电解液微弧碳氮化表面改性技术研究进展

电解液微弧碳氮化技术是近年来在微弧氧化技术上发展起来的一种新型的表面处理技术,可应用于包括Al、Ti、Fe、Mg等金属及其合金的表面改性。综述了电解液微弧碳氮化技术的基本原理以及国内外最新的研究进展。主要讨论工艺参数包括电解液组成以及电参数等对膜层质量的影响;分析了不同基体材料上成膜的结构和成分;在此基础上,进一步讨论了膜层硬度、耐磨损以及耐腐蚀性能。最后,对该技术的进一步发展趋势进行了展望。     

电解液参数对铝合金微弧氧化的影响

在氢氧化钠、铝酸钠、磷酸二氢钠体系电解液中用微弧氧化法制备铝氧化膜，并得到了电解液温度、浓度及氧化时间对铝氧化膜成膜的关系曲线。微弧氧化工艺处理后氧化膜的厚度可达80μm以上，显微硬度可达1560HV。用X射线衍射（XRD）和扫描电镜（SEM）分析，观察了氧化膜层相结合和表面形貌。通过耐腐蚀试验可知，由微弧氧化制备的氧化膜有很好的耐腐蚀性。     

铝合金微弧氧化表面陶瓷膜的制备

微弧氧化陶瓷膜具有良好的耐磨、耐腐蚀、耐高温冲击和电绝缘性能,研究了在铝合金表面用微弧氧化方法沉积陶瓷层的工艺.采用正交设计法优化了试验方案,运用综合平衡法对每个方案制备的陶瓷层的厚度和硬度进行了分析,确定了各因素对陶瓷层影响的程度,并优化了电解液配方,确定了最佳工艺条件.同时对最佳工艺制备的陶瓷做了XRD、SEM和耐磨性测试,结果表明,最佳电解液配方为:硼酸10 g/L,钨酸钠2 g/L,氢氧化钾 2 g/L,陶瓷层主要由α-Al2O3和γ-Al2O3相组成.     

镁合金表面含ZrO2微弧氧化复合膜层的研究进展

镁合金耐蚀性差,极大限制了其在易腐蚀环境中的应用。微弧氧化能够在镁合金表面制备一层类陶瓷氧化膜,能有效提高其耐蚀性。受微弧氧化成膜机理的影响,膜层中往往存在大量孔洞和裂纹;并且通常氧化膜主要由MgO组成,在潮湿或酸性环境中会吸水或溶解,导致膜层的耐蚀性不理想。将具有优良化学稳定性和高硬度的ZrO₂引入镁合金微弧氧化膜中,获得主要由ZrO₂构成或含ZrO₂的氧化膜,同时减少膜层中缺陷,能够提高其对镁合金基体的保护效果。从镁合金微弧氧化电解液、电参数、两步微弧氧化工艺及与其他表面处理技术相结合的4个方面概述了含ZrO₂微弧氧化复合膜层的制备工艺、成膜机制及耐蚀性等方面研究的进展,同时分析了各自存在的问题及不足。未来有必要优化制备含ZrO₂微弧氧化膜的电解液的组成,以保证其稳定性和有效性,并明确使用过程中电解液各成分的消耗和补充规律。进一步研究两步微弧氧化工艺,获得对镁合金基体有更好保护作用的复合膜层。探索将微弧氧化与其他表面处理技术相结合,综合利用2种技术及膜层的优点。根据ZrO<...     

硫酸铜浓度对镁合金微弧氧化膜层热控性能的影响

为了提高镁合金的热防护性能,在硅酸盐、磷酸盐、铝酸盐等电解液体系中引入硫酸铜,采用微弧氧化技术在MB15镁合金表面制备微弧氧化膜层。通过扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、能谱仪(EDS)和CIE颜色系统研究了电解液中硫酸铜浓度对涂层的色度、厚度、粗糙度和热控性能的影响。结果表明:微弧氧化膜层微观上具备典型的多孔结构,铝酸盐涂层主要由MgAl_2O_4晶相组成,硅酸盐涂层主要由MgO晶相和Mg_2SiO_4晶相组成,磷酸盐涂层主要由MgO晶相组成,而各膜层中的Cu元素均以非晶相形式存在;随着硫酸铜浓度增加,3种体系制备的膜层表面颜色均向黑色过渡,微孔数量增多;硅酸盐体系和磷酸盐体系中制备的微弧氧化膜层具有高吸收率和高发射率等特点,而铝酸盐体系中制备的微弧氧化膜层具有高吸收率和低发射率的特点。     

基于人工神经网络的微弧氧化膜层厚度预测模型的建立

在硅酸钠电解液体系中,采用微弧氧化技术在铝合金表面制得了均匀的陶瓷膜。将人工神经网络应用于微弧氧化工艺研究中,借助MATLAB神经网络工具箱,建立了具有4-12-1结构的BP神经网络模型,该模型很好地学习了微弧氧化电解液参数和膜层厚度之间的映射关系;对膜层的厚度进行了预测,并采用正交试验对电解液参数进行了优化。结果表明,该网络收敛速度较快,预测值与实际值基本吻合,平均预测误差仅为1.93%。当Na2SiO3质量浓度为6g/L、H3BO3质量浓度为1.5g/L、KOH质量浓度为0.5g/L、H2O2质量浓度为0.6g/L时,膜层的厚度达到最大值183μm。     

