的膜层粗糙度最小。第一阶段外加电压320V氧化时间120s与第二阶段外加电压420V时间780s,膜层最为致密,耐腐蚀性最好。XRD结果表明,膜层是由TiO2和亚稳态Ti2O3组成。     

Ti6Al4V合金表面离子注入N+C,Ti+N和Ti+C性能研究

采用等离子体基离子注入的方法在Ti6Al4V合金表面分别注入N+C、Ti+N和Ti+C元素,注入剂量均为2×1017 ions/cm2,N+C和Ti+N元素的注入负脉冲偏压为-50 kV,Ti+C元素的注入电压分别为-20 kV、-35 kV和-50 kV。通过X射线光电子能谱仪（XPS）和X射线衍射仪（XRD）对注入层进行了微观结构分析,结果表明：Ti+C注入层中存在TiC和Ti-O,Ti+N注入层中存在TiN和Ti-O键。采用纳米压痕仪和球盘磨损试验机对注入层的硬度和摩擦学性能进行了研究。结果表明：在相同注入电压下,Ti+C注入层的硬度最高,其次是Ti+N注入层,N+C注入层的硬度最低;Ti+C 注入层的硬度随着注入电压的增大而增大,最大硬度为11.2GPa。50kV注入层Ti+C具有最低的比磨损率,其值为6.7×10-5mm3/N.m,比磨损率较未处理Ti6Al4V基体下降了1 个数量级以上,表现出优异的耐磨损性能。     

电流密度对ZL108钨酸钠改性微弧氧化膜特性影响

在不同电流密度下制备了ZL108 Na2WO4改性微弧氧化膜,研究了电流密度对Na2WO4改性微弧氧化膜特性的影响。利用扫描电镜(SEM)观察氧化膜表面形貌,能谱仪(EDS)、X射线衍射仪(XRD)以及X射线光电子能谱(XPS)分别测试了氧化膜截面元素分布、相组成以及W的化合价,极化曲线测试了耐蚀性。结果表明,随电流密度增大,微弧氧化膜由致密变为多孔,微孔数量增加、尺寸变大,膜层增厚。膜层中W、O含量增加,Al含量下降。微弧氧化膜由γ-Al2O3、Al和Si 3个相组成,W元素在膜中主要以WO3形式存在。微弧氧化膜的耐蚀性随电流密度增加而提高。     

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。