Corrosion and wear properties of micro-arc oxidation treated Ti6Al4V alloy prepared by selective electron beam melting

In order to analyze the effect of voltage during micro-arc oxidation (MAO) on corrosion and wear properties of Ti6Al4V (TC4), the MAO technology was employed to treat TC4 samples fabricated by selective electron beam melting (SEBM) at the voltages of 400, 420 and 450 V. The results show that the metastable anatase phase gradually transforms to rutile phase with oxidation time and temperature increasing. The surface morphology of coating contains numerous micropores with uniform size distribution. Cracks and pores over 10 μm are found on MAO-TC4 sample with applied voltage of 450 V. The thickness of MAO coating is positively correlated with the voltage. The corrosion resistance and wear resistance are related to phase composition, micropore size distribution on the surface and film thickness. When the voltage is 420 V, the coating shows the smallest corrosion current density (0.960×10⁻⁷ A/cm²) and the largest resistance (7.17×10⁵ Ω·cm²). Under the same load condition, the coating exhibits larger friction coefficient and wear loss than the TC4 substrate. With the increase of voltage, the wear mechanism of the coating changes from abrasive wear to adhesive wear, and the adhesive wear is intensified at applied voltage of 450 V, with a maximum friction coefficient of 0.821.     

钛合金表面GO/HA/MAO复合膜层的制备及其性能

为了改善钛合金种植体在体液中的腐蚀及摩擦腐蚀行为,延长其在人体环境中的服役时间,在微弧氧化 (MAO)膜层上采用溶胶凝胶(Sol-gel)法于羟基磷灰石(HA)和氧化石墨烯(GO)的混合溶胶中浸渍提拉成膜,从而在 Ti6Al4V 合金表面成功地制备了 GO/ HA/ MAO 复合膜层。 结果表明,MAO 膜层表面的微孔及微球被 GO/ HA 薄膜有效的覆盖且较为致密;膜层的物相组成主要为金红石相及锐钛矿相的 TiO₂、HA、SiO₂ 和GO;根据电化学腐蚀和摩擦腐蚀结果分析知,GO/ HA/ MAO 复合膜层在模拟体液(SBF)中的耐蚀性及耐摩擦腐蚀性相比于 MAO 膜层和 Ti6Al4V 基体均得到了显著提高。     

钛表面微弧氧化+碳膜的制备与表征

为提升钛金属与碳膜的界面结合,增强涂层的防护作用,利用微弧氧化(MAO)技术在钛表面快速简易制备出与基体为冶金结合的多孔层结构,并以此为基采用离子束复合磁控溅射技术制备碳膜。采用SEM+EDS、AFM分析所制备膜层的微观结构,借助划痕仪、磨损试验机和电化学工作站表征膜层的结合力和性能。结果表明：表层碳膜并不能完全覆盖微弧氧化层的微孔,同时Ti基体表面微弧氧化层可有效增加表层碳膜与Ti基体的结合力;Ti基体/MAO层/碳膜的膜基体系在摩擦磨损过程中,摩擦系数小且波动很小,磨痕宽度最小,表现出最为优异的摩擦学性能;而新设计复合膜层的耐蚀性较传统的Ti基体/Ti打底层/碳膜的膜基体系要差,这与表层碳膜较薄,复合膜层仍呈现出微弧氧化层多孔特征有关,其导致腐蚀介质易于通过微孔而降低耐蚀性。     

