钛合金微弧氧化膜微晶生长特性的研究

在Na₂CO₃-NaOH溶液中, 采用自制多功能单极性脉冲微弧氧化电源在TC4钛合金上制备了TiO₂薄膜. 利用XRD和SEM分别对氧化膜的相组成和表面形貌进行了分析. 结果表明, 在脉冲频率和电流密度分别固定为5000Hz和20A/dm²时, 氧化膜主要含锐钛矿和金红石相TiO₂,随着处理时间的延长, 金红石TiO₂的相对含量逐渐增加; 氧化膜呈多孔结构, 表面布满了尺寸在300nm～1μm之间的TiO₂颗粒, 随着处理时间的延长, 这些颗粒微孔的尺寸明显变大, 其密度逐渐减小.     

镁合金微弧阳极氧化膜的特性

采用扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)等方法初步研究了镁合金微弧氧化膜的成分、相组成及其形貌特征.结果表明,在微弧氧化处理过程中,镁合金基体中的合金元素Al向表面扩散进入氧化膜层,微弧氧化处理液组分中的元素也进入了氧化膜层.氧化膜主要由MgO、Mg2SiO4、MgAl2O4和不定形相组成.在微孤氧化过程中,氧化膜中首先产生的物相为立方结构的MgO,随着氧化时间的延长,氧化膜中出现晶态的MgAl2O4及Mg2SiO4.     

脉冲宽度对镁合金微弧氧化的影响

为了研究双极性脉冲微弧氧化电源脉冲宽度对镁合金微弧氧化的影响,在恒流、一定频率,占空比10%～30%对应的脉冲宽度140～430us条件下对镁合金微弧氧化进行了研究.结果发现:随着脉冲宽度的增加,起弧电压逐渐降低,膜层的成膜速率随着脉冲宽度的增加先增大,到一定值后开始减小;随着脉冲宽度的增加,膜层表面的孔洞数量减少,但孔洞尺寸增加.因此,镁合金微弧氧化过程中脉冲宽度要控制在200～300us范围内.     

铝合金微弧氧化陶瓷膜形成过程中的特性研究

保持交流电压脉冲幅度不变,对浸在硅酸钠和氢氧化钠溶液中的铝合金样品进行了微弧氧化处理,发现在陶瓷膜形成过程中,样品的电流随时间明显分成五个不同阶段.对应各阶段所制备的陶瓷膜分别用扫描电镜和X射线衍射仪进行了分析,结果表明,铝合金微弧氧化陶瓷膜主要由γ-Al₂O₃和α-Al₂O₃相组成,其含量随氧化时间变化.陶瓷膜内外层α,γ相含量差异主要是由于微弧区熔融的Al₂O₃凝固时冷却速率不同引起的.     

纯钛表面微弧氧化膜纳米压入法研究

微弧氧化是一项较新的等离子体化学-电化学成膜技术，硬度和弹性模量是膜的基本微区力学性能。采用交流微弧氧化方法的铝酸盐溶液中在TA2纯钛表面制备出较厚的氧化膜，利用纳米压入法测定了膜的硬度和弹性膜量，并探讨了微弧放电对氧化膜相组成和性能的影响。研究结果表明：膜的显微硬度和弹性模量分布有相似的变化规律，从膜表层到膜内部，硬度和弹性模量逐渐增加，并在内层膜达到最大值，分别为9.78GPa和176GPa，比钛基体高的多；膜不同浓度处TiO2金红石和TiAl2O5相的相对含量变化决定了硬度和弹性模量的分布。     

负脉冲对铝合金微弧氧化膜耐蚀性影响的研究

利用自行研制的100kW微弧氧化设备对LY12铝合金进行微弧氧化表面处理.采用IM6e电化学工作站测试了负脉冲个数分别为0,2,4,8时,微弧氧化LY12铝合金在5%NaCl溶液中的极化曲线,并对极化曲线的塔费尔斜率分析.研究表明,微弧氧化30 min后,陶瓷层厚度由不加负脉冲时的56μm减小到施加8个负脉冲时的31μm.随负脉冲个数增多,陶瓷层的生长时间变短,溶解时间变长,陶瓷层厚度减薄.加载负脉冲可使LY12铝合金微弧氧化陶瓷层的腐蚀电流降为原来的1/10,耐蚀性大幅度增加.负脉冲为4个时制备陶瓷层的腐蚀电流最小,仅为10.3μA,腐蚀速度最低,耐蚀性最好.     

电源频率对铸铝合金微弧氧化陶瓷层的影响

研究了微弧氧化处理中电源频率对铸铝合金微弧氧化陶瓷层的影响.发现频率也是影响微弧氧化陶瓷层厚度及表面粗糙度的因素之一.试验结果表明:陶瓷层厚度及表面粗糙度均是先随频率的升高而增加,而后又随频率升高而减小.在微弧氧化后期在增加电源频率的同时,适当降低占空比,可以获得表面质量好并具有一定厚度的陶瓷层.     

