Na2SiO3电解液体系下正负向电压对Ti6Al4V合金微弧氧化膜层特性的影响

采用Na2SiO3电解液体系,在不同的正、负向电压条件下对Ti6Al4V合金进行微弧氧化.利用测厚仪、SEM、XRD等手段分析微弧氧化膜厚度、表面形貌、相组成,研究正、负向电压对氧化膜层特性的影响规律.试验结果表明,负向电压恒定在80V时,随着正向电压由350V增加到400V,氧化膜厚度由48μm增加至94μm;固定正向电压为380V,负向电压由50V增加至90V,氧化膜厚度先增加,后减小;正、负向在380V/80V时获得的氧化膜致密且与基体结合良好;正向电压增加,有利于得到更多的锐钛矿相TiO2;增加负向电压,有利于得到更多的金红石相TiO2.     

外电阻对纯钛微弧氧化膜特性的影响

在Na2SiO3-Na3PO4溶液中,研究了恒定电压下通电回路中有、无外电阻对纯钛微弧氧化膜特性的影响。结果表明,MAO膜的生长特性、相组成、表面形貌和处理后样品的耐腐蚀能力受MAO过程中外电阻的影响较大。无外电阻时制备的氧化膜相组成和表面形貌与处理电压U密切相关,当U<450 V时,氧化膜由锐钛矿相TiO2组成,当U≥450 V时,氧化膜由锐钛矿相和金红石相TiO2组成。而有外电阻时制备的氧化膜相组成和表面形貌与U的关系不大, 膜层由锐钛矿相TiO2组成,膜表面的微孔尺寸更小、其分布也更均匀;在30%硫酸溶液中的耐腐蚀测试表明,有外电阻时制备的样品比无外电阻时制备的样品其耐腐蚀性能平均高出40%     

梯度多孔Ti的微弧氧化研究

在硫酸电解液中对致密Ti和梯度多孔Ti样品进行微弧氧化研究。分析了孔隙特性、电流密度和电解液组成对微弧氧化过程中起始电压、击穿电压、起弧时间、氧化膜形貌和厚度的影响,并测量了微弧氧化膜的物相组成。结果表明:与致密Ti样品相比,梯度多孔Ti样品的起始电压和击穿电压提高、起弧时间延长,氧化膜层厚度增加。随着电流密度的增加,梯度多孔Ti微弧氧化反应剧烈,表面膜层的微孔直径增大,孔洞变小,膜层表面粗糙度增加,膜层变厚。当在硫酸电解液中加入少量硝酸镧后,微弧氧化起始电压和击穿电压提高、起弧时间延长,表面氧化膜的平均孔径从200nm增加到2μm左右,膜层厚度从27.6μm增加到35.6μm,膜层表面粗糙度增加。XRD分析表明,微弧氧化膜主要由Ti、锐钛矿TiO2和金红石TiO2相组成,其中以锐钛矿TiO2为主。     

氧化时间对Ti-6Al-4V微弧氧化膜结构与性能的影响

在Na3PO4电解液中于恒流条件下对Ti-6Al-4V合金进行了微弧氧化处理,考察了氧化时间对微弧氧化膜表面形貌、生长速率、表面硬度和相组成的影响,并对不同氧化时间所得微弧氧化膜的摩擦学性能和耐蚀性能进行了表征.研究结果表明:随着氧化时间的延长,氧化膜表面微孔孔径逐渐增大,微孔数量逐渐减少,氧化膜生长速率逐渐减小,氧化膜的厚度逐渐增加,平均表面硬度呈先增大后减小的趋势;微弧氧化膜主要由金红石TiO2和锐钛矿TiO2相组成,随着氧化时间的延长,金红石相所占比例逐渐增大;氧化时间的长短对微弧氧化膜的摩擦系数影响不大,但对其磨损寿命有着显著影响,延长氧化时间可大大提高微弧氧化膜的磨损寿命,且随着氧化时间的延长,所得微弧氧化膜的腐蚀电位逐渐增大,腐蚀电流先减小后增大.     

电流密度对5083铝合金微弧氧化过程与电化学腐蚀性能的影响

在含有磷酸钠和钼酸钠的电解液中采用恒流模式对5083铝合金进行微弧氧化。研究了电流密度对氧化电压、膜层生长速率的影响;采用扫描电镜和能谱对氧化膜的表面形貌和成分进行了分析;采用电化学极化曲线测试了氧化膜的耐腐蚀性能。结果表明:在恒电流微弧氧化过程中,氧化电压出现直线快速增长和平稳增长两个阶段,且随着电流密度的增加电压逐渐增大;随着电流密度的增大,氧化膜厚度增加,其表面微弧放电产生的微孔数量逐渐减少,而"火山堆积"状形貌特征越来越明显,电流密度过大氧化膜出现局部剥落,其对氧化膜成分影响不明显;微弧氧化陶瓷膜提高了铝合金基体的耐腐蚀性能,当电流密度为7.5 A/dm2时,微弧氧化膜的自腐蚀电流为1.9×10-8A/cm2,比铝合金基体降低了1个数量级,表现出良好的耐腐蚀性能。     

