Ti6Al4V合金微弧氧化/Cr2O3复合膜的生长特征与摩擦学性能

在电解液中加入Cr2O3微粒,以共生沉积方式在Ti6Al4V表面制备微弧氧化/Cr2O3复合膜。利用SEM、XRD、EDS等研究复合膜的生长规律及Cr2O3微粒的沉积方式,通过摩擦试验分析不同生长阶段的复合膜的摩擦磨损性能。结果表明:在0~30min内,复合膜呈近线性增长,之后生长速率明显变缓,膜层表面也出现了大块Cr2O3团聚体。复合膜主要由金红石TiO2、锐钛矿TiO2及Cr2O3相组成。随氧化时间的延长,锐钛矿TiO2逐渐减少,金红石TiO2含量先增加后趋于稳定,而Cr2O3的衍射峰一直增强,复合膜的耐磨性也先增后降;氧化20min时,复合膜的耐磨性最好,摩擦系数最小,仅为0.05~0.2。在微弧氧化过程中,Cr2O3微粒或直接吸附在熔融态的氧化膜表面,或被捕捉、锁定到氧化膜的表面微孔中;也有部分Cr2O3微粒被高温放电产生的熔融物裹覆并一起遇冷凝固到氧化膜中。     

TC4钛合金微弧氧化Cr2O3复合膜的结构及摩擦磨损性能

在硅酸钠-六偏磷酸钠体系中添加1.5g/LCr2O3微粒,采用直流脉冲模式在TC4钛合金表面制备了微弧氧化Cr2O3复合膜;利用SEM、EDS、XRD对复合膜的微观形貌和结构进行观察分析,并研究了其在室温干摩擦条件下的摩擦磨损性能。结果表明:复合膜的表层孔隙中填满了微小的Cr2O3颗粒,表面只能看到少量微孔;膜层中除了金红石及锐钛矿TiO2相、Al2TiO5相外,还出现了大量的Cr2O3相,且包含了一些非晶态的P、Si化合物。在相同的摩擦磨损条件下,微弧氧化Cr2O3复合膜的摩擦系数更小、磨损量更低、耐磨性也更好。在10N载荷下,复合膜只发生轻微的粘着磨损,几乎未发生磨粒磨损;在50N载荷下,复合膜的磨粒磨损有所加剧,且出现了第二相粒子流失。Cr2O3颗粒主要通过对微弧氧化膜孔隙的填充作用、载荷转移作用及弥散强化作用,来降低复合膜的摩擦系数和表面磨损量,提高其耐磨性。     

铝合金表面微弧氧化Cr2O3复合膜层的制备及表征

在微弧氧化液中添加Cr2O3微粒对6063铝合金进行微弧氧化,研究了电解液中Cr2O3的浓度和各项工艺参数对复合膜层膜厚及表面形貌的影响,并用SEM,EDS等手段对复合膜层的微观形貌及组成进行了表征。结果表明:膜层厚度及Cr2O3的复合量均随着溶液中Cr2O3的含量、电流密度、微弧氧化时间的增加而增加,电解液的pH值对复合沉积量也有影响;复合膜层表面含有大量Cr2O3微粒,且Cr2O3微粒已沉积到了氧化膜内部。     

Na2WO4和SiCp对2Al2铝合金微弧氧化膜的影响

在质量浓度为40 g/L的Na2SiO3,8 g/L的Na2WO4混合电解液中添加SiCp,在2A12铝合金基体上原位生长微弧氧化陶瓷膜.采用扫描电子显微镜(SEM)、能谱分析仪(EDS)、X射线衍射仪(XRD)分析了陶瓷膜微观形貌、元素含量、相组成,通过数字式覆层测厚仪和摩擦磨损试验检测了氧化膜的厚度和耐磨性.结果表明,Na2SiO3、Na2WO4混合电解液生长的陶瓷膜由α-Al2O3和mullite相组成,膜层较致密,Na2WO4的加入提高了膜层生长速率;添加SiC微粒后,微弧氧化过程中SiC微粒分解,促进莫来石相形成,膜层有较好的耐磨性.     

