304钢等离子体电解抛光工艺与其表面结构性能研究

目的 减小304钢的表面粗糙度,以满足工程应用中对高质量表面的需求。方法 提出采用等离子体电解抛光(Plasma Electrolytic Polishing,PEP)技术实现304钢表面精整改性,结合高速摄影技术,研究等离子体电解抛光放电过程。通过对比304钢在不同电解液中形成钝化膜的电化学特性,探究不同工艺参数对抛光效果的影响,进一步设计正交试验研究不同因素间的交互作用及最佳工艺方案,阐释抛光前后表面微观形貌与浸润性、耐腐蚀性能及硬度的关系。结果 通过对比分析不同电解液体系中304钢表面钝化膜的电化学特性表明,304钢在(NH4)2SO4溶液中的腐蚀电位最低,钝化膜更容易被击穿,因此选用(NH4)2SO4作为电解液。正交试验和极差分析结果表明,304钢在抛光电压370 V、电解液温度80 ℃、电解质质量分数7%、抛光时间6 min的条件下获得最小的粗糙度(~0.050 mm)。各因素对304钢表面粗糙度的影响大小顺序为电解液温度>抛光时间>抛光电压>电解质浓度。表面性能结果显示,抛光后304钢的表面光洁度显著提高,呈镜面光泽,接触角由35.09°提升至78.52°,耐腐蚀性有所提高,表面硬度略有下降。结论 通过等离子体电解抛光实现304钢表面粗糙度减小及表面质量的显著提高,该技术具有抛光效率高、工艺简单、节能环保等优点,可广泛应用于生物医疗、石油化工、机械制造等领域。     

TC4合金微弧氧化涂层的组织结构与高温氧化行为研究

为了提高TC4合金的高温抗氧化性能,采用微弧氧化方法在NaAlO₂+Na₃PO₄电解液体系中,于钛合金表面制备抗氧化陶瓷涂层。通过XRD、SEM、EDS等方法,表征涂层的相组成和微观结构,用纳米压痕仪测试涂层硬度与弹性模量,并研究了微弧氧化涂层的抗高温氧化及抗热震性能。结果表明：微弧氧化涂层表面多孔,涂层以Al₂TiO₅和金红石型TiO₂相为主。微弧氧化涂层的纳米硬度为(7.8±0.6) GPa,显著高于TC4合金[(4.0±0.2) GPa]。微弧氧化涂层在700℃循环氧化80 h后,单位面积增重仅0.73 mg/cm²,远小于TC4合金的增重(20 mg/cm²),表现出良好的高温抗氧化性能。经700℃热冲击25次后,涂层未出现剥落现象,展现出良好的抗热震性能。由此可见,微弧氧化涂层能有效阻止氧的扩散,显著降低了钛合金基体的氧化速率,改善了钛合金的抗高温氧化性能。     

金属微弧氧化功能陶瓷涂层设计制备与使役性能研究进展

从微弧氧化技术的基本原理、功能陶瓷涂层设计制备与使役性能角度综述了最新的研究进展:介绍了微弧氧化涂层的生长过程与形成机理;讨论了关键工艺参数(电解液组成、电参数)及金属基体成分对涂层生长及膜基结合强度的影响;基于抗磨减摩、耐腐蚀、热防护、热控、介电绝缘、催化、生物等特殊功能化需求,探讨了涂层成分/结构设计,以及如何控制工艺/组成/结构获取高性能功能化涂层。最后,指出了微弧氧化技术面临的挑战,并从基础理论、涂层工艺和工程应用等方面展望了其未来的发展方向。     

TA15合金微弧氧化陶瓷涂层制备与电偶腐蚀性能

目的 改善TA15合金（Ti6Al2Zr1Mo1V）与异种金属间接触时产生的电偶腐蚀性能。方法 采用微弧氧化（Microarc oxidation,MAO）方法在硅酸盐电解液中,于钛合金表面制备TiO2基陶瓷涂层。采用XRD、SEM和EDS等方法,表征涂层的物相成分、组织结构及元素分布,用极化曲线、电化学阻抗谱和电偶腐蚀等测试涂层的耐腐蚀性能。结果 微弧氧化涂层由内外两层组成,内层致密,外层疏松多微孔,且内层与基体的结合呈现凹凸界面,出现“局部过生长”现象。涂层以金红石和锐钛矿TiO2相为主。与基体合金相比,陶瓷涂层的自腐蚀电位提高了0.672 V;随氧化时间的延长,涂层厚度增加,内层变得更加致密,涂层的自腐蚀电位提高。涂层内层的阻抗模值,随氧化时间的增加而增大,分别为1.16×106 Ω?cm2（10 min）、1.2× 106 Ω?cm2（30 min）和3.8×106 Ω?cm2（50 min）。在3.5%NaCl溶液中进行电偶腐蚀试验15天后,30CrMnSiA钢/TA15合金微弧氧化涂层对偶件的平均电偶腐蚀速度,明显低于30CrMnSiA钢与TA15合金、巴氏合金、铝青铜偶接时的腐蚀速度。结论 微弧氧化致密阻挡层具有良好的阻隔特性,降低了电偶腐蚀敏感度,有效缓解了电偶腐蚀的发生。     

微弧氧化涂层微纳米孔调控及功能化应用研究进展

从膜层特征孔结构形成的基本原理、影响因素和控制策略以及功能性陶瓷涂层设计制备的角度,综述了微弧氧化工艺调控多级微纳米孔结构的最新研究进展.从微纳米孔产生的本质与形成机理出发,阐述了微纳米孔结构的分类以及表征方法.在综述电解液成分、电源模式以及电参数对微纳米孔的尺寸、形状以及分布的影响基础上,从微纳米孔的构建、消减(甚至消除)和利用角度,给出了微弧氧化涂层多级微纳米孔的调控策略,进而讨论了如何构建适应不同应用服役环境下的特殊功能化涂层.此外,探索了微纳米孔结构调控的新途径,并给出了未来发展的研究方向.