负向电压对海洋平台铝合金钻探管表面微弧氧化膜组织和耐蚀性影响

目的 提高海洋平台铝合金钻探管的耐腐蚀性能.方法 采用微弧氧化技术,在海洋平台钻探管用2 A12铝合金表面制备氧化铝陶瓷膜.通过盐雾试验,研究负向电压对微弧氧化膜耐腐蚀性的影响,并通过扫描电子显微镜和光学显微镜对微弧氧化膜的微观形貌、组织结构进行分析.结果 在微弧氧化处理过程中,随着负电压的升高,微弧氧化膜表面的孔径先增大后减小,膜表面变光滑.在一定负电压范围内,Al2 O3相的含量随负电压的升高先增加,当负电压达到一极限值后,Al2 O3相随负电压的升高而减少.负电压的增大能提高微弧氧化膜的耐腐蚀性,当负电压由8 V升高至24 V时,腐蚀速率由0.00568 g/(dm2·h)降低至0.00028 g/(dm2·h),前者是后者的20倍;当负电压为4 V时,部分膜层剥落,腐蚀严重;当负电压增至24 V时,有效延缓了微弧氧化膜的腐蚀程度.结论 在微弧氧化处理过程中,负电压对微弧氧化膜的制备有较大影响,增大负电压能有效提高微弧氧化膜的耐腐蚀性,此外基体本身所含的Fe、S等杂质是影响微弧氧化膜的主要因素.     

镁合金微弧氧化复合膜研究进展

微弧氧化（MAO）表面处理技术常用于改善镁合金的特定性能,但MAO膜容易产生微孔和微裂纹从而降低镁合金的耐蚀性。为了提高镁合金微弧氧化膜的使用寿命,主要综述了国内外MAO工艺过程调节措施和MAO膜后处理技术的最新研究进展,重点介绍了近年来国内外镁合金MAO复合膜的研究热点。着重介绍了通过工艺过程调节提高镁合金MAO膜长期保护性能的几项措施：通过电参数和电源类型调节协同电解液成分调整提高MAO膜耐蚀性;通过加入电解液添加剂提高MAO电解液稳定性和电导率;利用具有自封孔作用的添加剂可以参与成膜的特点提高MAO膜致密性;通过复合工艺在MAO膜传统封孔后进一步封闭孔隙。此外,详细介绍了包括疏水涂层、化学镀、类金刚石涂层、生物膜涂层等复合膜工艺的研究进展,强调了复合膜不仅耐蚀性高而且具有功能化应用前景：超疏水复合膜对镁基底具有主动的腐蚀保护作用,超疏水膜协同MAO膜可以提高表面的疏水性;镀镍层致密无微孔且与MAO膜交错咬合能够改善镁MAO膜的导电性和耐蚀性;MAO涂层代替金属缓冲层能够提高类金刚石涂层和基体界面结合强度;生物复合涂层不仅耐蚀性高还具有促进细胞增殖和分化生物活性的作用。最后,基于镁...     

可降解镁合金骨螺钉表面微弧电泳水热复合涂层的制备与性能

目的在医用镁合金骨螺钉表面构建羟基磷灰石涂层,有效控制其降解速率。方法利用微弧电泳/水热复合方法,在形貌复杂的骨螺钉表面制备涂层。该方法首先利用电解抛光对骨螺钉表面进行表面预处理,采用微弧电泳技术在其表面制备羟基磷灰石涂层,再利用水热合成对微弧电泳涂层进行封孔。利用XRD、SEM、AFM等分析手段对涂层显微结构进行分析,利用体外浸泡实验和电化学实验对涂层耐腐蚀性能及其对钙磷盐的诱导特性进行了评价。结果在电解抛光电流0.14 A、抛光时间2 min的工艺条件下进行电解抛光预处理,可以提高基体和涂层的结合性能。由于骨螺钉的特殊形状,在微弧电泳电解液中添加丙三醇,并通过调整电解液中丙三醇含量优化微弧电泳工艺(电压155 V,反应时间20 min),能有效抑制尖端放电现象,防止膜层组织疏松和大量的氧化物堆积,以及涂层剥落甚至基体烧蚀的现象。再优化水热合成工艺参数(处理液p H值8.5,反应时间1.5 h,反应温度393 K)对微弧电泳涂层进行封孔,得到微弧电泳/水热复合涂层。结论微弧电泳/水热复合涂层表面形貌为菜花状结构,由纳米棒状羟基磷灰石组装而成,均匀致密,结晶性好。电化学腐蚀测试表明,制备复合涂层后,骨螺钉的腐蚀电流密度降低了一个数量级。在模拟体液中浸泡6天,骨螺钉的形貌依然完整,说明水热复合涂层在改善生物相容性的同时,提高了骨螺钉的耐腐蚀性能。但微动摩擦磨损测试显示,水热复合封孔处理后磨损性能下降。     