纯钛微弧氧化膜的性能评价

采用微弧氧化-碱热处理复合的方法,在纯钛表面制备出较大表面积且成分单一的TiO2陶瓷膜,并在模拟体液中对膜层的生物活性予以评价。结果表明,纯钛微弧氧化膜层主要由锐钛矿型的TiO2构成,其表面孔径均匀,孔隙率达到12%;经碱热处理后,与模拟体液和去离子水的润湿角实验证明膜层具有较好的亲水性;碱热处理后的膜层置于模拟体液中培养14d后,膜层表面被生长出的类骨磷灰石完全覆盖,证明其具有良好的生物活性,且生长出的缺钙型磷灰石与人体自然骨成分相似。     

电压对钛表面微弧氧化陶瓷层特性的影响

为了提高钛表面的生物活性,利用微弧氧化技术在钛表面制备了含有钙磷的多孔二氧化钛陶瓷层。研究了施加电压对多孔微弧氧化层的平均孔径、表面粗糙度、相成分、钙磷含量以及Ca/P原子比的影响。结果表明,随着微弧氧化电压的升高,平均孔径、表面粗糙度、膜层中钙磷含量以及Ca/P原子比都逐渐增大,膜层的相成分由锐钛矿逐渐向金红石转变,并且膜层中逐渐有羟基磷灰石生成。     

处理时间对铝合金微弧氧化陶瓷膜特性的影响

为了研究恒定电流密度下铝合金微弧氧化陶瓷膜的特性随处理时间的变化规律,在工作电流密度设定为25 A/dm2时制备了处理时间分别为1、3、5、10、20、30 min的样品共6块,并采用光学显微镜、显微硬度计、表粗糙度测量仪和SEM等手段对氧化陶瓷膜的形成机理进行了研究.结果表明,陶瓷膜表面呈圆饼状结构,圆饼的中心存在一个放电通道;膜的厚度、表面粗糙度、圆饼和放电通道的直径随处理时间线性增加;陶瓷膜的显微硬度与处理时间密切相关.     

高频脉冲电镀制备Ni—Co／SiC复合镀层及性能研究

采用高频脉冲电源,在镍钴合金衬底上添加SiC,探索制备镍钴合金碳化硅镀层的最佳条件。较佳工艺条件为：频率80kHz,平均电流密度3A／dm^2,占空比0．24,温度为40摄氏度,添加剂为0．5g／L煮沸30min的十二烷基硫酸钠与1g／L糖精钠。通过SEM、XRD测试结果分析高频脉冲各条件对镀层性质的影响原因,研究了脉冲频率、占空比、电流密度、SiC及添加剂对镀层结构、耐腐蚀性的影响。相比相同条件下未添加SiC的镍钴合金镀层,高频脉冲镀层的孔隙率较低,表面致密均匀,耐腐蚀性较好,高频脉冲电镀Ni-Co／SiC合金镀层的耐腐蚀性随着频率的升高而显著增强。     

镁合金微等离子体氧化膜的特性

采用ｘ射线衍射（ＸＲＤ）、扫描电镜（ＳＥＭ）等方法初步研究了镁合金微等离子体氧化膜的相组成及形貌特征。结果表明，该技术能在镁合金表面生长一层厚度大于１００μｍ并与基体结合良好的氧化膜，提高了合金的耐蚀性。在ＮａＡｌＯ２溶液中对ＭＢ１５镁合金微等离子体氧化时，氧化膜由ＭｇＯ和ＭｇＡｌ２Ｏ４相组成。铝元素已扩散到膜内层，但膜表层存在铝元素富集区。     

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。     

TC4钛合金表面交流微弧氧化膜研究

在铝酸盐溶液中,采用交流微弧氧化方法在ＴＣ４钛合金表面制备出氧化物陶瓷膜．使用显微力学探针测定了膜的硬度和弹性模量分布,并探讨了微弧放电对氧化膜和钛合金基体组织、性能的影响．结果表明,钛合金表面经微弧氧化处理后,膜／金属界面附近钛合金基体显微组织保持不变,基体上也不存在硬化区．另外,来自溶液氧原子没有扩散进入未氧化的钛合金基体．氧化膜的显微硬度和弹性模量分布有相似的变化规律．从膜表层到膜内部,硬度和弹性模量逐渐增加．靠近钛／膜界面附近时达到最大值。分别为１３和２３０ＧＰａ膜不同深度处ＴｉＯ_２金红石和ＴｉＡｌ_２Ｏ_５尖晶石相的相对含量变化决定了硬度和弹性模量分布．     

铝合金微弧氧化陶瓷膜的性能研究

利用扫描电子显微镜SEM、透射电子显微镜TEM等手段分析了LY12铝合金微弧氧化膜的组织形貌,对氧化膜硬度、成膜合金的弯曲强度以及油润滑条件下氧化膜的摩擦学行为进行了研究.结果表明,微弧氧化膜的致密层由单晶和多晶的γ-Al2O3构成,晶粒大小可达几百纳米.氧化膜具有很好的韧性,其弹性恢复可达45%,远高于铝合金.随着氧化膜厚度的增加,成膜合金的弯曲强度逐渐升高,电流密度对弯曲强度的影响不大.在油浸泡条件下,氧化膜摩擦系数和磨损量较干摩擦条件下显著降低.     

铝合金微弧氧化陶瓷膜的相分布及其形成

用Ｘ射线衍射法研究了ＬＹ１２铝合金微弧氧化陶瓷膜中的相分布，并提出了其形成。结果表明：铝合金微弧经陶瓷膜主要由α－Ａｌ２Ｏ３，γ－Ａｌ２Ｏ３组成，从表层到里层，α相逐渐增加；表层主要由γ相组成，其含量基本上不随氧时间变化。     

LY12铝合金微等离子体氧化陶瓷膜的相分布及显微硬度分析

使用Ｘ射线衍射仪和显微硬度度计测定了ＬＹ１２铝合金微等离子体氧化陶瓷膜沿深度方向的相分布及显微硬度变化曲线。