工艺参数对铝合金微弧氧化膜层蛇纹石含量的影响

为探究工艺参数对铝合金微弧氧化膜层中蛇纹石含量的影响,采用微弧氧化技术,分别在双向恒压、单向恒压和单向恒流模式下,在添加蛇纹石微纳米颗粒的电解液中进行试验,在ZL109铝合金表面原位生长陶瓷层。采用SEM、EDS及XRD对膜层进行分析。结果表明:在单向恒压和单向恒流模式下制得的微弧氧化膜层的蛇纹石含量相比双向恒压模式分别提高了92%和113%;微弧氧化膜层中的蛇纹石含量随电流的增加而增加,随频率的增加而降低,随电解液中蛇纹石微纳米颗粒浓度的增加而增加;试验过程中试样与电解槽之间的电场产生的电泳效应,使得在电解液中呈电负性的蛇纹石微纳米颗粒移动到试样表面,在接触到试样表面熔融态的高温氧化物时,蛇纹石微纳米颗粒表面熔化而粘合在试样表面,经电解液冷却复合到了微弧氧化膜层中。     

电源占空比对TC4合金微弧氧化生物膜层性能影响

为了利用微弧氧化工艺在钛合金表面制备钙磷生物膜层,并确定该工艺电源占空比对膜层性能影响。研究了在恒电流和恒电压下,电源占空比对于膜层厚度、表面粗糙度和钙磷摩尔含量的影响规律。并利用SEM分析了不同占空比对于膜层表面形貌的影响。结果表明,恒压下随占空比增加,膜层厚度和表面粗糙度同时增加,膜层中钙磷含量增加;而恒流模式下,膜层厚度和表面粗糙度增长缓慢且呈先增加后减小趋势,膜层表面形貌、粗糙程度变化不大。故希望获得厚膜层应选择恒压模式,而恒流模式适于表面光滑膜层制备。     

铝合金表面蛇纹石复合微弧氧化膜层的制备及摩擦学性能

采用微弧氧化技术,在电解质溶液中添加蛇纹石微纳米颗粒,在ZL109铝合金表面原位生长陶瓷层。对未添加和添加蛇纹石微纳米颗粒制得的微弧氧化陶瓷膜层进行扫描电镜(SEM)、能谱(EDS)及X射线衍射(XRD)分析,并与铸铁试样进行摩擦磨损试验,探究蛇纹石微纳米颗粒对铝合金微弧氧化陶瓷膜层成分及摩擦学性能的影响。结果表明:在电解液中添加蛇纹石微纳米颗粒改变了微弧氧化陶瓷膜层的元素组成和相成分,在摩擦磨损试验中,微弧氧化膜层中的蛇纹石在摩擦能的作用下诱发了铸铁销表面的内氧化反应,在摩擦接触微区形成了Mg Si O3、Fe2O3及Fe3O4复合陶瓷表面自修复层,提高了铸铁销表面显微硬度,降低了摩擦磨损过程中的摩擦系数和铸铁销的磨损率。     

铝合金表面蛇纹石复合微弧氧化膜层的制备及摩擦学性能北大核心CSCD

采用微弧氧化技术,在电解质溶液中添加蛇纹石微纳米颗粒,在ZL109铝合金表面原位生长陶瓷层。对未添加和添加蛇纹石微纳米颗粒制得的微弧氧化陶瓷膜层进行扫描电镜(SEM)、能谱(EDS)及X射线衍射(XRD)分析,并与铸铁试样进行摩擦磨损试验,探究蛇纹石微纳米颗粒对铝合金微弧氧化陶瓷膜层成分及摩擦学性能的影响。结果表明:在电解液中添加蛇纹石微纳米颗粒改变了微弧氧化陶瓷膜层的元素组成和相成分,在摩擦磨损试验中,微弧氧化膜层中的蛇纹石在摩擦能的作用下诱发了铸铁销表面的内氧化反应,在摩擦接触微区形成了Mg Si O3、Fe2O3及Fe3O4复合陶瓷表面自修复层,提高了铸铁销表面显微硬度,降低了摩擦磨损过程中的摩擦系数和铸铁销的磨损率。     

氧化工艺对2060-T8铝锂合金氧化膜微观特性及粘结性能的影响

采用阳极氧化和微弧氧化技术在2060-T8铝锂合金上分别制备出阳极氧化膜和微弧氧化膜,研究不同氧化工艺中不同参数对膜层微观结构及粘结性能的影响。结果表明:2060-T8铝锂合金在硫酸溶液中进行恒电压阳极氧化,生成一层硬质阳极氧化膜,膜层较薄不足以完全覆盖基体合金表面沟痕。合金在硅酸盐电解液中进行先恒流再恒压的微弧氧化,制备出一层含有大量突起和直径3~7μm微孔的陶瓷膜,膜层呈红棕色,较厚,则能够完全覆盖基体表面沟痕。在硫酸浓度为10%的电解液中制得的阳极氧化膜表面粗糙度为0.441μm,阳极氧化膜中粘结强度最高可达23.2 MPa,较基体提高73%;在氧化时间为45 min时制得的微弧氧化膜表面粗糙度为0.458μm,微弧氧化膜中粘结强度最高可达28.2 MPa,较基体提高111%。     

