工艺因素对镁合金微弧氧化膜层性能的影响

本文通过对镁合金微弧氧化膜制备中电流密度、电压、脉冲频率、占空比、电解液配方、浓度、温度、电导率、氧化时间等的分析,表明电参数和非电参数都是影响微弧氧化膜层形成、组织结构和性能的重要因素.     

镁合金等离子体微弧氧化膜层研究

研究了镁合金AZ31在磷酸盐和硅酸盐两种不同的溶液体系下生成氧化膜的性质,比较了多种因素,特别是负电压对于生成氧化膜的影响;并且通过X射线衍射(XRD)等方式分别确定了两种不同溶液条件下氧化膜的成分.结果表明:较低的负电压有利于氧化膜的生长,延缓二次放电现象的发生.在我们得到的氧化膜中,最主要的成分为高温相的MgO,不同于以往条件下得到的普通相MgO氧化膜,能提高镁合金的一部分性能.     

镁合金微弧氧化膜层结构分析

对镁合金微弧氧化膜层结构进行分析测试,所采用的手段主要有X-ray、SEM、EDS和XPS.通过测试发现,膜层中的物相Mg、MgO、MgSiO3、MgAl2O4会随着膜层深度的不同有不同的分布.通过表面价态和结合能的分析,发现膜层中还含有少量的SiO2和Al2O3.并测试了一些含Mn或Cr的着色膜表面,发现样品表面不含有Mn或Cr元素,这些元素应该是通过表面层多孔结构进入到膜层较深处参与反应并分布在膜层深处.     

镁合金微弧氧化膜层形成过程探讨

对镁合金微弧氧化膜层的形成过程以及形成过程中的工艺影响因素做进一步的探讨，得出微弧氧化膜层的形成是一种亚单层生长模型，它是“成膜→击穿→熔化→烧结→再成膜……”的多次循环过程。并且微弧氧化先期形成的主要是致密层，疏松层则主要是在后期形成。还研究了成膜电压、电流、电解液体系等工艺参数与膜层生成的关系，发现电压越高，得到的膜层越厚，而电流在20A/dm^2的电流密度下生成的薄膜具有较好的质量和性能，还发现在硅酸盐体系中形成的膜层在质量还是性能方面优于铝酸盐和磷酸盐体系中形成的膜层。     

负向电压对镁合金微弧氧化膜层的影响

研究了负向电压对镁合金微弧氧化陶瓷膜层的表面形貌,厚度及相组成的影响,试验结果表明负向电压对膜层的质量影响很大,它能使膜层表面空隙率降低且光滑平整,并显著提高镁合金微弧氧化的膜层厚度,但同时负向电压的变化应控制在一定范围之内.经对微弧氧化试样的膜层进行SEM、XRD以及厚度的检测,分析了不同负向电压对镁合金微弧氧化膜层的影响,得到一组较为稳定的正负向电压参数,使得镁合金微弧氧化膜层的效果得到较好的提高.     

ZM5镁合金微弧氧化膜的生产规律

研究了ＺＭ５铸造镁合金微弧氧化膜的生长规律,初步分析了氧化膜生长机理。初始阶段,氧化膜向外生长速度大于向内生长速度,达到一定厚度后完全转向基体内部生长。氧化膜具有疏松层和致密层两层结构,致密层最终可占总膜厚的９０％     

镁合金微弧氧化黑色膜的制备工艺和结构

用微弧氧化的方法,通过两种电解液体系在AZ91D镁合金基体上获得颜色均匀、致密性好的黑色陶瓷层,研究了在这两种体系中,着色盐成分、浓度,以及氧化电压和处理时间对氧化陶瓷层的影响。结果表明：试样在两种电解液体系中皆能得到黑色陶瓷层,不同的基础电解液所需加的着色盐不同,在硅酸盐体系中以CuSO4为主要着色盐,在磷酸盐体系中以CoSO4为主要着色盐。着色盐浓度和氧化电压对膜层颜色影响较大,在一定范围内,随着氧化电压的上升,膜层颜色有所加深,而相同条件下氧化时间的改变对颜色变化影响较为缓和。通过比较,发现在磷酸盐体系中膜层表面质量最好。     

