镁合金微弧氧化陶瓷层表面的电泳成膜机理

研究镁合金微弧氧化(PEO)陶瓷层表面的电泳成膜机理;分析工艺参数对复合膜层耐蚀性的影响.采用扫描电镜、示波器和盐雾试验机等分别研究复合膜层的表面和截面形貌、电泳过程中电流变化规律及腐蚀防护性能.结果表明:在电泳成膜过程中,微弧氧化陶瓷层微孔处被击穿,电泳回路产生电流,电泳漆带电粒子先在微孔处沉积,然后向周围移动并沉积,当电流降为0时,电泳过程结束.随着陶瓷层厚度和粗糙度的增加,陶瓷层被击穿时间延长,电泳漆粒子沉积时间缩短.微弧氧化陶瓷层的腐蚀速率是微弧氧化/电泳涂装复合膜层的6.286倍,说明镁合金微弧氧化陶瓷层经电泳处理后,其耐蚀性得到了显著的增强.     

铸态铝硅合金在磷酸盐电解液中表面陶瓷化行为及结构特征

采用等离子体电解氧化技术在铝硅合金表面制备了陶瓷层,电解液为磷酸盐系列.利用轮廓仪、SEM和XRD对陶瓷层的粗糙度、形貌和相组成进行了研究.结果表明,PEO处理过程可分为4个典型阶段.随处理时间延长,陶瓷层的厚度近似线性增长,表面缺陷增大增多,粗糙度显著增加,达到9.5 μm.PEO处理初期只生成γ- Al2O3,一定时间后α-Al2O3出现,其相对含量逐渐增多.     

AZ31镁合金疏水性TiO_2陶瓷涂层的制备及其性能研究

镁合金由于易腐蚀限制了其应用领域。通过等离子体电解氧化(PEO)技术在镁合金表面制备TiO_2陶瓷涂层,从而提高镁合金的耐腐蚀性。对PEO过程放电特性及等离子体场活性物种成分进行分析。利用XPS、XRD、SEM、Tafel等方法分别研究了TiO_2陶瓷涂层的元素分布、组成、表面形貌及耐腐蚀性能等,并对PEO涂层的表面接触角进行测试。结果表明:制得的防腐涂层为锐钛矿Ti O2陶瓷涂层,涂层耐腐蚀电流提高了7个数量级,涂层表面接触角为112.4°,呈现疏水特性,这更有利于提升镁合金的耐腐蚀性。     

Mg-9Gd-3Y镁合金PEO工艺制备复相陶瓷层电化学腐蚀行为

采用等离子体电解氧化(PEO)工艺在Mg-9Gd-3Y镁合金表面制备了复相陶瓷层。通过微观结构分析及电化学测试技术研究了PEO陶瓷层的微观组织及腐蚀行为。结果表明,偏铝酸盐体系中PEO法制备的陶瓷涂层主要由MgO和MgAl2O4相组成,还有少量MgF2相,其中MgAl2O4尖晶石相约占陶瓷层的19.87%,且由非贯通的等离子体放电微孔与喷射沉积复相氧化物组成。浸泡初期,PEO陶瓷层表现出较好的耐蚀性;浸泡后期,陶瓷层腐蚀电流密度Icorr逐渐增大,陶瓷层电阻Rct快速减小,144 h后陶瓷层的保护能力迅速下降,且陶瓷层表面出现点蚀及裂纹萌生;浸泡过程中,交流阻抗谱由浸泡0~72 h的两个容抗弧转变为浸泡144~300 h的单容抗弧和感抗弧组成,表明腐蚀介质已渗透整个陶瓷层,并萌生点蚀。腐蚀产物主要由Mg(OH)2相组成。陶瓷层的腐蚀主要由等离子体放电微孔开始,逐渐向四周蔓延并形成放射状裂纹而加速腐蚀。     

LY12铝合金微弧氧化膜层的形成与生长机制

在硅酸钠电解液中利用交流脉冲微弧氧化电源对LY12铝合金进行表面处理,研究微弧氧化初期成膜和后期生长膜层的微观结构差异,探讨铝合金微弧氧化陶瓷层的形成与生长机制。结果表明:初期成膜过程中发生电化学沉积反应,形成电解液中溶质元素的氧化物,增大铝合金表面的阻抗值;后期生长过程中,基体铝与OH-放电所产生的活性氧发生化合反应,形成Al2O3陶瓷层,溶质元素消耗极少;铝合金样品表面获取的预制备膜重新参与陶瓷层的生长,可明显缩短微弧氧化起弧时间、降低起弧电压,同时提升击穿电压的稳定值。     