铝合金表面微弧氧化工艺条件的研究

为了研究了起弧电压、电流密度和氧化时间等参数对铝合金陶瓷膜性能的影响.以LY12铝合金为试验材料,采用MAO240/750微弧氧化设备、TT260测厚仪和AMARY-1000B扫描电子显微镜.结果表明:起弧电压随着Na2SiO3浓度的增加而降低;在相同氧化时间内,随着电流密度的增加,陶瓷膜的厚度也显著地增加,陶瓷膜的致密层的显微硬度也在逐渐地增加,但不是呈线性增加的;在相同电流密度条件下,随着时间的增加,膜层厚度和致密层硬度非线性增加,但致密层所占比例却减小.得出结论:电流密度应该选择在5～20A/dm2的范围内,微弧氧化时间控制在3h以内时比较适宜.     

电流密度对ZA43微弧氧化膜的影响

研究了不同电流密度对ZA43微弧氧化膜层的表面形貌、膜厚、硬度以及膜的组成相的影响等问题。结果表明:随着电流密度的增大,膜层表面的孔洞尺寸变大;氧化膜厚度逐渐增大,但是增加的速度变得缓慢;膜层硬度在一定电流密度范围内增加,最终趋于稳定;膜层主要相成分为α-Al2O3和γ-Al2O3,增加了ZA43高铝锌基合金的表面硬度,耐磨性和耐腐蚀性能。     

TiAl合金微弧氧化膜的制备及抗氧化性能研究

利用微弧氧化的方法在γ-TiAl合金上制备陶瓷膜,探讨了氧化过程中电流密度与成膜速度的关系。利用扫描电镜研究了氧化膜的表面形态和截面结构,结果表明,氧化膜由三层组成,且氧化膜与基体间有良好的冶金结合;物相分析发现氧化膜中含有金红石、Al2TiO5和SiO2非晶成分,并且物相组成和分布与成膜时间及膜的深度无关;氧化膜的硬度随着氧化时间的增加而增加,极大值出现在距离膜基交界面约10μm附近的氧化膜中。1100℃下的高温氧化实验发现微弧氧化处理后样品的氧化速度只有原始基体材料的1／3,微弧氧化处理后提高了TiAl合金的抗氧化性。     

钛合金微弧氧化生物活性陶瓷膜润湿性及耐腐蚀性能研究

通过微弧氧化技术(MAO)在Ti6Al4V合金表面获得了富含Ca、P的生物陶瓷膜,对陶瓷膜的物相组成、微观形貌及其在Hank's模拟体液中的阳极极化行为进行了研究,分析了不同微弧氧化电压对陶瓷膜润湿性能及耐腐蚀性能的影响.结果表明,所制备的陶瓷膜表面粗糙多孔,主要由锐钛矿、金红石以及少量羟基磷灰石和无定形相组成.随着微弧氧化电压升高陶瓷膜中的金红石和羟基磷灰石的含量增加,陶瓷膜中微孔数量减少,但尺寸增加,孔隙率变化不明显.微弧氧化膜的接触角随微弧氧化电压的升高不断减小,说明润湿性能逐渐改善,陶瓷膜的粗糙度和物相是主要影响因素.微弧氧化膜使合金在模拟体液中发生阳极电阻极化,氧化电压越高耐腐蚀性能越好.     

Na2WO4含量对镁合金微弧氧化膜层颜色和耐蚀性的影响

目的 研究电解液中的Na2WO4含量对AZ31B镁合金微弧氧化膜层的形成过程、颜色、微观结构、耐蚀性能的影响。方法 通过添加不同含量的NH4VO3和Na2WO4的碱性铝酸盐电解液体系,在AZ31B镁合金表面制备黑色的微弧氧化膜层。采用SEM、EDS分析加入不同含量的Na2WO4后膜层表面的微观形貌及元素组成,采用XRD分析物相组成,通过电化学实验表征膜层的耐腐蚀性能。结果 随着Na2WO4含量的增加,微弧氧化过程中的起弧电压下降,膜层的致密性提高,厚度呈先增加后减小的趋势。当Na2WO4的质量浓度为0.5 g/L时,膜层的厚度最大,且此时膜层表面微孔分布均匀,色度最低,耐蚀性最好,自腐蚀电位为−0.138 V,自腐蚀电流密度为2.36×10⁻⁷ A/cm²,相较于基体降低了3个数量级。结论 增加Na2WO4含量会使微弧氧化成膜过程中的电弧发生变化,适当增加Na2WO4会提高膜层的厚度,降低膜层的CIE色度,使陶瓷膜层表面的微孔分布得更加均匀致密,从而提高膜层的耐蚀性能。当Na2WO4含量过高时,会使膜层的离子浓度升高,电阻增大,介电击穿电压上升,导致膜层表面被烧蚀,耐腐蚀性能降低。     

