硅酸盐电解液中铝合金微弧氧化陶瓷膜层的结构与性能

在硅酸盐电解液中利用微弧氧化方法，在LYl2铝合金上制备了陶瓷膜层。用扫描电镜(SEM)和X射线衍射仪(XRD)观察分析了其形貌和相组成，测定了膜层厚度、显微硬度，并对涂层进行了耐蚀性和抗热震性研究。结果表明，涂层分为两层，外层为疏松层，内层为致密层，涂层总厚度76μm，致密层厚度50μm，硬度1500HV；涂层相组成为γ-Al2O3和α-Al2O3；涂层在30℃、10%NaOH水溶液和30℃、20%Nacl水溶液中的耐蚀性极好。     

铝材微弧氧化陶瓷膜的电绝缘性

研究了商用硬铝经微弧氧化后的电绝缘性能。结果表明,在干燥大气中,陶瓷膜厚度增加,击穿电压升高,而平均击穿场强下降;陶瓷膜孔隙率增加,湿大气条件下击穿电压的差值增加;微弧氧化中加入适量添加剂可使击穿电压显著提高。     

硝酸铈添加剂对7075铝合金微弧氧化陶瓷膜

为进一步提高7075铝合金的表面耐磨性,在硅酸钠、六偏磷酸钠复合电解液中加入不同质量浓度的硝酸铈添加剂,运用微弧氧化技术在其表面原位生长出氧化铝陶瓷膜。采用涂层测厚仪、维氏硬度计、扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射议(XRD)等方法研究了硝酸铈添加剂对陶瓷膜厚度、显微硬度、表面形貌、相组成以及耐磨性的影响。结果表明： 陶瓷膜主要由αAl2O3和γ Al2O3两相组成,当硝酸铈质量浓度为0.12 g/L,陶瓷膜的厚度达到最大,约为18 μm;硬度达到最高,约为916 HV0.2;致密性最佳;陶瓷膜表现出更好的耐磨性能。     

1060铝合金微弧氧化黑色陶瓷膜显色特性及着色机理

目的采用微弧氧化技术在1060铝合金表面制备黑色陶瓷膜,并且讨论黑色膜的显色机理。方法在不同电解液体系中制备出不同黑色度的陶瓷膜,通过测色仪及EDS,XPS,SEM等测定膜层的显色特性、成分和表观形貌。结果 Na2WO4和NH4VO3添加量对膜层显色特性和表观形貌影响较大,随着二者添加量的增加,膜层黑色度增加,表面粗糙度减小。结论微弧氧化过程中,电解液中的WO42-和VO3-参与了成膜反应,生成了V2O5,V2O3,WO x和WO3等具有黑色显色特性的氧化物,并分布于整个膜层和多孔结构中,这是黑色显色特性的主因。随着Na2WO4和NH4VO3添加量的增加,显色氧化物在膜层和孔结构中存在的数量增加,使得膜层粗糙度降低。     

LY12铝合金微弧氧化陶瓷膜的纳米压入研究

用纳米压入法测定了LY12铝合金微弧氧化陶瓷膜的硬度H和弹性模量E分布,并探讨了陶瓷氧化膜的生长机理。氧化膜的硬度和弹性模量分别为18GPa-32GPa,280GPa-390GPa。靠近膜／基体界面的氧化膜硬度和弹性模量仍然相当高。H和E沿膜深度的分布都存在一个极大值,并同膜内α-Al2O3含量变化是一致的。其形成原因在于微弧区熔融物在膜不同部位冷却速率差异较大。     

铝合金微弧氧化工艺研究

为了达到改善铝合金表面硬度低、耐磨耐蚀性差的目的,采用脉冲电源微弧氧化技术在硅酸钠电解液中在铝合金表面原位生长陶瓷膜.讨论氧化时间和电流密度对微弧氧化成膜厚度的影响.用数字式覆层测厚仪测量膜厚,扫描电子显微镜和X射线衍射分析膜层显微结构和相组成.结果表明:氧化时间越长,膜层越厚,但是30min以后不再增厚,电流密度越大,膜层越厚;陶瓷层表面有微孔产生,膜层与基体结合紧密,膜层由致密层、过渡层和疏松层组成,致密层厚且致密;氧化膜由γ-Al2O3、mullite莫来石(3Al2O3·2SiO2)和AlO相组成.     

纯铝及其合金微弧氧化陶瓷膜性能分析

分析了纯Al及合金LC9,LY12在偏铝酸钠溶液中微弧氧化陶瓷膜层的相组成、形貌、硬度、耐腐蚀性、抗热震性、结合强度等.结果表明:膜层都由致密层和疏松层两部分构成,Al膜层由α-Al2O3组成,LC9膜层由γ-Al2O3组成,LY12膜层由大量γ-Al2O3和少量α-Al2O3组成;膜层硬度沿截面分布都具有两侧低中间高的变化特点,Al, LY12,LC9膜层的最大硬度值分别为33.4 GPa,22.15 GPa,16.8 GPa.Al膜层耐腐蚀性最差,LY12膜层耐腐蚀性稍好于LC9膜层;膜层抗热震性按LC9＜LY12＜Al依次增强;拉伸断裂都发生在膜层内,膜层与基体结合牢固,膜层内的结合强度按Al＜LC9＜LY12依次增大.     