钽表面微弧氧化陶瓷层的抗氧化性能

通过微弧氧化技术在钽金属表面制备陶瓷层,并采用SEM观察了陶瓷层的表面形貌,采用增重法对陶瓷层的抗氧化性能进行研究,探讨了放电电压、放电频率、氧化时间对陶瓷层抗氧化性能的影响。结果表明,对钽金属表面进行微弧氧化处理,可以显著提高钽金属的高温抗氧化性能,对高温抗氧化性影响最大的两个原因是微弧氧化陶瓷层中铝元素的含量和致密性。在电压400V、1 000Hz、20min时陶瓷层的高温抗氧化性最好。     

Al-12.5％Si合金表面ZrO2溶胶改性PEO陶瓷层的形成机制

采用ZrO_2溶胶改性的等离子体电解氧化(PEO)技术在Al-12.5%Si合金表面制备Al_2O_3-ZrO_2陶瓷层,研究ZrO_2溶胶对PEO陶瓷层形成机制的影响。采用扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)、X射线衍射仪(XRD)、红外光谱仪(FTIR)和激光粒度仪等研究了ZrO_2溶胶的微观组织结构、粒径及荷电性以及陶瓷层的微观形貌、成分及物相。结果表明:荷负电的ZrO_2溶胶粒径为50～60 nm,烧结后以四方相t-ZrO_2存在,含有少量m-ZrO_2。ZrO_2溶胶改性的PEO涂层较未改性的涂层均匀、致密,并且生长速率提高。由于ZrO_2溶胶吸附在基体表面形成凝胶层,凝胶层的高电阻使PEO初期更易产生火花放电,促进了Al_2O_3膜的形成。ZrO_2溶胶改性的PEO涂层由Al_2O_3、c-ZrO_2、t-ZrO_2和少量的SiO_2组成,而溶胶改性前SiO_2的含量较高。ZrO_2凝胶颗粒在等离子体放电产生的高温下进入放电通道,与电化学反应形成的Al_2O_3烧结形成Al_2O_3-ZrO_2复合陶瓷层。     

铝基体上等离子体电解氧化陶瓷涂层的冲蚀性能

采用气流喷砂式冲蚀试验机,对铝合金基体的等离子体电解氧化(PEO)陶瓷层进行冲蚀性能研究。利用扫描电子显微镜及精密天平,检测了PEO陶瓷层的表面冲蚀形貌及冲蚀磨损量,比较分析了粒子速度、入射角度对冲蚀磨损率及冲蚀形貌的影响规律。结果表明,PEO陶瓷涂层在受冲蚀时表面裂纹萌生扩展导致材料破碎成细块脱落,属于典型的脆性材料冲蚀行为;PEO陶瓷涂层冲蚀磨损率随入射角度的减小逐渐降低,对低角冲蚀表现良好的抗冲蚀能力;粒子速度对PEO陶瓷层冲蚀磨损率的影响非常明显,其速度指数为2.7。     

钽表面微弧氧化陶瓷层的制备及耐磨性能研究

目的研究不同电压、电流和氧化时间下,钽表面微弧氧化陶瓷层的生长机理与耐磨性能的变化。方法通过微弧氧化技术在钽金属表面制备陶瓷层,并采用扫描电子显微镜观察陶瓷层的表面形貌,采用摩擦磨损试验仪对陶瓷层的摩擦学性能进行研究,探讨放电电压、放电频率、氧化时间对陶瓷层摩擦系数的影响。结果在电压400 V、频率1000 Hz、氧化时间20 min条件下获得的陶瓷层表面质量最好;在电压350 V,频率1000 Hz,氧化时间10 min条件下获得的陶瓷层耐摩擦性能最好。结论对钽金属表面进行微弧氧化处理,可以显著降低钽金属表面的摩擦系数,提高耐磨性能。     

等离子体电解氧化弧光放电的瞬态测定及温度场模拟

为描述等离子体电解氧化(PEO)过程中单个弧光放电通道内部及周围温度场分布,构建圆柱形放电通道模型.采用高速摄像机和概率统计方法,测定铝合金PEO膜层生长典型阶段弧光放电的弧斑密度及通道尺寸等特征参数:通过计算单个弧光的延迟寿命(140 μs)以及能量,获得模型参数.采用Ansys软件模拟单个弧光放电通道内部及周围温度场分布,计算得出弧光通道中心温度超过2×104K,从传热学角度解释了PEO陶瓷层中γ-Al2O3和α-Al2O3的生成过程以及陶瓷层微结构的形成原因.