镁合金电动车轮毂微弧氧化膜层质量分析

利用扫描电镜的分析方法,研究了大面积镁合金电动车轮毂在硅酸盐电解液中陶瓷层的成膜机理以及微弧氧化工艺参数对膜层质量的影响,并对膜层质量进行耐腐蚀性能检测.生产实践表明,采用合理的微弧氧化工艺参数,镁合金电动车表面可以获得致密且坚硬的陶瓷层,对镁合金表面防腐起到关键作用     

镁合金微弧氧化膜层性能优化研究进展

镁合金是一类重要的工程材料,具有许多优良的物理、化学性能,在航空航天、交通运输、电子通信、生物医学和能源等领域具有广阔的应用前景。镁合金的应用受到其高化学活性的限制,需要进行表面处理,以避免腐蚀。在众多表面处理技术中,微弧氧化技术极大地改善了镁合金的综合性能。其中,工艺参数对膜层性能有着重要的影响。在分析微弧氧化膜层厚度、微观结构和相组成成因的基础上,结合国内外研究现状重点阐述了电解质、颗粒添加物、电参数（电流模式、电压、电流密度、占空比、频率和氧化时间）对膜层耐蚀性、耐磨性及生物学性能的影响,并由此引出调控导向性、陶瓷膜增韧、性能匹配优化及能源利用率等关键问题。此外,还探讨了研究者针对上述问题采取的解决方案,并分析了方案的合理性。最后,结合镁合金微弧氧化目前存在的问题对其未来发展进行了展望。     

镁合金微弧氧化陶瓷层的耐蚀性

通过NaCl中性盐雾腐蚀试验定性地分析镁合金微弧氧化陶瓷层的耐蚀性，初步研究了陶瓷层表面微观结构对其耐蚀性的影响。结果表明：镁合金微弧氧化陶瓷层的微观组织结构的结合方式和生长方式直接影响其耐蚀性，微弧氧化试样的耐蚀性与陶瓷的厚度有关，陶瓷层厚度的增加并不一定能使其耐蚀性提高。     

镁合金表面微弧氧化/自组装复合膜的耐蚀性能

目的 提高镁合金基体的耐蚀性能.方法 采用微弧氧化工艺对镁合金进行预处理,再通过自组装技术处理,在镁合金表面制备微弧氧化/十六烷基三甲氧基硅烷自组装复合膜层.通过SEM、EDS对复合膜的微观组织结构进行分析,并通过XPS、拉曼光谱分析了复合膜的表面成分,利用电化学阻抗谱、极化曲线、盐雾实验和浸泡实验检测了复合膜层的耐腐...     

镁合金微弧氧化的研究现状

结合国内外镁合金微弧氧化机理的研究成果,重点介绍了镁合金微弧氧化的生长机理,利用光发射谱识别等离子体放电过程中的反应元素,并计算等离子体温度。对镁合金微弧氧化功能膜以及增强相对镁基复合材料微弧氧化陶瓷膜耐蚀性的影响作了简要介绍。概述了在镁合金微弧氧化过程中,不同体系的电解液各自具有的优缺点,及对陶瓷膜结构和性能产生的重要影响。添加剂可以提高电解液的导电性和稳定性,减小陶瓷膜的孔隙率。详细阐述了合金元素、电源类型、电参数和后处理封孔技术对镁合金陶瓷膜结构、形貌及性能的影响。基于镁合金微弧氧化技术的研究现状,对镁合金微弧氧化技术的研究方向进行了展望。     