恒流及恒压模式对TC4钛合金微弧氧化膜层性能的影响

为探讨微弧氧化恒压、恒流模式对微弧氧化膜层物相组成、微观结构、耐腐蚀性及单位能耗的影响,利用自制微弧氧化装置在乙酸钙-磷酸盐电解液体系中对TC4钛合金进行微弧氧化处理。采用X射线衍射仪、电化学工作站和扫描电镜等仪器对膜层进行结构表征。结果表明:两种操作模式得到的膜层主要由金红石、锐钛矿及钙磷化合物组成;膜层的耐腐蚀性、单位能耗随着频率的增加而增加;恒流微弧氧化膜层表面有分布均匀、孔径一致的三维连通孔洞,恒压氧化膜层表面孔洞分布不均,孔径不一致。     

铝合金微纳米蛇纹石改性微弧氧化陶瓷膜自修复性能

微弧氧化反应前,在电解液中加入蛇纹石微纳米颗粒的分散液,在铝合金表面制备出具有特殊功能、含蛇纹石微纳米颗粒的复合陶瓷层。结果表明:蛇纹石浓度在6 g/L时,陶瓷层厚度及表面硬度最佳。对普通微弧氧化陶瓷层与微纳米蛇纹石复合陶瓷层进行摩擦磨损试验,研究发现,复合陶瓷层摩擦因数降低,硬度升高且表面形貌光滑。对试件进行能谱分析,复合陶瓷层出现了Si、Mg等元素,且磨损试验后Si元素含量升高,由16.7%升高到28.5%。说明复合陶瓷层中的蛇纹石在摩擦磨损过程中起到了改善试样磨合过程的作用,对磨损后的表面进行了修复,填补缺陷,在表面形成了一层保护膜,起到了自修复的作用。     

恒流及恒压模式对TC4钛合金微弧氧化膜层结构性能的影响

为探讨微弧氧化恒压、恒流模式对微弧氧化膜层物相组成、微观结构、耐腐蚀性及单位能耗的影响,利用自制微弧氧化装置在乙酸钙-磷酸盐电解液体系中对TC4钛合金进行微弧氧化处理。采用X射线衍射仪、电化学工作站和扫描电镜等仪器对膜层进行结构表征。结果表明：两种操作模式得到的膜层主要由金红石、锐钛矿及钙磷化合物组成;膜层的耐腐蚀性、单位能耗随着频率的增加而增加;恒流微弧氧化膜层表面有分布均匀、孔径一致的三维连通孔洞,恒压氧化膜层表面孔洞分布不均,孔径不一致。     

Ti6Al4V微弧氧化TiO2/W复合膜的制备及摩擦学性能

目的提高Ti6Al4V合金的摩擦学性能。方法在硅酸盐-磷酸盐电解液中添加不同浓度的纳米W粉,利用微弧氧化技术在Ti6Al4V基体表面制备出氧化陶瓷膜。利用FE-SEM、EDS和XRD研究了在不同浓度W粉参与下的微弧氧化膜表截面微观形貌、元素分布及膜层相组成。通过旋转摩擦磨损试验评估了膜层的摩擦学性能。结果电解液中加入纳米W粉可以促进膜厚增长,尤其在含0.5～2 g/L纳米W粉时,膜厚呈近似线性增长;但W粉在膜层表面的附着会导致粗糙度的增大。在纳米W粉参与下,微弧氧化膜中除了锐钛矿、金红石和Al_2TiO_5相之外,W含量也随电解液中颗粒含量的增加而提高。在6 g/L纳米W粉复合下,微弧氧化膜的摩擦系数、比磨损率分别减小了约13.33%和3.53%。结论 W粉颗粒以机械啮合附着在氧化膜表面,部分颗粒随熔融氧化物包裹进入膜层并发现熔化迹象。W粉含量为6 g/L时,制备的氧化膜表面质量有所改善,即微孔和裂纹等有所减少,耐磨性较佳,摩擦系数和比磨损率较不含W粉的膜层均有所减小。     

