纳米TiO_2添加剂对ZL101A铝合金微弧氧化膜耐蚀性能的影响

目前,关于纳米TiO_2含量对铝合金微弧氧化膜耐蚀性的影响报道较少。在硅酸盐电解液中加入不同浓度纳米TiO_2,在ZL101A铝合金表面制备微弧氧化膜。采用扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、电化学极化曲线及交流阻抗等,研究了纳米TiO_2浓度对微弧氧化膜耐蚀性能的影响。结果表明:纳米TiO_2进入到微弧氧化膜中,膜层表面变得更加致密;随着纳米TiO_2浓度的增加,膜层在3.5%Na Cl溶液中的腐蚀电流密度不断减小,交流阻抗不断增大,膜层的耐蚀性明显提高;综合考虑形貌和耐蚀性,本工作中纳米TiO_2最佳浓度为20 g/L。     

LY12铝合金微弧氧化陶瓷层的电化学腐蚀行为

为了系统了解微弧氧化电参数对铝合金微弧氧化膜耐蚀性的影响,采用自制的设备以恒流法在硅酸盐系电解液中对LY12铝合金进行微弧氧化处理.研究了频率、占空比、时间等参数对铝合金微弧氧化陶瓷层电化学腐蚀行为的影响.用扫描电镜(SEM)和电化学工作站等手段,分析了不同能量参数制备的陶瓷层的微观结构及耐蚀性.结果表明:随着频率增加...     

6061铝合金微弧氧化陶瓷膜的生长动力学及性能分析

研究了6061铝合金微弧氧化陶瓷膜的生长规律,分析不同膜厚度下膜层截面组织、成分和相组成,并测量了氧化膜显微硬度分布和电化学腐蚀特性.氧化膜生长分为3个阶段,随着氧化时间的延长,膜层由向外生长逐渐过渡到向内生长,其表面粗糙度线形增加.氧化膜由α-Al2O3、γ-Al2O3和SiO2非晶相构成,SiO2相主要分布在外部疏松层里.显微硬度极大值随膜厚增加而增大,硬度值同α-Al2O3的相对含量密切相关.6061铝合金经过微弧氧化处理后抗腐蚀能力得到很大提高.     

Na2MoO4对5083铝合金微弧氧化陶瓷膜组织和耐腐蚀性能的影响

在磷酸盐电解液中添加一定浓度的钼酸钠,采用微弧氧化技术在5083铝合金表面制备出完整的氧化膜,研究了钼酸钠浓度对氧化膜性能的影响。利用SEM、EDS和XRD研究了氧化膜的表面形貌、成分和结构,并采用动电位极化曲线和电化学阻抗谱(EIS)评价氧化膜的耐腐蚀性能。结果表明:随着钼酸钠浓度的增加,氧化膜的厚度先增后减,氧化膜表面的微孔数量逐渐减少,表面更加平整致密;氧化膜主要由γ-Al_2O_3组成,钼酸钠浓度对氧化膜成分和结构影响不明显;微弧氧化陶瓷膜提高了铝合金基体的耐腐蚀性能,当钼酸盐的浓度为1.0g/L时,氧化膜具有最低的自腐蚀电流和最高的阻抗模值,表现出最优的耐腐蚀性能。     

微弧氧化技术在铝合金腐蚀防护中的应用研究与发展

随着轻型合金技术的发展,铝合金被广泛应用于船舶舰艇、装甲装备等领域,但随之带来的腐蚀问题不容小觑.资料显示,我国铝合金舰船的维修费用有近一半用于修复海水腐蚀损坏.铝合金微弧氧化是一种表面处理技术,兴起于上个世纪下半叶,通过在铝合金表面生成陶瓷层,能起到较好的防腐效果,同时对工件结构包容性大,在处理复杂零部件时有特殊优势.铝合金经微弧氧化处理,能在表面原位生成以α-Al2 O3和γ-Al2 O3为主要成分的陶瓷层,具有较高的硬度、耐腐蚀性和耐磨性;但由于微弧氧化发生时,会产生瞬时高温高压,击穿原有自然氧化膜,在表面形成放电通道,因此微弧氧化膜层有大量孔洞.为提高微弧氧化膜层综合性能,更好地发挥腐蚀防护作用,学者们对微弧氧化过程以及膜层质量进行了大量研究.影响其质量的因素大致可概括为四个方面:电解液、电参数、氧化时间和添加剂.一般来说,电解液和添加剂对铝合金微弧氧化膜层成分有直接影响,合理使用添加剂对改善膜层表面孔隙率有积极意义,尤其是纳米颗粒添加剂,发挥第二相弥散强化作用,能有效提高膜层强度和硬度;而电参数和氧化时间对成膜效率、膜层厚度以及相结构都有影响,各种因素相互关联制约,共同影响微弧氧化陶瓷层的耐腐蚀效果和综合性能.以美国为代表的发达国家从上世纪七十年代起就开始在工业中使用铝合金微弧氧化技术,俄罗斯对微弧氧化的理论研究比较深入,处于国际领先地位.但是微弧氧化过程瞬间完成,同时涉及到化学、电化学、等离子体等反应,机理十分复杂,至今仍没有统一的模型能够完美解释整个过程.我国对铝合金微弧氧化技术的研究始于上世纪九十年代,在理论积累以及工程应用领域均取得了一定成果,尤其是在一些小型铝合金工件的微弧氧化技术上,工艺流程已较为成熟.本文归纳了铝合金微弧氧化膜层腐蚀防护机理,对影响铝合金微弧氧化膜层防腐性能的因素进行了梳理讨论,并对铝合金微弧氧化技术发展中的问题和前景进行了总结和展望,以期为研究人员的进一步研究提供参考.     