多孔SnO2薄膜的微弧氧化制备及光催化性能研究

为了推动SnO2光催化的实际应用,采用微弧氧化工艺在锡酸盐电解液中制备了SnO2薄膜,利用扫描电子显微镜、X射线衍射、紫外-可见分光光度计对膜层的结构及光物理特性进行表征.结果表明:膜层由单一SnO2相组成,表面粗糙多孔,沉积的SnO2如树根状向四周延伸;内部致密,无孔洞,与基体结合良好.SnO2膜在紫外区吸光性能良好...     

镁合金微弧氧化新型电解液配方研究

为优化电解液组分,提高耐蚀性能,利用正交试验法对镁合金微弧氧化电解液配方进行了优化,得出镁合金微弧氧化新型绿色电解液的最佳配方:1.10 mol/L NaOH,0.04 mol/L碱金属硅酸盐,0.50mol/L碱金属含氧酸盐或1.10 mol/L NaOH,0.04 mol/L碱金属硅酸盐,0.30 mol/L碱金属合氧酸盐,并详细分析了电解液中各组分对微弧氧化陶瓷膜腐蚀防护性能的影响.     

镁合金微弧氧化膜的制备工艺研究

为获得所要求厚度的镁合金微弧氧化膜,研究了镁合金制备工艺.采用正交设计法优化实验方案,运用综合平衡法对每个方案下制备的氧化膜的厚度和膜层的硬度进行了分析.确定了各因素对氧化膜的影响程度,并优先被弧氧化工艺配方,确定了最佳工艺条件,并对最佳工艺条件下制备的氧化膜的微观形貌、结构、硬度以及耐腐蚀性进行了研究.结果表明:最佳工艺配方是NaOH100g/L,铝盐40g/L,氧化电压为45 V,电解液温度35℃;氧化膜主要由致密的阻挡层和多孔的疏松层构成,其主要成分是MgAl2O4 和少量的MgO、Al2O3,经微弧氧化后其硬度和耐腐蚀性较镁合金基体有很大提高.     

钛合金微弧氧化膜层摩擦学性能的研究进展

钛合金比强度优异,是适用于轻量化设计的轻金属合金,然而钛合金表面硬度低、耐磨性差的问题严重地限制了其实际应用。微弧氧化技术是提升钛合金摩擦学性能的有效方法。归纳了电解液体系的选用对钛合金微弧氧化膜层摩擦学性能的影响,梳理总结了工艺参数对微弧氧化膜层摩擦学性能的影响规律,详细介绍了微弧氧化复合技术改善钛合金微弧氧化膜层摩擦学性能的研究现状,进一步展望了改善钛合金微弧氧化膜层摩擦学性能的研究趋势和攻克难点。     

不同电解液体系中SiCp/Al基复合材料微弧氧化膜层的组织与性能

在(NaPO₃)₆,Na₂SiO₃-NaOH和NaAlO₂-NaOH三种电解液中,采用微弧氧化技术在SiC_p/Al基复合材料表面制备微弧氧化膜层。使用扫描电子显微镜(SEM)、X射线光电子能谱(XPS)、X射线衍射(XRD)对膜层组织结构及相组成进行表征,并通过摩擦磨损实验及电化学工作站分析基体及膜层的耐磨性和耐蚀性。结果表明：三种电解液中均能制备出均匀的微弧氧化膜层,NaAlO₂-NaOH中制备的膜层粗糙度和厚度最大。三种电解液中制备的膜层物相有差异。微弧氧化提高SiC_p/Al基复合材料的显微硬度,其中NaAlO₂-NaOH中制备的膜层硬度达到1125HV。微弧氧化可降低SiC_p/Al基复合材料的摩擦因数,综合摩擦因数及磨损情况,NaAlO₂-NaOH中制备的微弧氧化膜层的耐磨性较好。三种电解液中制备的微弧氧化膜层均能改善SiC_p     

酸性电解液对微弧氧化钛合金膜层及细胞附着的影响

本文采用5%H2SO4和10%H3PO4电解液在钛合金表面通过微弧氧化方法制备多孔氧化膜。利用体外培养成骨细胞MG63的方法,评估了细胞在不同膜层上的早期附着能力。采用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和能谱仪(EDS)研究了不同电解液中微弧氧化工艺的适用电压范围、膜层形貌、膜层的物相类型和膜层成分。研究结果表明:随着电压的增加,在两种电解液中的膜层孔洞尺寸逐渐变大,但孔洞数量减少;H2SO4中最佳氧化电压为120V,H3PO4中最佳电压为270V;H2SO4与H3PO4中制得的氧化膜在最佳电压下的平均孔隙直径分别为263.6nm和1.736μm。在H2SO4中的氧化膜层中出现锐钛矿和金红石相,H3PO4处理的氧化膜层中为无定型的氧化钛相。不同氧化膜内P与S的原子分数都随着电压升高而增大,最大原子分数分别为21.8%和4.13%。体外细胞培养过程中,在H2SO4电解液中不同电压下制得膜层上的细胞数量增长大于H3PO4,而在H3PO4中制得膜层上的细胞形态优于H2SO4。     