电流密度对6061铝合金微弧氧化陶瓷层的影响

采用恒流控制模式在Na2SiO3电解液体系下制得6061铝合金微弧氧化膜,研究了电流密度对微弧氧化陶瓷膜结构和性能的影响。为了提高膜层性能采用了一种新的电流模式,并与恒流条件下的陶瓷层显微结构和耐腐蚀性进行了比较。结果表明,随着电流密度的不断增大,陶瓷膜的厚度、表面粗糙度也随之增大,耐腐蚀性能逐渐降低,硬度则呈现先增大后减小的趋势,膜层主要由α-Al2O3和γ-Al2O3组成,采用新的电流模式得到的陶瓷膜显微裂纹明显减少,耐腐蚀性明显提高。     

TiN颗粒对镁合金微弧氧化过程及膜层性能的影响

目的分析Ti N颗粒在镁合金微弧氧化过程中的作用,并研究其在膜层中对镁合金硬度、耐磨和耐蚀等性能的影响。方法通过在微弧氧化电解液中添加2.7μm Ti N颗粒,并使其充分分散于电解液中,使电解液中Ti N颗粒的质量浓度分别为0、2、4、6 g/L,并控制其他实验参数(如电流密度、频率、占空比和氧化时间)一样的情况下进行实验,通过电子显微镜、涂层厚度测厚仪、显微维氏硬度计、X射线衍射和电化学工作站,分别从膜层的表面形貌、厚度、硬度、相组成及耐蚀性等方面,研究了Ti N颗粒对镁合金微弧氧化膜层性能的影响。结果在微弧氧化电解液中添加Ti N颗粒后,相同电化学参数下制得的微弧氧化膜层变得致密,厚度、硬度有所增加,氧化膜层主要由Mg、MgO、Mg2Zr5O12、Ti N组成。极化曲线显示,加入Ti N颗粒,制备的微弧氧化膜层比未加入Ti N颗粒制得的膜层的腐蚀电流下降了2个数量级。阻抗图谱表明,电阻值增加了1个数量级。结论 Ti N颗粒能够随镁合金的微弧氧化过程进入制得的氧化膜层中,并且能够增加膜层厚度和硬度,使膜层的耐磨、耐蚀性得到提高。     

纳米BN对1060铝微孤氧化膜层性能的影响

目的探究微弧氧化电解液中纳米氮化硼(BN)浓度对铝微弧氧化陶瓷层组织和性能的影响。方法在硅酸盐体系电解液中加入1~5 g/L不同浓度的纳米BN,制备纳米BN复合微弧氧化层。利用扫描电镜、能谱仪和X射线衍射仪,分别表征纳米BN复合微弧氧化层的微观组织、元素分布及物相组成。采用涂层测厚仪、粗糙度仪、显微硬度计、摩擦磨损试验机等手段,研究纳米BN对1060纯铝微弧氧化膜层的厚度、粗糙度、显微硬度、摩擦学性能的影响。结果在微弧氧化BN复合膜的表层有弥散分布的BN颗粒,当电解液中添加3 g/L的纳米BN时,制备的微弧氧化层的性能最好,其表面的孔洞数量最少且孔径最小,膜层表面更加致密,其厚度可达到(93.8±1.9)μm,硬度达到(942±51)HV,粗糙度Ra降低为(3.66±0.14)μm,摩擦系数降低为0.55,磨损体积比未添加BN的膜层减少了1.18×10-2 mm3,并且磨痕平整光滑,裂纹较少。结论硅酸盐电解液中加入纳米BN能够改善1060纯铝微弧氧化膜层的综合性能。     

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。     

镁合金微弧氧化过程中电源模式对颗粒掺杂的影响

目的采用含颗粒电解液是目前最常用制备具有更佳性能微弧氧化膜层的方法之一,主要研究微弧氧化过程中颗粒掺杂与电源模式的关系。方法在Y2O3颗粒质量浓度为0~10 g/L的电解液中,分别以单极脉冲和双极脉冲电源模式制备一系列微弧氧化膜层,并从表面形貌、表面元素组成、截面形貌及耐蚀性能等方面对膜层进行综合评价。结果分散在电解液中的颗粒带有负电荷,在微弧氧化过程中发生电泳现象。在单极脉冲电源模式下,颗粒受正电吸引而发生定向迁移,在试样附近聚集并且吸附至表面,从而参与下一步的微弧氧化膜层形成过程。随着电解液中颗粒浓度的提高,分散在微弧氧化膜层表面的Y2O3颗粒数量增多,膜层表面的Y元素含量增加,膜层变得致密,耐蚀性能因而提高。在双极脉冲电源作用下,由于电场的交替变化,颗粒难以聚集在试样周围,颗粒的掺杂只能通过随机熔融包覆进行,因而参与到微弧氧化过程中的颗粒数量较少。结论颗粒掺杂受电场力影响,在单极脉冲模式下,颗粒的掺杂浓度对膜层的性能影响明显;在双极脉冲电源模式下,负向电流的引入不利于颗粒掺杂至氧化膜层,颗粒的掺杂浓度对膜层的性能影响不明显。     

溶液钙浓度和微弧氧化频率对微弧氧化膜层形貌和组成的影响

Ti6A14V合金在不同钙磷浓度的电解液中和不同微弧氧化频率下进行微弧氧化制得氧化膜.采用SEM观察微弧氧化膜微观形貌,使用EDS、XRD分析膜层成分和相组成.结果表明:电解液中钙磷元素浓度直接影响制得氧化膜层中的钙磷元素含量与Ca/P比,且随电解液中Ca元素浓度增加而增加;当频率降低时,氧化膜表面孔洞直径变大且氧化膜中Ca元素含量与Ca/P比都升高;而氧化膜中P元素随频率降低而降低.     