铝合金微弧氧化的研究进展

综述了微弧氧化技术的发展历程、成膜机理,论述了铝合金微弧氧化的特点。基于铝合金微弧氧化工艺研究现状,详细阐述了氧化时间、占空比、电压、电流密度、电解液浓度、基体粗糙度、纳米颗粒添加剂以及复合工艺等对铝合金微弧氧化膜层的组织与性能的影响。如电流密度会影响涂层的生长机理,使膜层的表面结构和内部缺陷产生较大的差异;采用不同的电解液所得到的膜层的厚度和粗糙度有明显的区别;在不同的电压参数下膜层的均匀性及膜层中微孔的尺寸大不相同;制备微弧氧化复合涂层以及采用纳米增强颗粒可使膜层的结构和性能有大幅提升。通过改变以上影响因素对铝合金微弧氧化膜层组织和结构加以调控,从而实现了对膜层性能的优化,如膜层的硬度、耐磨性、耐腐蚀性、抗疲劳性能的提高。最后对铝合金微弧氧化的发展方向提出了展望。     

SiCw/AZ91镁基复合材料的微弧氧化行为及涂层的耐腐蚀性能

采用微弧氧化表面处理技术在SiCw/AZ91镁基复合材料表面制备保护性涂层.通过与AZ91镁合金对比,研究镁基复合材料的微弧氧化行为及其形貌特征,并采用电化学方法评价了微弧氧化涂层的耐腐蚀性能.结果表明,SiC晶须的存在影响了基底材料表面阻挡层的形成,使复合材料的微弧氧化行为不同于基体合金.与合金相比,在恒电流模式下进行微弧氧化的过程中复合材料的电压随时间的演变趋势不够理想,而且在相同工艺条件下复合材料的起弧时间比合金要长.复合材料在微弧氧化过程中偶尔会出现烧蚀现象.虽然SiC晶须会影响复合材料表面涂层的形成,微弧氧化处理仍然能够增强镁基复合材料的耐腐蚀性能,使其自腐蚀电位提高,腐蚀电流降低.当采用恒压模式制备涂层时,涂层耐腐蚀性能随电压的提高而增强.     

基片偏压改变对镁合金 Ti / TiN 膜质量的影响

目的探讨基片偏压对镁合金Ti/TiN膜层质量的影响。方法利用多弧离子镀技术,在不同偏压条件下,对镁合金先镀Ti再镀TiN,通过SEM观察膜层形貌,通过划痕测定膜基结合性能,通过电化学工作站对比AZ31镁合金与不同偏压镀膜试样的耐蚀性。结果偏压为200V时,TiN膜层致密均匀且成膜速度快,膜层耐蚀性最好;偏压为200V时,基体结合最好且膜层较厚,有较好的耐蚀性。结论镀Ti膜时的偏压对随后镀TiN的质量有着显著的影响,以200V偏压的工艺镀TiN膜层质量最好,膜层致密,成膜速度快,耐蚀性优良。     

加压幅度对AZ91D镁合金微弧氧化膜的影响

研究了硅酸盐体系中加压幅度对AZ91D镁合金微弧氧化膜层结构及耐磨、耐蚀性能的影响.结果表明:随着加压幅度的增大,微弧氧化膜层的厚度、孔隙度和结合力都呈先增大后减小的趋势,且都在加压幅度为20 V时出现了最大值;粗糙度随着加压幅度的增大而增大.当加压幅度不小于25 V时微弧氧化膜层耐蚀能力强.     

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。     

Effects of increase extent of voltage on wear and corrosion resistance of micro-arc oxidation coatings on AZ91D alloy

The effects of increase extent of voltage on the wear resistance and corrosion resistance of micro-arc oxidation(MAO) coatings on AZ91D magnesium alloy were investigated in silicate electrolyte.The results show that with increasing extent of voltage, both of the thickness and bonding force of MAO coatings first increase,and then decrease.These parameters are all up to their maximum values when the increase extent of voltage is 20 V.The roughness of the coatings always increases.The coating has the best c...     