骨植入镁合金表面缓蚀剂覆载的微弧氧化/PLGA复合涂层的制备与表征

目的 在可降解镁合金表面制备缓蚀剂覆载的微弧氧化/聚乳酸-羟基乙酸(PLGA)复合涂层,提高其耐蚀性.方法 首先利用微弧氧化技术在镁合金表面制备出适合复合缓蚀剂涂层的微弧氧化(Micro-Arc Oxidation,MAO)涂层,之后在微弧氧化多孔涂层上浸涂PLGA-缓蚀剂涂层,得到复合涂层,缓蚀剂选择天然植物提取物姜黄素(Curcumin,Cur).利用SEM&EDS、FTIR和AFM等实验对涂层形貌、成分及结构进行分析,通过电化学测试、体外浸泡实验评价涂层的耐蚀性能.结果 FTIR结果表明Cur可成功覆载在涂层中,且不与PLGA发生反应.电化学测试和体外浸泡实验表明MAO/PLGA-Cur涂层能有效提高镁合金的耐蚀性.动电位极化曲线显示MAO/PLGA-Cur涂覆样品的腐蚀电流密度比基体下降了3个数量级,浸泡14 d的质量损失比基体下降62.04％,比未覆载的样品减少26.63％.结论 MAO时间为10 min为最合适复合缓蚀剂涂层的参数.Cur作为缓蚀剂的最佳添加量为0.12％,PLGA的最佳添加量为12％,最佳浸涂角度为0°.     

AZ31镁合金表面含纳米羟基磷灰石微弧氧化涂层的制备及性能研究

目的改善AZ31镁合金的耐腐蚀性能及生物活性。方法使用微弧氧化技术,分别在以六偏磷酸钠为主盐的电解液和以六偏磷酸钠为主盐、以纳米羟基磷灰石(HA)为添加剂的电解液中,在AZ31镁合金表面制备了微弧氧化涂层。通过扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)和X射线衍射仪(XRD)表征了涂层的微观形貌、元素特征和相组成。通过电化学方法和浸泡实验考察了涂层的耐蚀性。通过细胞实验评价了两种涂层的细胞相容性。结果电解液中的HA可以进入到微弧氧化涂层中,含HA的微弧氧化涂层较不含HA的更致密,且有封孔现象。电化学方法及浸泡实验结果表明,含HA的微弧氧化涂层的耐腐蚀性能更好。细胞表面粘附实验和细胞增殖实验也表明,经表面纳米HA微弧氧化处理后的AZ31镁合金生物相容性更好,且对MC3T3-E1细胞的增殖有促进作用。结论六偏磷酸钠电解液中添加纳米HA,可以在AZ31镁合金表面制备出含HA的微弧氧化涂层,且其耐腐蚀性能和生物活性均优于不含HA的微弧氧化膜。     

GZ91K镁合金含石墨微弧氧化膜层的耐蚀性能

目的通过在电解液中添加石墨,提高Mg-9Gd-1Zn-0.4Zr(GZ91K)镁合金微弧氧化膜层的耐蚀性能。方法通过微弧氧化法,在GZ91K镁合金表面制备含和不含石墨的微弧氧化膜层。利用扫描电镜(SEM)和能谱仪(EDS)、X射线衍射仪(XRD)、电化学工作站、浸泡实验等手段,研究膜层的形貌、成分、物相和耐蚀性能。结果含石墨膜层较不含石墨膜层更加致密,孔洞更加细小。含石墨膜层主要由Mg、O、C、Si、P、Gd等成分组成,相比不含石墨膜层,除了C以外,成分变化不大。含和不含石墨膜层的物相均主要由MgO和Mg_2SiO_4等组成。随着电解液中石墨浓度的增加,膜层的耐蚀性能相应提高。添加5g/L石墨制备的试样具有最佳的耐蚀性能,腐蚀电流密度仅为9.8×10~(–9) A/cm~2,相比未添加石墨试样的耐蚀性能提高了500倍。模拟体液浸泡实验显示,含石墨量越高的试样具有越低的析氢量,添加5 g/L石墨制备的试样析氢量最低。结论在0～5 g/L添加量范围内,石墨浓度越高,石墨颗粒越容易堵塞和切断膜层中的部分孔洞,并阻碍腐蚀性液体与基体接触,从而显著提高镁合金的耐蚀性能。     