基于表面生物学改性的钛合金微弧氧化陶瓷层研究

采用微弧氧化法于（CH3COO）2Ca-CaC3H5（OH）2PO4溶液中制备了富含Ca、P成分的钛合金微弧氧化陶瓷层,研究了陶瓷层中的相结构、Ca和P的分布、电压与电流密度对Ca和P在膜层中分布的影响。结果表明,陶瓷层主要由金红石型和锐钛矿型TiO2及非晶相组成;沿膜层由表及里,Ca在膜层的含量分布呈现类似二次曲线递减趋势,P在膜层中的含量则大体均匀,但在膜基交界面迅速降为零。随着电压或电流密度的升高,膜层中Ca、P相对含量增大,Ca的增长速度远快于P,使得Ca、P的摩尔比随电压的升高而增大。     

Characterization of micro-arc ceramic coatings on Ti-2Al-2.5Zr alloy substrates

Titanium oxide coatings were synthesized on Ti-2Al-2.5Zr alloy substrates by micro-arc oxidation （MAO） technique. The surface features of the coatings were studied by scanning electron microscopy. The micro-arc discharge channels of the Ti-2Al-2.5Zr alloy decrease while the discharge channel size increases clearly with an increase in treating time. With an increase of the coating thickness the porous layer thickness increases apparently. Phase composition of the surface layers of the coatings was evaluated by X-ray diffraction and X-ray photoelectron spectroscopy. The results of XRD and XPS analysis show that the MAO coating mainly consists of anatase and rutile TiO2.     

Na2SiO3系溶液中Ti6A14V微弧氧化陶瓷膜的结构与力学性能

采用交流微弧氧化法于Na2SiO3-KOH-（NaPO3)6-NaAlO2溶液中在Ti6A14V表面形成了氧化物陶瓷膜。用扫描电镜和X射线衍射研究了陶瓷膜的组织形貌和相组成，用Nano IndenterXP系统研究膜层的力学特性。结果表明：氧化膜分为3层，即过渡层、致密层与疏松层。膜层主要由金红石相TiO2及少量锐钛矿相TiO2组成。膜层中致密层与基底的弹性回复分别为40.5%和14.9%，硬度分别为8.54GPa和5.5GPa，弹性模量分别为87.4GPa和150GPa，膜层表现出明显的陶瓷特征。     

铝合金微弧氧化过程的特性研究及机理分析

在硅酸钠和氢氧化钾电解液中利用微弧氧化方法,在2024铝合金上制备了陶瓷膜层.测定了膜层的厚度,考察了微弧氧化过程中放电参数及形成陶瓷膜速率的规律,用X射线衍射仪(XRD)观察分析了其成分及组成,对陶瓷膜的摩擦性能进行了研究,推断了在电极上发生的反应,对陶瓷膜的成膜机理进行了分析.结果表明,随着时间的进行,阴阳极电压逐步升高,开始时膜厚增加较快,以后逐渐变慢,膜层厚度随时间变化不是简单的线性关系.陶瓷膜内含有γ-Al2O3和α-Al2O3相,膜层内外两相含量差异较大,主要是由于冷却速率不同的原因.陶瓷层表面经历了一个熔融、凝固和冷却的过程.陶瓷层由内向外可以分为过渡层、致密层和疏松层,陶瓷膜与基体的结合非常牢固,属于冶金结合.溶液内的Si、K元素和基体内的合金元素Cu在陶瓷膜中都有存在,阴极成分Fe也存在于陶瓷膜中,放电通道中在高的能量密度下生成了Si-Al-O三重复杂化合物.     

Characterization of microarc oxidation coatings on pure titanium

The morphology, composition, and phase structure of the oxide coatings produced on the surface of pure titanium by alternating-current microarc discharge in aluminate solution were investigated by X-ray diffraction and scanning electron microscopy. The profiles of the hardness H and the elastic modulus E in the coatings were determined using a nanoindenta-tion method. The concentration distributions of Ti, Al, and O in the coating show that this coating over 30 μm thick contains two layers: an outer layer and an inner layer. The oxide coating is mainly composed of TiO2 rutile and Al2TiO5 compounds. During oxidation, the temperature in the microarc discharge channel was very high to make the local coating molten. From the surface to the interior of the coating, H and E increase gradually, and then reach maximum values of 9.78 GPa and 176 GPa respectively at a distance of 7μrn from the coating/titanium interface. They are also rather high near the interface.     