2219铝合金搅拌摩擦焊接头微观组织对微弧氧化膜生长的影响

采用微弧氧化方法在硅酸盐电解液里在2219铝合金搅拌摩擦焊接头表面均匀生长一层50 μm陶瓷膜, 分析了铝合金基体和焊缝区陶瓷膜的形貌、相组成和显微硬度分布, 探讨了合金显微组织和微弧氧化膜生长过程的相互影响. 结果表明, 铝合金显微组织对微弧氧化膜的生长影响较小, 铝合金基体和焊缝区的微弧氧化膜特性几乎相同, 陶瓷膜都是由α-Al₂O₃、γ-Al₂O₃和莫来石(3Al₂O₃·2SiO₂)相组成; 不同区域膜层的显微硬度相等, 其平均硬度约为HV 1500. 另外, 微弧放电高温过程对膜/基界面附近的铝合金显微组织没有影响.     

铝合金微弧氧化陶瓷膜性能及其影响因素探讨

微弧氧化是一个复杂的电化学过程,研究多种因素对氧化陶瓷膜层的影响,对良好陶瓷膜层的制备及相关产品的质量改善具有指导作用.为了说明微弧氧化过程中能量的实质作用,引入氧化功率概念,以LY12铝合金为样品,采用脉冲电源,在一定的脉宽、频率条件下,改变微弧氧化时间、微弧氧化功率等参数,获得相应的铝陶瓷膜,通过对相关样品进行膜层厚度、膜层硬度测量,得到一系列数据,研究并找出其变化规律.试验表明:在相同氧化时间及氧化面积下,随着加载功率的增大,微弧氧化陶瓷膜层的厚度、硬度呈增加趋势;在相同的条件下,在一定的时间范围内,随着氧化时间的延长,膜层厚度呈增长趋势;在相同工艺参数情况下,随着工件面积的增大,微弧氧化膜层的厚度呈降低趋势.     

等离子体电解氧化陶瓷膜生长过程的电化学阻抗谱研究

在铝酸钠溶液中,利用直流等离子体电解氧化电源在钛合金表面制备了陶瓷膜,将所制备的膜层在原铝酸钠溶液里进行电化学阻抗谱测试,并利用扫描电镜(SEM)及其附带的能谱仪以及X射线衍射仪(XRD)对膜层的形貌以及组成进行了分析,从而探讨了膜层生长过程中的结构变化特点.结果表明,膜层主要由钛、铝以及氧元素组成.在火花阶段,膜层内未形成结晶相,电流密度对PEO陶瓷膜的生长过程影响较小;在微弧阶段,膜层内形成了Ti2AlO5结晶相,电流密度对PEO陶瓷膜的生长过程,特别是疏松层的生长过程影响显著,而对致密层生长过程的影响相对较小.微弧阶段长时间的击穿放电会对PEO陶瓷膜造成破坏,随电流密度的增大破坏程度增强.     

电压对镁合金微弧氧化膜组织及耐蚀性的影响

由于镁合金耐蚀性差,其应用受到了限制.采用 SEM-EDS,XRD等表面分析技术研究了不同电压对MB5镁合金微弧氧化膜表面形貌、相结构与成分的影响,并用电化学测试方法考察了氧化膜层的耐腐蚀性能.结果表明:处理电压对微弧氧化膜层的微观组织结构、成分有显著影响,而微弧氧化膜层的微观组织结构与成分又直接影响其耐蚀性.在120～200 V下进行微弧氧化,160 V时试样耐蚀性最好.镁合金微弧氧化膜由α-MgF2,MgO,Mg2SiO4和MgAl2O4等含硅或铝的尖晶石型氧化物组成,随着氧化处理电压的增加,MgO的含量明显增加.微弧氧化时出现氧化膜微区熔化,溶液离子与基体合金都参与了微弧区物理化学反应.     

