AZ51镁合金交流微弧氧化膜层厚度的研究

在氢氧化钾和氟化钾组成的电解液中,采用交流微弧氧化处理技术对AZ51镁合金进行表面处理.研究了处理参数对陶瓷氧化膜层厚度的影响,确定了膜层的组织构成.结果表明:KOH浓度在300~400 g/L时,膜层厚度几乎随着KOH浓度的增加呈线性增长;KF浓度在400~1 000 g/L,膜层厚度增加最快;电压处于50~80 V时,能够促进膜层的快速生长;当电解液温度在20~70℃,随着电解液温度的升高,膜层厚度逐渐增加;膜层厚度随处理时间延长快速增长,超过100 s后趋于平缓.膜层主要由氟化镁和氧化镁组成,致密膜层的最大平均厚度约为30μm,膜层厚度超过30μm后,膜层将出现"沙化层".     

氧气流量对LY12铝合金微弧氧化膜致密性的影响

通过调整工艺参数与氧气流量在LY12铝合金表面获得均匀、致密的微弧氧化膜层。利用SEM、XRD及电化学工作站等研究膜层的厚度、微观形貌、相组成以及耐腐蚀性能,讨论通氧微弧氧化作用机制,并分析氧气流量对膜层致密性的影响。结果表明:膜层厚度随电压、氧化时间和电解液组分浓度的增加呈规律性变化;氧气的助烧结作用能促进致密层的生长,随着氧气流量的增加,致密层厚度呈现先增加后减小的规律;KF 105g/L,KOH 85g/L,NaAlO_2 12g/L,电压110V,氧化时间15min,氧气流量为0.010L/s时得到厚度30μm的致密膜层,自腐蚀电位提高至-0.11V,腐蚀电流密度下降至2.1×10^-6A/cm^2,比铝合金基体降低2个数量级以上,表现出良好的耐腐蚀性。     

基于人工神经网络的微弧氧化膜层厚度预测模型的建立

在硅酸钠电解液体系中,采用微弧氧化技术在铝合金表面制得了均匀的陶瓷膜。将人工神经网络应用于微弧氧化工艺研究中,借助MATLAB神经网络工具箱,建立了具有4-12-1结构的BP神经网络模型,该模型很好地学习了微弧氧化电解液参数和膜层厚度之间的映射关系;对膜层的厚度进行了预测,并采用正交试验对电解液参数进行了优化。结果表明,该网络收敛速度较快,预测值与实际值基本吻合,平均预测误差仅为1.93%。当Na2SiO3质量浓度为6g/L、H3BO3质量浓度为1.5g/L、KOH质量浓度为0.5g/L、H2O2质量浓度为0.6g/L时,膜层的厚度达到最大值183μm。     

Na_2WO_4浓度对海水淡化用6061铝合金MAO陶瓷膜层的结构及耐蚀性影响

在硅酸钠电解液中添加不同浓度的钨酸钠,对6061铝合金进行微弧氧化处理,采用SEM、EDX、XRD分析了膜层的组成和结构,利用电化学工作站和全浸泡试验测试了膜层的耐蚀性。结果表明,在硅酸钠电解液中添加适量的钨酸钠,可减少膜层的微孔和裂纹的形成,提高膜层的致密性。钨酸钠促进了膜层中α-Al2O3相的形成、抑制莫来石的形成,并以W单质的形式留在了膜层中,当钨酸钠的浓度为2.0g/L时膜层中α-Al2O3相的含量达66%。电化学试验结果表明,钨酸钠能提高膜层的耐蚀性,当钨酸钠浓度4.0g/L时,交流阻抗相对未添加Na2WO4的硅酸盐电解液中形成膜层的阻抗提高了1个数量级,在浓缩的80℃流动海水中浸泡20h后,该膜层表面较完整,没有出现大面积脱落和基体腐蚀现象,表现出良好的耐蚀性能;但浓度过高对膜层耐蚀性能的提高并无益处。     