钛表面恒流微弧氧化及其能量规律

采用微弧氧化方法制备出纯钛表面多孔状的二氧化钛膜层,借助于SEM和XRD研究了恒流微弧氧化参数对钛表面的影响,探讨了恒压与恒流两种微弧氧化方式下的不同能量规律.结果表明:恒流模式下,处理时间长、处理电流大和终止电压高的试样,表面微孔大、金红石含量高而且后续水热处理获得的羟基磷灰石衍射峰较强.恒流终止电压450 V处理时的微弧氧化反应能量明显小于恒压450 V处理的反应能量,从而造成两种模式处理的钛表面形貌和结陶差别较大.恒流模式要获得与恒压相当的处理效果必须延长处理时间或者提高处理电流,使终止电压升高.两种工作模式中各个参数对处理效果的影响,实质上是相同的.能够促进反应进行的参数设置,都能促使钛表面水热处理后碍到较多的羟基磷灰石,进而更好地改善材料的生物活性.     

MoS2对2Al2铝合金表面微弧氧化膜层组织和性能的影响

为了提高海洋工业用2A12铝合金的耐腐蚀性能,采用微弧氧化技术在2Al2铝合金表面制备微弧氧化膜层。研究了电解液中MoS_2纳米颗粒的浓度对微弧氧化膜层的结构和性能的影响。研究结果表明:电解液中MoS_2纳米颗粒的浓度对微弧氧化膜层的制备有显著的影响。当MoS_2纳米颗粒的浓度为2.0 g/L时,膜层的表面致密且光滑,膜层的厚度最大;与未添加MoS_2颗粒相比,MoS_2纳米颗粒的掺入显著提高了MAO膜层的耐磨性;此外,电解液中添加2.0 g/L MoS_2纳米颗粒,获得的MAO膜层的耐腐蚀性能最佳。     

有机太阳能电池金属电极表面改性研究

将纳米TiO2颗粒作为改性剂加入碱性铝酸盐电解液中,对太阳能电池金属电极材料进行表面微弧氧化改性,研究了不同含量TiO2颗粒对微弧氧化膜层组织与性能的影响。结果表明,随着电解液中TiO2含量的增加,微弧氧化膜层厚度从19.2μm提高到24.7μm。电解液中TiO2含量的增加可以减少膜层中的显微缺陷,提高膜层致密性。改性处理后膜层的主要物相为MgAl2O4、MgO和金红石型TiO2。     

钛合金微弧氧化生物膜制备与性能研究

综合国内外钛合金微弧氧化生物膜制备的方法,主要阐述了电参数与电解液对钛合金微弧氧化生物膜结构以及性能的影响机制.脉冲电源下,电流对膜层的制备具有良好的调整作用,且得到的膜层厚度显著增大.膜层厚度随氧化电压的升高而增加时,膜层表面颜色与腐蚀电位也发生变化.增加脉宽,降低频率时,单脉冲放电能量随之增加,微弧氧化成膜速率显著加快.不同体系电解液制备的膜层表面粗糙度、微孔结构等存在差异.在电解液中引入银、锌、铜离子能有效改善植入物涂层表面细菌黏附引起的异物炎症问题,增强其抗菌作用.基于目前钛合金微弧氧化的研究进展,展望了该研究方向,对钛合金植入物在临床医学应用发展中具有积极的促进作用.     

锆溶胶对铝合金微弧氧化过程的影响

在原位锆溶胶和外加锆溶胶的磷酸盐电解液体系中,采用恒流模式对铝合金进行微弧氧化,通过分析氧化过程中电压和电解液参数的变化、氧化膜生长规律以及膜层表面形貌结构,研究锆溶胶对铝合金微弧氧化成膜过程的影响。结果表明,原位锆溶胶电解液氧化过程中pH值降低及电导率增加幅度较小,起弧电压、电解液温度较低,膜层生长速率较快,其厚度增长速率约为2.9μm/min。原位锆溶胶电解液制备的膜层表面呈多孔网状结构,内外膜层结合紧密,膜层较厚,可达85μm;外加锆溶胶电解液生成膜层表面有火山状沉积物,膜层疏松;微弧氧化膜主要由γ-Al2O3和t-ZrO2相组成。