LY12铝合金微弧氧化陶瓷层的结构和性能

分析了LY12铝合金微弧氧化陶瓷膜的形貌、组成和结构,研究了氧化膜的硬度、与基体的结合强度以及在油润滑和干摩擦这两种条件下的摩擦学行为.结果表明,铝合金微弧氧化膜可分为疏松层和致密层,疏松层由α-Al2O3、γ-Al2O3以及Al-Si-O相组成,致密层由α-Al2O3和γ-Al2O3组成,致密层中α-Al2O3的含量远远高于疏松层.从表层到基体,微弧氧化膜的断面显微硬度先增大后减 小.微弧氧化膜与铝合金基体结合紧密.随着膜厚度的增加,氧化膜的临界载荷线性增加.氧化膜具有优良的抗磨性能,油润滑条件下的摩擦系数仅为干摩擦下的1/10.     

三角形铝件微弧氧化膜层不均匀之因探讨

微弧氧化膜层表面不均匀会对其应用产生影响,过去对其产生的原因研究很少.利用自制的微孤氧化电源在恒压模式下于硅酸盐电解液中对边长为100mm的正三角形纯铝件进行微弧氧化处理,利用涡流测厚仪、SEM分析以及电化学分析等对三角形顶角区域、边缘中心区域和中心区域的膜层厚度、形貌和性能不均匀性进行了表征.结果表明:微弧氧化层的相...     

渗铝铌合金微弧氧化的电解液优化及膜层抗氧化性

为了提高铌合金的抗高温氧化性能,先对铌合金C103进行包埋渗铝处理,再进行微弧氧化(MAO)处理获得Al2O_3陶瓷膜。对涂层的形貌、硬度、成分及高温氧化增重进行分析,通过单因素法优选了微弧氧化电解液配方。采用最佳电解液配方制备复合涂层(MAO/Al/C103),并与仅经包埋渗铝制备的涂层(Al/C103)进行对比分析,研究了复合涂层的抗高温氧化性能。结果表明:根据MAO膜层的硬度和厚度,获得微弧氧化的最佳电解液配方为10.0 g/L NaAlO_2+5.0 g/L NaOH+7.0 g/L Na_2WO_4+5.0 g/L NaF+2.5 g/L Na_2EDTA;在1 100℃高温氧化下,MAO/Al/C103试样氧化10 h的增重为5.5 mg/cm~2,小于Al/C103试样的9.4 mg/cm~2,表现出更好的抗氧化性。     

TC11微弧氧化膜制备及其结构性能研究

在Na2SiO3-Na2WO4-NaOH混合电解液中,利用微孤氧化(MAO)技术在TC11合金表面制备了氧化膜.用扫描电镜(SEM),X射线能谱仪(EDS),X射线衍射仪(XRD)对氧化膜微观结构、化学成分、厚度以及相组成进行了分析,采用HVS-1000维氏显微硬度计、MFT-4000划痕试验机、电化学测量系统完成氧化...     

典型介质中7A04微弧氧化膜的摩擦电化学行为

为研究7A04铝合金微弧氧化膜在典型介质中的耐磨性与耐腐蚀性,制作了处理时间为1、1.5、2h的7A04微弧氧化膜.利用SiC作配副,在全程变向式摩擦磨损试验机上获得了对应的摩擦系数,并采用三电极体系,在3种典型的腐蚀性介质0.3mol/L的H2SO4溶液、质量分数3.5%的NaCl溶液和质量分数3.5%的NaOH溶液中,通过摩擦电化学特性曲线,研究了不同试件在相同润滑条件下对摩擦系数和电化学参数的影响.通过比较试件的X射线衍射谱及SEM形貌分析了7A04表面层磨损的原因.结果表明,微弧氧化膜的耐磨性能、减摩性能显著优于未处理的基体材料,并随处理时间的增加而增强;膜层中α-Al2O3相含量、膜层结构及其耐腐蚀性和耐磨性都与处理时间密切相关.     