TC4钛合金微弧氧化-SiC复合膜的膜层结构及摩擦磨损行为

目的通过微弧氧化共沉积工艺,获得摩擦磨损性能优良的微弧氧化-SiC复合膜。方法在硅酸钠-六偏磷酸钠-钨酸钠-多聚磷酸钠体系的微弧氧化电解液中加入2.0 g/L SiC微粒,以直流脉冲模式制备TC4钛合金微弧氧化-SiC复合膜。利用KH-7700型三维视频显微镜、XRD、SEM,对复合膜的表面、截面微观形貌和结构进行了观察分析,采用CFT-1型显微磨损试验仪检测了其在室温干摩擦条件下的摩擦磨损性能。结果 SiC复合膜层中的微孔数量明显少于不含SiC相的氧化膜层,复合膜表面分布着SiC相、金红石、锐钛矿TiO_2相、Al2Ti O5相以及非晶态的P、Si、W化合物。在干摩擦磨损条件下,微弧氧化-SiC复合膜的摩擦系数为0.26,比磨损率为0.72×10~(-6) mm~3/(N·m),微弧氧化-SiC复合膜只发生轻微的粘着磨损和磨粒磨损。结论得到了摩擦磨损性能优良的复合膜,复合膜中的SiC新相改变了氧化膜的表面形貌,降低了复合膜的摩擦系数和磨损率。     

纳米Cr2O3微粒对2024-T4微弧氧化膜结构及耐磨性能的影响

摘 要: 在含有不同浓度纳米Cr2O3微粒的硅酸盐体系电解液中对2024-T4铝合金进行微弧氧化处理,使用SEM观察陶瓷膜的表面形貌和截面形貌,使用EDS能谱仪分析膜层中各主要成分沿截面方向的分布,使用XRD分析陶瓷膜的相结构,使用纳米压痕硬度计测量陶瓷膜的硬度,使用粗糙度仪测量陶瓷膜的表面粗糙度,使用摩擦磨损试验机测量陶瓷膜的摩擦系数,使用激光共聚焦显微镜测量磨痕体积,评估磨损率,使用SEM观察磨痕形貌,结果表明：在电解液中加入纳米Cr2O3微粒后,制备的陶瓷膜中出现了Cr2O3相,电解液中纳米Cr2O3微粒浓度达到2.4g/L时,陶瓷膜的硬度最高,摩擦系数最小,磨损率最低,耐磨性最好。     

纳米ZrO2微粒对TC4合金表面微弧氧化陶瓷膜层耐蚀及耐磨性能的影响

目的 提高TC4微弧氧化表面陶瓷涂层的耐蚀性与耐磨性,并研究ZrO2微粒对涂层性能的影响。方法 在不同配比的硅酸钠、磷酸钠、氢氧化钠混合电解液中,通过微弧氧化技术在TC4钛合金表面制备陶瓷涂层,得到最佳电解液配比。将纳米ZrO2微粒添加到电解液中,以制备复合涂层。通过SEM、XRD、电化学工作站以及往复摩擦磨损试验机,研究不同含量ZrO2对膜层的形貌、相结构、耐腐蚀及耐磨性的影响。结果 随着纳米ZrO2浓度的增加,涂层微孔数量和尺寸都减小,膜层的主要组成相为ZrO2、ZrTiO4、TiO2、Ti2O、Al2O3和SiO2。0.9% NaCl溶液中的电化学极化曲线表明,随着ZrO2浓度的增加,涂层的自腐蚀电位不断提高,但当添加剂的含量达到12 g/L时,自腐蚀电位降低。摩擦磨损实验显示,不含ZrO2陶瓷膜层的比磨损率为1.082×10-3 mm3/(N?m),当ZrO2含量为9 g/L时,其比磨损率为3.489×10-4 mm3/(N?m),是未添加颗粒的32.24%。结论 纳米ZrO2微粒的加入有效提高了陶瓷涂层的耐蚀、耐磨性,特别地,当添加量为9 g/L时,涂层的耐蚀性耐磨性最好。     