镁合金微弧氧化膜的制备工艺研究

为获得所要求厚度的镁合金微弧氧化膜,研究了镁合金制备工艺.采用正交设计法优化实验方案,运用综合平衡法对每个方案下制备的氧化膜的厚度和膜层的硬度进行了分析.确定了各因素对氧化膜的影响程度,并优先被弧氧化工艺配方,确定了最佳工艺条件,并对最佳工艺条件下制备的氧化膜的微观形貌、结构、硬度以及耐腐蚀性进行了研究.结果表明:最佳工艺配方是NaOH100g/L,铝盐40g/L,氧化电压为45 V,电解液温度35℃;氧化膜主要由致密的阻挡层和多孔的疏松层构成,其主要成分是MgAl2O4 和少量的MgO、Al2O3,经微弧氧化后其硬度和耐腐蚀性较镁合金基体有很大提高.     

C3H8O3在ZAlSi12Cu2Mg1微弧氧化膜形成中作用机理的研究

在含Na2SiO38g/L、NaOH 2g/L、Na2WO42g/L、Na2EDTA 2g/L的电解液和正/负向电压取480/130V的条件下,通过改变C3H8O3的含量,对ZAlSi12Cu2Mg1进行微弧氧化处理。研究结果发现,添加C3H8O3可明显地细化电解液中的胶粒,改善微弧氧化膜的致密性和平整性,增加膜层厚度,提高膜层硬度。当C3H8O3的含量由0mL/L增加到10mL/L时,胶粒的平均粒径从10530.6nm几乎线性减小到2615.8nm,膜层氧化物颗粒尺寸变小,致密层所占比例增加,膜层厚度从63μm增加到156μm,膜层硬度提高到894HV;而含量超过10mL/L时,临界起弧正向电压升高至408V。电解液中加入C3H8O3,膜层中除了莫来石相,还出现了α-Al2O3、γ-Al2O3、WO3和SiO2相。     

石墨烯浓度对ZrH1.8表面微弧氧化陶瓷层的影响

在Na₅P₃O₁₀-KOH-Na₂EDTA电解液中, 以石墨烯为添加剂, 在恒压模式下对ZrH_1.8表面进行微弧氧化处理。采用涂层划痕仪测试陶瓷层与基体的结合力, 通过真空脱氢实验来评价陶瓷层的阻氢性能。电解液中添加石墨烯后, ZrH_1.8表面微弧氧化陶瓷层均由内层致密层和外层疏松层构成, XRD图谱显示, 所制陶瓷层主要由M-ZrO₂和T-ZrO₂相组成。随着石墨烯浓度的增加, 陶瓷层的氢渗透降低因子(Permeation Reduction Factor, PRF)呈先增大后减小的趋势。当石墨烯浓度为0.10 g/L时, 陶瓷层的厚度约为66.5 μm, 表面孔洞和裂纹较少, 陶瓷层较致密, PRF值为13.2, 阻氢性能较好。     

四硼酸锂电解液浓度对Zr-4合金微弧氧化陶瓷层的影响

为了提高Zr-4合金在核工业中的服役性能并避免引入杂质元素,以Li₂B₄O₇为电解液在Zr-4合金表面制备微弧氧化陶瓷层,研究了Li₂B₄O₇浓度对微弧氧化陶瓷层的物相组成、微观形貌、膜层厚度、硬度、粗糙度、耐磨损和耐腐蚀性能的影响。结果表明：当ρ(Li₂B₄O₇)=3～15 g/L时,随着Li₂B₄O₇浓度的增加,电解液的电导率持续增加,陶瓷层的粗糙度总体持续增加,只在电解液浓度从6 g/L变化到9 g/L时稍有下降,微弧氧化陶瓷层厚度先在ρ(Li₂B₄O₇)=3～9 g/L范围内持续下降,后在ρ(Li₂B₄O₇)=9～15 g/L范围内上升;陶瓷层的硬度先是在ρ(Li₂B...     