纯铝及其合金微弧氧化陶瓷膜性能分析

分析了纯Al及合金LC9,LY12在偏铝酸钠溶液中微弧氧化陶瓷膜层的相组成、形貌、硬度、耐腐蚀性、抗热震性、结合强度等.结果表明膜层都由致密层和疏松层两部分构成,Al膜层由α-Al2O3组成,LC9膜层由γ-Al2O3组成,LY12膜层由大量γ-Al2O3和少量α-Al2O3组成;膜层硬度沿截面分布都具有两侧低中间高的变化特点,Al, LY12,LC9膜层的最大硬度值分别为33.4 GPa,22.15 GPa,16.8 GPa.Al膜层耐腐蚀性最差,LY12膜层耐腐蚀性稍好于LC9膜层;膜层抗热震性按LC9＜LY12＜Al依次增强;拉伸断裂都发生在膜层内,膜层与基体结合牢固,膜层内的结合强度按Al＜LC9＜LY12依次增大.     

变形铝合金在不同电解液中微弧氧化涂层的性能

综述了近年来国内外变形铝合金在硅酸盐体系、磷酸盐体系和复合盐体系的不同电解液体系下,影响微弧氧化陶瓷膜耐腐蚀性能和耐磨性能的因素.指出应该加强对实际的变形铝合金板材的微弧氧化的研究.     

硝酸铈添加剂对7075铝合金微弧氧化陶瓷膜特性的影响

为进一步提高7075铝合金的表面耐磨性,在硅酸钠、六偏磷酸钠复合电解液中加入不同质量浓度的硝酸铈添加剂,运用微弧氧化技术在其表面原位生长出氧化铝陶瓷膜。采用涂层测厚仪、维氏硬度计、扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射议(XRD)等方法研究了硝酸铈添加剂对陶瓷膜厚度、显微硬度、表面形貌、相组成以及耐磨性的影响。结果表明:陶瓷膜主要由α-Al2O3和γ-Al2O3两相组成,当硝酸铈质量浓度为0.12g/L,陶瓷膜的厚度达到最大,约为18μm;硬度达到最高,约为916HV0.2;致密性最佳;陶瓷膜表现出更好的耐磨性能。     

AZ91D镁合金表面微弧氧化陶瓷膜微观结构与组成的研究

采用自制的恒流非对称方波电源用微弧氧化法在AZ91D镁合金表面制备了耐腐蚀陶瓷膜,通过微观分析手段对微弧氧化膜的截面特征、元素成分分布及表面膜的相组成进行了分析,研究了微弧氧化工艺参数对膜层表面形貌、微观结构与组成等的影响.结果表明,提高电流密度会造成组织疏松微孔孔径增大;硅酸盐溶液中微弧氧化制得的陶瓷膜优于铝酸盐溶液.而且电解液中的离子可参与成膜反应,硅酸盐溶液体系镁合金微弧氧化陶瓷层主要由MgO和Mg_2SiO_4相组成,铝酸盐溶液体系微弧氧化膜层主要由MgAl_2O_4相组成.     

双电极微弧氧化陶瓷膜层的制备

在铝酸盐体系中,在Ti-6Al-4V合金表面利用微弧氧化双脉冲电源在2个电极上同时制备了含Al2TiO5相的陶瓷膜层。通过XRD,SEM和EDS等技术,分析了相组成、表面形貌和元素含量的变化。讨论了2个电极试样面积比对微弧氧化陶瓷膜组成、形貌和元素含量的影响。结果表明:2个反应电极试样面积比越接近,膜层中Al2TiO5含量就越高;当面积比为1:1时,膜层几乎都是Al2TiO5相;随2个电极面积比的增大,膜层Al元素含量呈先增大后减小,Ti和V元素含量是先减小后增大,而P元素含量则一直在增加。     

钛合金在硅酸盐溶液中微弧氧化陶瓷膜的组织结构

利用微弧氧化方法在硅酸盐溶液中在Ｔｉ－６Ａｌ－４Ｖ合金表面生长出一层厚度达５０μｍ的陶瓷氧化膜,并用Ｘ射线衍射（ＸＲＤ）、扫描电镜（ＳＥＭ）初步研究了氧化膜的组织结构。该氧化膜由大量金红石型ＴｉＯ２、ＳｉＯ２非晶相及少量锐钛矿型ＴｉＯ２相组成,且膜内层金工石含量比膜外层结相都是由微弧区熔融快速冷却形成的。硅元素已扩散到膜内层,Ｔｉ、Ｓｉ元素在膜内部分布是不均匀的。     