铝合金微弧氧化膜层耐蚀性研究现状

铝合金微弧氧化技术是提高其表面性能的一项重要技术,微弧氧化膜层的耐蚀性直接影响其适用范围。较系统地总结了铝合金微弧氧化中影响膜层耐蚀性的因素,包括电解液和电参数2大部分。电解液主要由主盐、添加剂及NaOH等组分组成;电参数主要是电流、电压、占空比及频率等因素。提出了几种提高微弧氧化膜层耐蚀性的后处理方法,探讨了各因素对膜层耐蚀性影响的作用机理。     

LY12铝合金微弧氧化/树脂填料复合涂层的组织与防热性能

为提高LY12铝合金的隔热与抗火焰烧蚀性能,采用微弧氧化及涂覆复合工艺在其表面制备了底层微弧氧化/外层树脂填料复合涂层。用自制隔热装置及氧-乙炔烧蚀装置分别评价涂层的隔热与抗烧蚀性能。隔热测试表明试样暴露在450℃恒温6 min时,微弧氧化/莫来石空心微球树脂复合涂层隔热温度为245℃。微弧氧化/微球树脂复合涂层在2200℃氧-乙炔火焰下烧蚀持续25 s,质量烧蚀率为0.0425 g.s-1,线烧蚀率为0.0478 mm.s-1,复合涂层烧蚀区域背面均无变化,烧蚀条件下微弧氧化/微球树脂涂层隔热温度为1859℃,其隔热性能与450℃静态隔热测试结果一致。铝合金表面微弧氧化/树脂填料复合涂层表现出优异的隔热与抗烧蚀性能。     

Preparation of composite electroheat carbon film

1INTRODUCTIONThe electroheat carbon fil mis a newfunction-al electroheat fil m developed based on the electro-heat coating.Due to its good electroheat propertyand equivalent volume resistivity as nickel at roomtemperature,it can be widely used in electroheator relevant advanced technological fields such asportable low-voltage electric food warmer,ricecooker and heater,as a kind of lowvoltage electro-heat material[15].The existing electroheat coatingdeveloped by Acme chemicals&Insulating o…     

Properties of Zr-ZrC-ZrC/DLC gradient films on TiNi alloy by the PIIID technique combined with PECVD

The Zr-ZrC-ZrC/DLC gradient composite films were prepared on TiNi alloy by the techniques combined plasma immersion ion implantation and deposition (PIIID) and plasma enhanced chemical vapor deposition (PECVD). With this method, the Zr-ZrC intermixed layers can be obtained by the ion implantation and deposition before the deposition of the ZrC/DLC composite film. In our study, an optimal gradient composite film has been deposited on the NiTi alloys by optimizing the process parameters for implantation and deposition. The surface topography was observed through AFM and the influence of the deposition voltage on the surface topography of the film was investigated. XPS results indicate that on the outmost layer, the Zr ions are mixed with the DLC film and form ZrC phase, the binding energy of C 1s and the composition concentration of ZrC depend heavily on the bias voltage. With the increase of bias voltage, the content of ZrC and the ratio of sp³/sp² firstly increases, reaching a maximum value at 200 V, and then decreases. The nano-indentation and friction experiments indicate that the gradient composite film at 200 V has a higher hardness and lower friction coefficient compared with that of the bare NiTi alloy. The microscratch curve tests indicate that gradient composite films have an excellent bonding property comparing to undoped DLC film. Based on the electrochemical measurement and ion releasing tests, we have found that the gradient composite films exhibit better corrosion resistance property and higher depression ability for the Ni ion releasing from the NiTi substrate in the Hank's solution at 37°C.     

电泳沉积制备Ca10(PO4)6(OH)2/TiO2/Ti复合涂层

采用电泳沉积法在经阳极氧化的钛板表面形成羟基磷灰石涂层,研究了电解液浓度、电压、时间对氧化膜及涂层的影响,并进行了XRD和SEM表征。得出了阳极氧化的最佳工艺参数:电解液H2SO4的体积分数为20%,电压为120V,氧化时间为10min;电泳沉积的最佳工艺参数为:悬浮液的质量浓度为15g/L,沉积电压为250V,沉积时间为3min。     