Na2MoO4对5083铝合金微弧氧化陶瓷膜组织和耐腐蚀性能的影响

在磷酸盐电解液中添加一定浓度的钼酸钠,采用微弧氧化技术在5083铝合金表面制备出完整的氧化膜,研究了钼酸钠浓度对氧化膜性能的影响。利用SEM、EDS和XRD研究了氧化膜的表面形貌、成分和结构,并采用动电位极化曲线和电化学阻抗谱(EIS)评价氧化膜的耐腐蚀性能。结果表明:随着钼酸钠浓度的增加,氧化膜的厚度先增后减,氧化膜表面的微孔数量逐渐减少,表面更加平整致密;氧化膜主要由γ-Al_2O_3组成,钼酸钠浓度对氧化膜成分和结构影响不明显;微弧氧化陶瓷膜提高了铝合金基体的耐腐蚀性能,当钼酸盐的浓度为1.0g/L时,氧化膜具有最低的自腐蚀电流和最高的阻抗模值,表现出最优的耐腐蚀性能。     

镁合金微弧氧化膜层的组织分布

研究了镁合金微弧氧化膜层的组织分布情况。在碱性电解液(NaH2PO4/Na2SiO3/NaAlO2:5～20g/L,NaOH:1～5g/L,KF:5～8g/L,Na3C6H5O7:0.5～2g/L,EDTA:0.5～2g/L)中,以AZ91镁合金为基体制备出微弧氧化陶瓷薄膜,制备时采用恒电流控制模式,电流密度为20A/dm2;采用扫描电镜(SEM)、光学显微镜和X-ray衍射仪(XRD)研究了氧化薄膜的微观组织结构。发现:(1)在所研究的3种电解液体系中,选用硅酸盐电解液制备的膜层具有较好的组织形貌;(2)氧化膜的两层结构中,致密层占整个膜层厚度的绝大部分,大约在75%～85%之间;(3)电解液中的成膜元素如Si、Al、P主要分布在膜层的表面层中,致密层则主要由Mg、O两种元素构成;相应的物相构成中,MgSiO3、MgAl2O4或Mg3(PO4)2主要分布在表面层中,致密层则主要由MgO构成。     

镁合金微弧氧化工艺条件对陶瓷膜耐蚀性的影响EI

利用交流阻抗研究了微弧氧化电解液组分及浓度、电流密度、处理时间等对镁合金氧化陶瓷膜于3.5%(质量分数,下同)NaCl溶液中的耐蚀性的影响规律,同时对经不同浸泡时间时氧化陶瓷膜的耐蚀性进行了测试,以探讨氧化膜的耐蚀机理。研究得出:随着硅酸钠、氟化钠、甘油含量的增加以及微弧氧化电流密度的增大和处理时间的延长,微弧氧化陶瓷膜的耐蚀性均呈现出先增强后降低的趋势;经一定的腐蚀时间后,微弧氧化陶瓷膜的多孔层最终遭到破坏,而紧密层对防腐蚀起着至关重要的作用。     

Corrosion behavior of friction stir welded AZ31B magnesium alloy with plasma electrolytic oxidation coating formed in silicate electrolyte

A protective ceramic coating of about 50 μm thick on a friction stir welded (FSW) joint of AZ31B magnesium alloy was prepared by plasma electrolytic oxidation (PEO) in silicate electrolyte. Electrochemical corrosion behavior of uncoated and coated FSW joints was evaluated by potentiodynamic polarization and electrochemical impedance spectroscopy (EIS). The equivalent circuits of EIS plots for uncoated and coated FSW magnesium alloy were suggested. The corrosion resistance of FSW magnesium alloy depended on microstructure of the FSW joint. The heat-affected zone with severe grain growth was more susceptible to corrosion than the stir zone and base metal. The PEO coating consisted of a porous outer layer and a dense inner layer. The inner layer of PEO coating played a key role on corrosion protection of the FSW joint of magnesium alloy. Meanwhile, corrosion potential, corrosion current density and impedance at different zones of coated FSW joint were almost the same. The PEO surface treatment significantly improved the corrosion resistance of FSW joints of AZ31B magnesium alloy.     