稀土铈掺杂石墨烯对7050铝合金微弧氧化膜层结构与性能的影响

采用微弧氧化(MAO)技术,以硅酸盐为主要电解液成分,通过加入稀土元素铈以及石墨烯添加剂,在7050高强铝合金表面制备微弧氧化膜层。利用扫描电镜(SEM)、体视显微镜、X射线衍射仪(XRD)、摩擦磨损试验机以及电化学工作站研究微弧氧化陶瓷膜层的形貌、粗糙度、相组成和元素分布以及耐磨性和耐蚀性。结果表明:同时加入4 g/L CeO2和10 g/L的石墨烯制备的复合膜层表面微孔尺寸明显降低,结构致密,耐磨性较好,粗糙度最低(1516.03 nm),膜层主要由α-Al2O3和γ-Al2O3组成。且此时的复合膜层自腐蚀电位最大,自腐蚀电流最小,耐腐蚀性最佳。     

硅酸钠浓度对Ti3Al基合金微弧氧化层生长及其摩擦磨损性能的影响

目的 研究硅酸钠溶液浓度对Ti3Al基合金表面制备微弧氧化膜层结构的影响,以提高Ti3Al基合金微弧氧化膜层的摩擦磨损性能。方法 采用恒流模式微弧氧化电源,分别在6、8、10 g/L的Na2SiO3电解液中,对Ti3Al基合金试样进行微弧氧化处理,用扫描电子显微镜（SEM）、能谱仪（EDS）、Image J软件、X射线衍射仪（XRD）及显微硬度仪,分析微弧氧化膜层的表面形貌和截面形貌、元素分布、厚度、相组成以及表面硬度。用CFT-I 型磨损试验机研究不同微弧氧化膜层的摩擦磨损性能。结果 随着Na2SiO3浓度的增加,微弧氧化的工作电压与起弧电压均逐渐减小。微弧氧化层表面呈多孔状,存在熔融物堆积导致的环状凸起。随着Na2SiO3浓度的增加,氧化层表面微孔直径减小,膜层逐渐增厚。微弧氧化膜层主要Al2O3、SiO2、TiO2、Nb2O5以及Al2SiO5相组成,微弧氧化处理明显降低了Ti3Al基合金的摩擦系数和磨损率。电解液Na2SiO3质量浓度为10 g/L时,微弧氧化膜层的平均摩擦系数为0.49,磨损率仅为2.1×10-7 mm3/(N?mm),主要表现为微切削磨损与轻微的粘着磨损。结论 随着硅酸钠浓度的增加,有利于提高微弧氧化膜层的形成速率,缩短反应时间。微弧氧化处理能够显著改善Ti3Al基合金的耐磨性。     

电解液组成对ZAISi12Cu2Mg1微弧氧化陶瓷膜的影响

采用电解液成分逐渐加入法,在6种电解液中对ZAlSi12Cu2Mg1试样进行微弧氧化处理,研究电解液组成对微弧氧化陶瓷膜形成的影响,寻找合适的电解液组成.结果表明:电解液组成对陶瓷膜层的厚度、粗糙度、硬度、耐磨性、膜层微观形貌及相组成的影响很大,通过调节电解液成分,可获得性能优良的陶瓷膜.适宜的电解液组成为:8g/L NaSiO3,1 g/L NaOH,2 g/t,Na2WO4,0.5 g/L Na2EDTA及10 mL/L丙三醇.在此种电解液组成F,获得的陶瓷膜厚156 μm,面粗糙度为259nm显微硬度达HV 891.在干摩擦条件下,经30min磨损后,其磨损仅为基体的13.29%.观察膜层微观形貌,膜层均匀致密.XRD分析表明:氧化层中含有Al、莫来石、SiO2、а-Al2O3、y-Al2O3和WO3相.     

含Li_2CO_3的电解液中形成ZAlSi12Cu2Mg1合金微弧氧化膜的表征

在Na2SiO3+NaOH体系电解液中加入Li2CO3调整电解液组成,对ZAlSi12Cu2Mg1合金进行微弧氧化。利用涡流测厚仪、XRD、SEM、EDS对氧化膜进行表征。结果表明:Li2CO3含量从4.0g/L增加到6.0g/L,膜层厚度从71μm增加到126μm;微弧氧化过程中,随氧化时间的延长电流呈下降趋势,且随着Li2CO3含量的增多,电流下降速率增大;SEM分析可知,随Li2CO3加入量的增加试样表面氧化膜的粗糙程度先降低后增加,膜层表面微孔数量减少,孔径增大,呈现出的熔融状态更为明显;XRD分析表明,氧化膜主要由Mullite和Al2O3相组成。由EDS分析可知,氧化膜表面主要分布有O、Al和Si及少量的Na和Mg元素。     