氧化时间对AZ31B镁合金微弧氧化涂层结构及性能的影响

目的 探索氧化时间对AZ31B镁合金表面微弧氧化（MAO）涂层结构及性能的影响规律。方法 通过恒压MAO的方法在硅酸盐电解液体系中制备涂层,采用扫描电子显微镜（SEM）、Image-J图像分析法、测厚仪、表面粗糙度仪、摩擦磨损试验机、盐雾试验箱来研究涂层表面微观形貌、表面孔隙率、厚度、粗糙度、摩擦性能以及耐蚀性能。结果 涂层孔隙率随着氧化时间的延长而减小,氧化25 min所得涂层孔隙率最小,为5.404%。涂层厚度随时间的延长而增大,但是厚度增长速率减小,氧化5 min时涂层厚度为9 μm,而25 min时涂层厚度为10.4 μm。涂层粗糙度与摩擦系数随时间的增加而增大,磨损率随氧化时间的增加,呈现先增大后减小的趋势,氧化15 min所得样品磨损率最高,氧化5 min所得涂层耐蚀性最差,氧化25 min的涂层耐蚀性最好。结论 恒压条件下,氧化时间的延长可以有效地减小涂层表面孔隙率,增加涂层厚度,显著改善涂层的耐磨、耐蚀性能。     

微弧氧化增强镁合金钼酸盐转化膜层的制备

目的提高钼酸盐转化膜的耐腐蚀性能,制备微弧氧化增强的钼酸盐膜层。方法采用化学转化法和微弧氧化法在AZ91D镁合金表面制备钼酸盐转化膜、微弧氧化膜和微弧氧化增强的钼酸盐膜层,研究了膜层的电化学行为和腐蚀失重情况,利用SEM、EDS、XRD和激光共聚焦显微镜对膜层的表面形貌、元素组成、物相组成和粗糙度进行分析。结果 XRD分析表明,钼酸盐膜层经过微弧氧化处理后,所得膜层较微弧氧化膜层多出新相MoSi_2。钼酸盐转化膜层经过微弧氧化处理后,相比于微弧氧化膜层,表面变得平整光滑,孔洞微粒变小,粗糙度降低。钼酸盐转化膜经过微弧氧化处理后,在3.5%NaCl溶液中浸泡48 h,膜层失重最低。通过电化学测试,微弧氧化增强钼酸盐膜层的腐蚀电位较钼酸盐转化膜的腐蚀电位正移0.643 V,较微弧氧化膜的腐蚀电位正移0.419 V,腐蚀电流密度较钼酸盐转化膜降低了3个数量级,较微弧氧化膜降低了1个数量级。结论钼酸盐转化膜经过微弧氧化处理后,膜层的耐腐蚀性能优于钼酸盐转化膜和微弧氧化膜,使镁合金的应用前景有所提高。     

镁合金微弧氧化涂层的摩擦学性能研究

利用扫描电镜分析了AZ91D镁合金微弧氧化膜的组织形貌,对氧化膜硬度及摩擦学行为进行了研究。结果表明:微弧氧化膜能显著提高镁合金基体的硬度和抗磨性能,但其摩擦系数较镁合金基体高。涂层厚度对涂层的减摩性能影响较小,但对其抗磨性能影响较大,并存在提高抗磨性能的最佳涂层厚度。涂层的磨损机制主要是磨粒磨损和剥层磨损。     

预处理对压铸镁合金微弧氧化膜的影响

微弧氧化前,用打磨和喷砂两种方法对基材进行预处理,获得两种氧化膜试样,对比了这两种试样的形貌、化学组成及耐腐蚀性能,分析了预处理方法对微弧氧化电压值的影响。结果表明:打磨后微弧氧化的电压值高于喷砂后微弧氧化;微弧氧化膜的耐蚀性能较基体大幅度提高,打磨试样的耐蚀性能较喷砂试样提高了40%左右;喷砂试样的氧化膜表面整体保留了喷砂后粗糙不平的形貌,而打磨试样的氧化膜较喷砂试样平整,微孔尺寸均匀且较喷砂试样的尺寸小;氧化膜表面的化学成分主要有O,Mg,Si,Al等,预处理对氧化膜化学成分及含量的影响不显著。     

镁合金微弧氧化陶瓷层形成及生长过程的研究

研究了MB8镁合金在硅酸盐溶液体系中微弧氧化陶瓷层形成及生长过程的形貌特征。结果表明：整个过程可分为3个阶段,即阳极沉积阶段、微弧阶段和局部弧光阶段。阳极沉积阶段是在阳极表面发生团絮氧化膜沉积与扩展的过程。微弧阶段是前期缺陷减少与消失并形成均匀膜层表面的过程,陶瓷层表面微孔孔径较小,膜层均匀致密。局部弧光阶段形成的放电微孔孔径较大,陶瓷层比较疏松。