电解液对ZL101铝合金微弧氧化膜层性能的影响

为了提高铸铝合金的使用寿命,在接触网ZL101A铸铝合金件上制备了微弧氧化膜层,并采用扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、摩擦磨损试验、电化学试验等,研究了不同电解液对微弧氧化膜层性能的影响。结果表明:电解液为硅酸盐时,膜层有较好的耐磨性和耐腐蚀性。     

镁合金微弧氧化/空气喷涂复合膜层的耐盐雾腐蚀性能

为了进一步提高AZ31B镁合金的耐腐蚀性,在Na2SiO3电解液体系中,通过微弧氧化直流脉冲电源在其表面制备了微弧氧化膜,再在微弧氧化膜层上喷涂纳米陶瓷涂料层.利用盐雾腐蚀试验研究了微弧氧/涂料复合膜层的耐腐蚀性,采用SEM、XRD等研究了复合膜的组成和结构.结果表明:复合膜层表面均匀,其耐腐蚀性明显高于微弧氧化膜层,...     

镁锂合金表面陶瓷膜的制备工艺及耐蚀性能

在硅酸盐体系中,利用单相脉冲微弧氧化技术在Mg-5wt%Li合金表面原位生长陶瓷膜.利用扫描电镜、X射线衍射、电化学分析、盐水浸泡等方法研究了陶瓷膜的形貌特征、相结构及耐腐蚀性能.结果表明:硅酸盐电解液体系中生长的陶瓷膜主要含有MgO相和少量的MgSiO3相,微弧氧化陶瓷膜试样与基体相比,耐点腐蚀性能显著提高,盐水浸泡过程中陶瓷膜主要发生严重腐蚀.通过正交试验优化耐蚀膜层的制备工艺条件,得到最佳工艺为电流密度2A/dm2、频率300Hz、占空比80%、处理时间20min.     

大面积钛合金工件微弧氧化膜层性能研究

研究了影响大面积钛合金试样微弧氧化的因素,通过对溶液浓度以及添加剂含量的调整,优化了大面积微弧氧化的工艺,并对微弧氧化膜层进行了性能测试。结果表明,优化溶液制备的微弧氧化膜层性能优越,可用于大面积钛工件的微弧氧化膜层制备。     

铝合金微弧氧化溶液体系的研究进展

添加剂按功能可分为导电剂、钝化剂、改良剂和稳定剂,分析了各种类型添加剂对铝合金微弧氧化制备陶瓷膜产生影响的规律性及作用机理。综述了电解液主要成分和添加剂对陶瓷膜制备工艺、形态和性能的影响规律,对当前铝合金微弧氧化技术涉及的常用电解液体系进行了总结,指出合理调配电解液并设计功能各异的陶瓷膜是微弧氧化领域的一个重要研究方向。     

AZ31镁合金的微弧氧化处理及其对粘接性能的影响

采用正交试验方法对镁合金硅酸盐体系的微弧氧化处理工艺进行优化,采用SEM、EDS、XPS和XRD对微弧氧化膜的微观成分与结构进行了表征,进而分析探讨了电解液成分及氧化参数对镁合金表面膜粘接性能的影响规律。研究结果表明,所研究的几种工艺参数对AZ31镁合金表面的粘接性能的影响程度从小到大排列为:KOH的浓度<频率相似文献   

钛合金表面微弧氧化技术研究进展及影响因素

介绍了钛合金微弧氧化技术的研究进展及应用;分析了微弧氧化技术的影响因素,电解液的种类和浓度、电参数,氧化时间都会对氧化膜层的质量产生显著影响;并展望了微弧氧化技术的发展前景。     

镁合金无铬微弧氧化新工艺

利用正交试验对MB2镁合金无铬、磷、镁微弧氧化成膜工艺进行了研究,同时利用表面分析技术,分析了氧化膜层的显微硬度、截面形貌和相结构,采用动电位扫描法考察了氧化膜的耐腐蚀性能.研究的最佳工艺条件为:30 g/L KOH,45g/L Al(OH)3,2 g/L K2SiO3,2g/L添加剂M,电流密度65 mA/cm2,温度45℃.该微弧氧化新工艺能在镁合金上形成银灰色的氧化膜层,其显微硬度值及耐腐蚀性远优于传统含铬工艺DOW17所形成的膜层;微弧氧化膜主要由MgO,MgAl2O4,Al2O3组成,具有多孔结构,孔径较为均匀,分为内外两层,外层为疏松层,内层为与基体结合牢固的致密层;在成膜过程中,电解液的铝盐浓度和微弧氧化电流密度是影响性能的主要因素.