Ti2AlNb合金微弧氧化电解液优化及耐磨性研究

目的优化Ti_2AlNb合金微弧氧化的电解液配方,提高Ti_2AlNb合金微弧氧化膜的耐磨性。方法借助SEM、EDS、XRD研究硅酸盐-磷酸盐电解液体系中Na_2MoO_4浓度对Ti_2AlNb合金微弧氧化膜形貌、成分及相结构的影响。利用CFT-I型磨损试验机测试不同微弧氧化膜的摩擦磨损性能。结果电解液中添加Na_2MoO_4后,微弧氧化膜的生长速率增加,膜层中出现了Mo元素且含量也逐渐增加。Na_2MoO_4的加入降低了Ti_2AlNb合金微弧氧化膜的摩擦系数及比磨损率,但微弧氧化膜的耐磨性并非随Na_2MoO_4含量线性提高。含6 g/L Na_2MoO_4的体系中,微弧氧化膜摩擦系数低至0.25左右,比磨损率仅为1.20×10~(-3) mm~3/(N·m),表面呈轻微磨粒磨损特征。结论电解液中的Na_2MoO_4参与了成膜过程,对Ti_2AlNb合金微弧氧化膜的生长有显著的促进作用,有效地改善了Ti_2AlNb合金微弧氧化膜的耐磨性。     

电解液组成对ZAlSi12Cu2Mg1微弧氧化陶瓷膜的影响

采用电解液成分逐渐加入法,在6种电解液中对ZAlSi12Cu2Mg1试样进行微弧氧化处理,研究电解液组成对微弧氧化陶瓷膜形成的影响,寻找合适的电解液组成。结果表明：电解液组成对陶瓷膜层的厚度、粗糙度、硬度、耐磨性、膜层微观形貌及相组成的影响很大,通过调节电解液成分,可获得性能优良的陶瓷膜。适宜的电解液组成为：8g／LNaSiO3,1g／LNaOH,2g／LNa2WO4,0．5g／LNa2EDTA及10mL／L丙三醇。在此种电解液组成下,获得的陶瓷膜厚156μm,面粗糙度为259nm,显微硬度达HV891。在干摩擦条件下,经30min磨损后,其磨损仅为基体的13．29％。观察膜层微观形貌,膜层均匀致密。XRD分析表明：氧化层中含有Al、莫来石、SiO2、d．Al2O3、y-Al2O3和WO3相。     

纳米TiO2对D16T铝合金微弧氧化膜耐磨性的影响及机理

目的 提高D16T铝合金的耐磨损性能。方法 通过向硅酸盐和磷酸盐混合电解液体系中添加2 g/L纳米TiO2添加剂,利用微弧氧化技术在其表面制备微弧氧化陶瓷膜。采用X射线衍射仪（XRD）、扫描电镜（SEM）、能谱分析仪（EDS）、显微硬度计、厚度测试仪、摩擦磨损试验机等,研究了纳米TiO2添加剂对D16T铝合金微弧氧化膜的结构和耐磨损性能的影响及机理。结果 纳米TiO2的添加使得微弧氧化膜层的表面变得更加平整、致密,具有更少的微孔和裂纹,大大改善了膜层结构。相比于未添加纳米TiO2的电解液中制得的微弧氧化膜,在含纳米TiO2的电解液中所制得的微弧氧化膜中有新相TiO2生成,并且促使更多的α-Al2O3相和γ-Al2O3相生成,使膜层厚度得到明显增加,膜厚达31.2 μm,显微硬度也得到显著提高,达510HV。纳米TiO2的添加,降低了D16T微弧氧化膜层试样的摩擦系数,平均摩擦系数为0.45,明显低于不含纳米TiO2的D16T微弧氧化膜层试样的摩擦系数（0.75）。结论 加入到电解液中的纳米TiO2在微弧氧化反应过程中已进入到所形成的氧化膜层,并且填充了膜层中的微孔和裂纹,改善了膜层结构,增加了膜层厚度,显著提高了微弧氧化膜层的显微硬度和耐磨损性能。     