ZM6铸造镁合金微弧氧化膜层性能研究

针对ZM6铸造镁合金,为获得综合性能优异的陶瓷膜层,在硅酸钠和氢氧化钠的碱性溶液中,用双向脉冲电源进行微弧氧化处理。采用环境扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)研究陶瓷膜层微观形貌及组成,采用拉伸法、中性盐雾试验、轴向加载疲劳试验等方法研究附着力、耐蚀性及疲劳性能等。结果表明:陶瓷膜层大致由表层疏松层、中间致密层以及内部过渡层组成,表层疏松多孔,过渡层与基体紧密结合。陶瓷层与基体结合好,附着力大于50MPa;微弧氧化处理后,大幅度提高合金耐腐蚀性能,中性盐雾大于336h;陶瓷膜层使基体疲劳性能降低18%。     

Deposition and corrosion behavior of silicate conversion coatings on aluminum alloy 2024

Potassium silicate was deposited on AA2024 aluminum alloy as environmentally friendly conversion coatings and its corrosion behavior were examined by means of electrochemical impedance spectroscopy, potentiodynamic polarization and surfaces techniques. Potentiodynamic polarization curves show significant decrease in corrosion current density of silicate coated aluminum in NaCl solution. The corrosion resistance was increased with increasing silicate concentration of coating baths. The results indicated that the coating applied from 3 molar silicate baths is more uniform and continuous. The X‐ray diffraction (XRD) and energy discharge spectroscopy (EDS) spectra confirm the existence of silicate film on the AA2024 surface. The coating performance was evaluated in acidic and basic NaCl solution and the results show the stability of silicate conversion coating in these solutions.     

电解液对微弧氧化陶瓷膜结构与耐蚀性的影响

在3种不同的电解液体系中,利用微弧氧化技术在AZ91D镁合金表面原位生长了陶瓷膜．通过扫描电镜、X射线衍射、电化学分析等方法研究了陶瓷膜的形貌特征、相结构及耐府蚀性能．研究表明,在相同反应条件下,不同电解液体系中生成的陶瓷膜结构和性能不同,硅酸钠体系中生成的陶瓷膜厚度大、偏铝酸钠体系中生成的陶瓷膜较薄,偏铝酸钠与硅酸钠的混合体系中生成的陶瓷膜致密、耐腐蚀性能较好．三体系中生成的陶瓷膜中都含有MgO,偏铝酸钠体系陶瓷膜中含有MgAl2O4、硅酸钠体系中含有Mg2SiO4,混合体系中则这两种物质都存在．     

热镀锌层上硅酸盐膜的耐蚀性和自愈性

热镀锌(HDG)钢片经SiO2∶Na2O摩尔比为1.00和3.50的硅酸钠溶液中处理后,在其表面获得硅酸盐转化膜。用中性盐雾(NSS)试验、塔菲尔极化和电化学阻抗谱(EIS)研究了硅酸盐膜试样的耐蚀性,将被刀片划伤的硅酸盐膜试样进行NSS腐蚀后,用扫描电镜(SEM)和能谱仪(EDS)观察和分析了划痕处的腐蚀,以探讨硅酸盐膜的自愈性。结果表明:在较高SiO2∶Na2O摩尔比溶液中获得的硅酸盐转化膜具有较好的耐蚀性和自愈性,腐蚀过程中硅酸负离子从膜层中迁移划痕处形成新的保护膜(由Zn,O和Si组成)抑制了划痕处锌的腐蚀。AFM观察发现,在摩尔比为3.50中获得的试样的膜层表面更加致密,这有利于阻止腐蚀介质的侵入和提供充裕的硅酸负离子迁移。并对硅酸盐转化膜试样的划痕的腐蚀过程的细节进行了分析和讨论。     