Improving the corrosion resistance of Mg–4.0Zn–0.2Ca alloy by micro-arc oxidation

In this paper, corrosion resistance of the Mg–4.0Zn–0.2Ca alloy was modified by micro-arc oxidation (MAO) process. The microstructure and phase constituents of MAO layer were characterized by SEM, XRD and X-ray photoelectron spectroscopy (XPS). The corrosion resistance of MAO treated Mg–4.0Zn–0.2Ca alloy in the simulated body fluid were characterized by potentiodynamic polarization and electrochemical impedance spectroscopy (EIS) techniques. The microstructure results indicated that a kind of ceramic film was composed by MgO and MgF₂ was formed on the surface of Mg–4.0Zn–0.2Ca alloy after MAO treatment. The electrochemical test reveals that the corrosion resistance of MAO treated samples increase 1 order of magnitude. The mechanical intensity test showed that the MAO treated samples has suitable mechanical properties.     

钛及钛合金表面微弧氧化技术及应用

微弧氧化(MAO)技术不从外部引入陶瓷物料,而是直接在基体金属表面"原位(In-Situ)"氧化烧结获得氧化物陶瓷层,具有膜层致密性高、与基体结合力强等特点.综述了钛(Ti)及钛合金MAO技术的工艺过程、形成机理、影响因素以及应用领域,简介了采用MAO制备TiO2复合薄膜及其在光催化方面应用的研究结果,以期进一步推动钛合金MAO技术的发展和应用.     

氧化时间对钛合金钻杆微弧氧化膜层结构和性能的影响

采用脉冲直流微弧氧化方法在钛合金钻杆表面制备了不同氧化时间下的TiO_2陶瓷膜层,用扫描电镜、X射线衍射仪、显微硬度计、球盘摩擦试验机及电化学工作站等分析了膜层的形貌、结构、组成以及膜层的硬度、摩擦磨损性能和耐蚀性。结果表明,随着氧化时间的延长,膜层的厚度增加,但膜层的硬度、耐磨性和耐腐蚀性先增加后降低。经不同氧化时间处理后,膜层的相结构主要由金红石型TiO_2和锐钛矿型TiO_2组成,此外还含有少量的Al2TiO5晶体和SiO_2非晶态。微观形貌分析表明,随着氧化时间延长,膜层表面粗糙度延长。在本实验条件下,当氧化时间为40min时,微弧氧化膜层的综合性能较好。     

In vitro Biological Effects of Ti2448 Alloy Modified by Micro-arc Oxidation and Alkali Heatment

The purpose of this study was to test the hypothesis that the combination of micro-arc oxidation and alkali heatment (MAH) would improve the cytocompatibility of a newly designed Ti-24Nb-4Zr-8Sn alloy.In this study,commercially pure titanium (cp Ti) and Ti-24Nb-4Zr-8Sn were used.Surface modification of Ti-24Nb4Zr-8Sn by a two-step treatment of micro-arc oxidation (MAO) and alkali heatment was reported.Surface characterizations were performed by scanning electron microscopy (SEM),thin film X-ray diffraction (TF-XRD) and X-ray photoelectron spectroscopy (XPS).The MAH layer consisted of finer crystals and possessed a higher degree of crystallity and stability than the MAO layer.A biocompatibility study on treated and untreated Ti24Nb-4Zr-8Sn in comparison with cp Ti was carried out to investigate the effect of the different surfaces on the bone integration property in vitro.The cellular assays revealed that the MAO and MAH layer favored the initial adhesion of MC3T3-E1 cells and that the growth rate of MC3T3-E1 cells on MAH layer was significantly higher than that on the conventional MAO-treated layer after 3-day and 5-day incubation,demonstrating the greater potential of the hybrid treatment of micro-arc oxidation followed with alkali heatment as a novel surface modification method for implanting materials.     

TC4钛合金微弧氧化因素对生物陶瓷膜中Ca,P相对含量的影响

为了提高钛合金陶瓷膜的生物相容性,采用微弧氧化技术在TC4钛合金表面制备了一层富含Ca,P的生物活性陶瓷膜。采用SEM,EDS,XRD研究了电流密度、溶液中Ca,P摩尔比、添加剂EDTA.2Na浓度对膜层中Ca,P相对含量(原子分数)及Ca,P摩尔比的影响及微弧氧化生物陶瓷膜层的形貌及组成。结果表明:随着电流密度的增大,膜层中的Ca,P相对含量增加,Ca,P摩尔比也逐渐增加;增大溶液中Ca,P摩尔比,膜层中Ca相对含量有所增加,Ca,P摩尔比也逐渐增加;当加入添加剂EDTA.2Na时,膜层中的Ca相对含量显著增加,从而使膜层中Ca,P摩尔比显著增加;氧化膜由致密的内膜层和多孔的外膜层构成,主要由Ca,P,O,Ti,V元素组成,其相成分主要为金红石和板钛矿型TiO2,并含有一定量的非晶相Ca,P化合物。