电解液对TiC/TC4复合材料微弧氧化膜组织及耐磨性的影响

采用微弧氧化技术在TiC/TC4(Ti6Al4V)复合材料表面制备陶瓷膜。在NaAlO_2和NaH_2PO_2两种溶液体系中,研究添加Cr_2O_3对两种体系下微弧氧化膜组织、形貌及耐磨性的影响。结果表明:在NaH_2PO_2电解液中形成的膜层为金红石型和锐钛矿型TiO_2,而在NaAlO_2电解液中除了生成TiO_2外,还有Al_2TiO_5、γ-Al_2O_3生成。加入Cr_2O_3后,膜层出现大量Cr_2O_3相。所制备的微弧氧化膜,其耐磨性较基体略有提高。电解液中加入Cr_2O_3后,复合膜的摩擦系数均降低,耐磨性较基体明显提高。在NaAlO_2-Cr_2O_3中形成的复合膜只发生粘着磨损,而且耐磨性最好。而在NaH_2PO_2-Cr_2O_3电解液中,形成的复合膜出现粘着磨损和少量磨粒磨损。     

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。     

电解液中Li2SO4含量对Ti6Al4V微弧氧化膜特性的影响

在硅酸盐电解液体系中加入Li2SO4,对Ti6Al4V合金进行微弧氧化.采用SEM、AFM对试样表面所获得的氧化膜的微观形貌进行表征.结果表明:随着电解液中Li2SO4加入量从0增加到4.0 g/L,试样表面氧化膜的厚度由87下降至57 μm,表面粗糙度降低;氧化膜表面存在的蜂窝状孔洞直径由约30 μm逐渐减小到约5 μm,孔的外壁变得光滑;氧化膜表面由于熔体喷射产生的陶瓷颗粒数目由416减少为145,但陶瓷颗粒平均直径由350增大至597 nm.XRD分析表明,随着Li2SO4加入量的增加,锐钛矿相TiO2的含量逐渐减少,金红石相TiO2的含量增加.     

α-Al2 O3微粒对铸造Al-Si合金微弧氧化膜耐蚀性的影响

目的通过共生沉积技术将α-Al2O3微粒引入到铸造Al-Si合金微弧氧化膜中,并研究其对膜层耐蚀性的影响。方法利用SEM和XRD分析α-Al2O3微粒对微弧氧化膜微观结构及成分的影响。通过极化曲线、交流阻抗谱及中性盐雾试验评价膜层的耐蚀性。结果α-Al2O3微粒复合改变了微弧氧化膜的组成及结构。微弧氧化膜呈双层结构,表面存在大量微孔,主要组成为γ-Al2O3;加入α-Al2O3微粒后,微弧氧化复合膜的表面微孔大幅减少,致密度提高,且膜层中α-Al2O3相增多。此外,α-Al2O3微粒复合改善了微弧氧化膜的耐蚀性。微弧氧化膜在质量分数为3.5%的Na Cl溶液中的自腐蚀电流密度约为1.476×10-5A/cm2,多孔层电阻Rp及阻挡层电阻Rb分别为0.259 kΩ·cm2及69.18 kΩ·cm2,耐盐雾试验时间为1200 h。加入α-Al2O3微粒后,微弧氧化复合膜的自腐蚀电流密度仅为微弧氧化膜层的28%,Rp大幅增加至274.5 kΩ·cm2,且Rb也上升了一个数量级,耐盐雾试验时间可达1440 h。结论α-Al2O3微粒的引入可以大幅提高铸造Al-Si合金微弧氧化膜的耐蚀性。     

微弧氧化制备CoO/Al_2O_3复合膜层及催化性能

采用电解液修饰法,利用微弧氧化技术直接在铝基体上制备CoO/Al2O3微弧氧化复合膜层,采用SEM和XRD观察并分析复合膜层表面、截面形貌和相组成,探讨了复合膜层形成机制及对甲基橙溶液催化降解作用。结果表明,微弧氧化复合膜层主要由Al2O3相和CoO相组成,且CoO沉积在Al2O3陶瓷层表面或者孔洞内;碱性电解液中添加Co(CH3COO)2生成Co(OH)2胶体,从而在热化学作用下分解为CoO,是形成CoO/Al2O3复合膜层的主要原因;室温常压下复合膜层催化10 h可使甲基橙溶液降解率达到96.4%。     

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。