铝合金PEO涂层表面原位制备Mg-Al LDH膜及其耐蚀性能研究

目的优化Mg-Al LDH/MAO涂层的制备工艺,提高铝合金的耐蚀性。方法将微弧氧化样置于不同pH溶液中,在不同反应时间和反应温度下,采用原位生长法在2024铝合金表面制备层间含NO3^–的MgAl-LDHs/MAO复合涂层。借用SEM、EDS、XRD研究LDH/MAO的微观组织结构,并利用电化学法表征MgAl-LDH/MAO复合涂层试样的腐蚀行为,揭示复合涂层的耐蚀机理以及最优异的工艺条件。结果pH值为6和7的溶液制备出的涂层,生成了少量的LDHs,多数集中在孔洞附近,且生长不完全。相比之下,pH值为9的溶液制备出的涂层生成的片状水滑石更多,且较均匀,腐蚀电流较低,腐蚀电位较高。反应时间为12 h时,生成的水滑石较少,只有部分孔洞处会看到一些;反应时间为24 h和48 h制得的合金形貌相差不大,水滑石皆明显多于12 h的样品,且更加均匀。反应温度为180℃和220℃的合金形成的LDHs较多、较均匀,且生长较好,呈现很明显的片状结构。结论弱碱的制备环境、反应温度的升高和反应时间的延长,促进了水滑石的生成,所得Mg-Al LDH/MAO复合涂层有效地改善了2024铝合金的耐蚀性。     

Effects of Voltage on Microstructure and Corrosion Resistance of Micro-arc Oxidation Ceramic Coatings Formed on KBM10 Magnesium Alloy

Micro-arc oxidation (MAO) coatings on KBM10 magnesium alloy were prepared in an electrolyte system with sodium silicate, potassium hydroxide, sodium tungstate, and citric acid. The effects of voltage on the microstructure and corrosion resistance of MAO coatings were studied using stereoscopic microscopy, scanning electron microscopy, x-ray diffraction, scratch tests, potentiodynamic polarization, and electrochemical impedance spectroscopy. The results showed that the roughness of the MAO coatings, diameter, and number of pores increase with the increase in voltage. The coating formed at the voltage of 350 V exhibited the best adhesive strength when evaluated by the automatic scratch tester. The coatings were mainly composed of MgO, MgWO₄, and Mg₂SiO₄, and the content of Mg₂SiO₄ increased with the increase in voltage. The corrosion resistance of MAO coatings could be improved by changing the applied voltage, and the best corrosion resistance of MAO coating was observed at the voltage of 350 V.     

电泳沉积制备TA有机复合涂层及其性能

目的通过便捷的共混方式在聚合物涂层中引入单宁酸(TA)锚定涂层,并改善涂层性能,提供新颖、简单的水性聚合物涂层固定及增强方法。方法通过简单的溶解分散方式将TA混入聚合物自组装成的纳米粒子分散液中,并采用阴极电泳在裸钛表面制备TA复合涂层。通过扫描电子显微镜对涂层形貌进行分析。通过超景深显微镜粗糙度测定、铅笔硬度测试、划格法附着力测试、浸泡法等,分别评价NP-TA_x复合涂层的厚度、粗糙度、硬度、附着力、耐久性等性质。最后通过防污测试评价TA复合对聚合物涂层防污性能的影响。结果成功合成了一种两性离子型水性聚合物PIDS,并自组装成纳米粒子,粒子呈球形形貌,粒径约184.8 nm。将纳米粒子与TA混合后,成功通过阴极电泳技术在钛表面制备复合涂层,通过调节沉积电压和时间可以获得不同厚度及表面微结构的涂层表面,涂层制备简便可控。制备NP-TA_x复合涂层后,TA提高了涂层的成膜性,涂层表面结构变得更为平整。NP-TA_x复合涂层的附着力由NP的2级增加到0级,硬度由NP的HB上升为1H,稳定性也大幅提升。通过防污测试表明,TA复合的两性离子涂层对蛋白质和细菌仍具有良好的防污效果,表明TA复合不会影响涂层现有性质。结论 TA与水性聚合物纳米粒子复合制备涂层,可大大提升聚合物涂层综合性能,是一种新颖、简单而且有效的水性聚合物涂层固定及增强途径。