交流窄脉冲占空比调制对钛合金微弧氧化陶瓷涂层的影响

采用交流窄脉冲微弧氧化法于Na2SiO3-KOH-（NaPO3)6溶液中在Ti6A14V表面形成了陶瓷化涂层。用常压氧化方式(U=500V)，研究了正脉冲占空比对涂层生长速率、组织形貌和相组成的影响。为优化工艺，采用常流氧化方式(J=60mA／cm^2)，并提出了占空比分级调节制度。结果表明：常压方式下，随正脉冲占空比的增大，涂层的生长速率增加，涂层的表面逐渐变得粗糙。涂层主要由TiO2(锐钛矿相及金红石相)相组成，随占空比的增大，涂层中锐钛矿相TiO2的相对含量减小，金红石相TiO2的相对含量增加，并成为主晶相。正脉冲占空比为8％时可获得组织结构较致密且较厚的涂层。采用常流氧化方式，涂层的生长速率比常压方式明显增加，进而对占空比进行分级式调节可使涂层的表面结构得到改善。     

电流密度对镁合金微弧氧化膜层性能的影响

在电流密度分别为3、6、9、12 A/dm2时,用微弧氧化的方法在碱性电解液体系中制备了镁合金微弧氧化膜,考察了不同电流密度对生成的氧化膜层厚度、硬度的影响规律;用XRD分析了氧化膜层的相结构;并采用NaCl溶液浸泡试验和中性盐雾试验,考察了氧化膜的耐蚀性能。结果显示:随着电流密度的增大,膜层的厚度、硬度均呈增加的趋势;陶瓷层主要由MgO、Mg2SiO4和非晶相组成;得到的氧化膜层具有优良的耐蚀性能。     

Effects of additives on corrosion and wear resistance of micro-arc oxidation coatings on TiAl alloy

Ceramic coating was deposited on TiAl alloy substrate by micro-arc oxidation(MAO)in a silicate-aluminate electrolyte solution with additives including sodium citrate,graphite and sodium tungstate.The microstructures and compositions were analyzed by SEM,EDX and XRD.The corrosion and wear properties of the coatings were investigated by potentiodynamic polarization and ball-on-disc wear test,respectively.The results show that the MAO coatings consist of WO3,Ti2O3,graphite and Al2O3 besides Al2TiO5 and Al2SiO5.With additives in the electrolyte,the working voltage at the micro-arc discharge stage decreases,and the ceramic coating gets smoother and more compact.The corrosion current density of MAO coating is much lower than that of TiAl substrate.It can be reduced from 9.81×10-8A/cm 2to 3.02×10-10A/cm 2 .The MAO coatings composed of hard Al2O3,WO3 and Ti2O3 obviously improve the wear resistance of TiAl alloy.The wear rate is-3.27×10-7g/(N·m).     

Ti-6Al-2Zr-1Mo-3Nb合金微弧氧化陶瓷膜的结构与性能

利用微弧氧化技术,在Ti-6Al-2Zr-1Mo-3Nb合金表面制备陶瓷涂层。用扫描电镜和X射线衍射仪观察并分析陶瓷膜层的组织形貌和相结构,用电子万能材料试验机和数字万用表研究膜层的结合强度和绝缘性,并用MMS-1G高温高速销盘摩擦磨损试验机和YWX/Q-750盐雾试验机考察涂层的摩擦性能和耐腐蚀性能。结果表明:陶瓷层主要由金红石TiO2相和锐钛矿TiO2相构成,膜基结合强度达到30MPa以上,膜层绝缘性和耐腐蚀性良好,耐磨性得到明显改善,涂层的磨损机制表现为轻微的磨粒磨损与粘着磨损。     

Composition and structure of coatings on Ti-6Al-4V alloy by micro-plasma oxidation in NaAlO2 solution

Compound ceramic coatings on Ti-6Al-4V alloy were prepared for different time by pulsed bi-polar micro-plasma oxidation (MPO) in NaAlO2 solution. The phase composition was studied by XRD. And the electrochemical impedance spectra (EIS) of the coatings were measured to study the structure of the coatings, combined with the surface morphology. Using the proper EIS interpreting software, the "equivalent circuit" of the coatings was established, and meanwhile fitting values of equivalent element were obtained. The results show that the coating is composed of Al2 TiO5, α-Al2O3 and rutile TiO2, of which Al2 TiO5 is the main crystalline. Increasing the MPO time, the contents of Al2TiO5, rutile TiO2 and α-Al2O3 in the surface of the coating increase. And the EIS analysis and the surface morphology of the coatings illustrates the double-layer structure of the coatings, and the outer layer is loosen and the inner layer is compact. With the increase of the oxidizing time, the surface coarse degree of the coatings and the porosity of the outer layer of the coating are increased while the compactness of the inner layer of the coating is improved.