金属锆微弧氧化电解液体系和氧化时问对陶瓷膜层的影响

分别用钨酸钠、偏铝酸钠、硅酸钠电解液体系在金属锆表面上制备了氧化锆陶瓷膜。探讨了电解液种类、氧化时间对膜层相结构、微观形貌和耐蚀性的影响。结果表明：氧化膜成分、组织结构、形貌和耐蚀性受电解液种类影响较大;钨酸钠、偏铝酸钠体系陶瓷膜由单斜相组成,而硅酸钠体系则形成了异常的正交相及单斜相,其膜层的耐蚀性不同程度地优于钨酸钠...     

One-step electrochemical fabrication of bilayered MgO/polymer coating on magnesium alloy

This research demonstrates a novel one-step electrochemical method to fabricate thick bilayer coatings on magnesium alloy in acid phosphate electrolyte containing aniline monomer and styrene-acrylic emulsion （SAE） with pulsed DC voltage, The morphologies, XRD and FTIR results show that the bilayer coating consists of an inner oxide layer and an outer polyaniline （PANI）/SAE composite layer, It is believed that the bilayered structure achieved results from a hybrid process combining electropoly-merization （EPM） of aniiine, electrophoretic deposition （EPD） of SAE and plasma electrolyte oxidation （PEO） of magnesium alloy substrate. Electrochemical corrosion tests indicate that the bilayer coating can provide superior corrosion protection to the magnesium alloy substrate in 3.5 wt.% NaCl solution.     

Dense outer layers formed by plasma treatments of silica coatings produced by the sol–gel method

Silica gel coatings prepared by the sol-gel method were subjected to low-temperature plasma treatments in air and argon. This was found to give rise to the formation of a dense outer layer, whose thickness increased with the duration of the treatment and decreased when the pressure in the plasma chamber was reduced. The formation of a dense layer in the coatings was confirmed from measurements of the overall thickness and the refractive index by ellipsometry, and also from TEM examination and light transmission experiments. The coatings were found to contain an uppermost layer of alumina, which was formed through secondary sputtering of aluminium from the electrodes in the plasma chamber. The concentration of alumina in the mixture with silica decreased through the thickness of the coating and became zero at a distance slightly smaller than the overall thickness of the dense layer. The thickness of the dense layer was found to be slightly higher with argon than with air plasma treatments. Whereas the aluminium concentration through the thickness of the coating was the same for the two types of treatment, a carbon residue was found only in the case of argon plasma treatments. The composition of the underlying silica layers was found to correspond to SiO_1.6. This revised version was published online in November 2006 with corrections to the Cover Date.     

封闭对铝合金微弧氧化膜在酸性溶液中耐蚀性的影响

为了提高7A85铝合金的耐蚀性, 采用单极性正脉冲微弧氧化(MAO)技术在其表面制备了陶瓷膜层, 并采用稀土铈盐、铬酸盐和SiO₂溶胶对MAO膜进行封闭处理。采用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪和电化学工作站研究了封闭处理对膜层表面形貌、结构和在酸性NaCl溶液中腐蚀行为的影响。实验发现, MAO膜在酸性NaCl溶液中不能有效地保护铝合金基体。稀土铈盐和铬酸盐封闭处理通过沉积水合氢氧化物封闭孔隙, 可以提高MAO膜的耐蚀性。但在酸性溶液中, 封孔物质会和H⁺发生反应而溶解, 故经封闭的MAO试样也会发生腐蚀失效。SiO₂溶胶封闭处理后MAO膜表面覆盖一层凝胶, 使膜层成为完整的致密层, 可以保护铝合金基体在酸性NaCl溶液中免受腐蚀。