TiO2粉体对镁合金微弧氧化陶瓷膜性能的影响

在已优化的Na2SiO4-Na3PO4复合体系溶液中加入TiO2粉对AZ91D镁合金进行了微弧氧化处理。用EDS、SEM、XRD分析了加TiO2粉对陶瓷膜的表面形貌和相成分的影响。结果表明,加入TiO2粉体后陶瓷膜孔洞减少,且疏松层变得密实;膜层相成分增加了钛氧化物。加入TiO2粉体后陶瓷膜的耐蚀性有提高。膜层具有光催化性能。     

ZAlSi12Cu2Mg1微弧氧化过程中负向电压对陶瓷膜层形成的影响

在交流条件下,采用硅酸钠电解液,通过调节不同的负向电压值,在ZAlSi12Cu2Mg1合金表面制得了微弧氧化陶瓷膜层.研究了不同的负向电压值对陶瓷膜层形成过程的影响.结果表明负向电压从80V到160V变化时,氧化时间从5 min延长到65 min,膜层厚度从28 μm增加到208μm,致密度从0.267 g/cm3增大到1.048 g/cm3,特别是微弧氧化第2阶段氧化时间,在负向电压为160 V时持续了32 min,试样表面逐渐变粗糙;在电解液组成为NaSiO38 g/L,NaOH 2 g/L,Na2EDTA 2g/L下,适宜的正/负向电压值为480/140 V,获得厚度为166 μm的膜层.XRD分析表明陶瓷层主要由莫来石、α-Al2O3和γ-Al2O3以及氧化铝的非晶物质组成.     

镁锂合金表面耐蚀微弧氧化膜的研究

利用微弧氧化技术在镁锂合金的表面成功制备了微弧氧化膜.利用SEM、XRD、XPS、动电位极化和电化学交流阻抗谱对微弧氧化膜结构、相组成以及耐蚀性能进行了研究.SEM观测结果表明,氧化膜层的结构是由疏松层和致密层组成的双层结构,微弧氧化膜表面存在大量直径约2～7 μm的微孔.XRD和XPS分析表明,微弧氧化膜的主要相组成为方镁石氧化镁和无定形磷酸盐化合物.动电位极化曲线以及电化学交流阻抗谱分析表明,微弧氧化处理后镁锂合金的耐蚀性能得到显著提高.     

微弧氧化工艺对锆合金表面陶瓷层厚度和形貌的影响

在磷酸盐电解液体系中制备了Zr-4合金的微弧氧化陶瓷层,研究了正负向电压、频率及氧化时间等工艺参数对陶瓷层的厚度和表面微观形貌的影响.结果表明:综合对陶瓷层厚度和表面质量的影响因素,适宜的工艺参数为正向电压520 V,负向电压160 V,频率250 Hz,氧化时间10 min.在此条件下,可得到厚度50μm左右的表面状况较好的陶瓷层.较高的正向电压和较长的氧化时间有利于提高膜层的厚度,而高的正负向电压、低频率和长时间的氧化,容易形成带有较大孔洞的火山状突起和穹状表面,膜层出现裂纹并且崩离的趋势增大,因此锆合金的微弧氧化需要有适当的工艺参数配合.     

2A12航空铝合金微弧氧化陶瓷层生长过程

研究2A12铝合金微弧氧化陶瓷层的生长规律,分析不同氧化时间陶瓷层的表面和截面形貌、成分和相组成。研究表明,陶瓷层总厚度接近于线性增长,向外生长速度比向基体内生长的速率稍大,而致密层占总膜层的比例先快速增加,其后略微下降。SEM结果显示,陶瓷层表面有大量呈火山口状的等离子放电痕迹,随氧化时间延长,厚度在整个表面上趋于相等,界面处氧化膜变得比较平坦。陶瓷层主要由α-Al2O3和γ-Al2O3相组成,随着氧化时间的延长,γ-Al2O3相在陶瓷层中的含量先增加后减小,而α-Al2O3相的含量随氧化时间的延长逐渐提高。     

Na2SiO3—KOH—（NaPO3）6溶液中Ti6Al4V微弧氧化陶瓷膜研究

用非平衡交流微弧氧化法于Na2SiO3-KOH-(NaPO3)6溶液中在Ti6Al4V表面形成氧化物陶瓷膜。分别用扫描电镜、电子探针及X射线衍射研究了陶瓷膜的组织形貌、元素分布和相组成。相对致密均匀的膜层主要由TiO2(钙钛矿相及金红石相)及非晶相组成。厚约20μm的膜可分为3层：过渡层、致密层与疏松层。电解液所含元素Si，P进入到膜层中，表明电解液组元急烈参与微弧氧化反应，这为通过选择电解液来设计膜层的相组成进而对膜层进一步改性提供途径。     

Effect of Electrolytic Solution Concentrations on Surface Hydrophilicity of Micro-Arc Oxidation Ceramic Film Based on Ti6Al4V Titanium Alloy

在不同电解液浓度的钙盐和磷酸盐混合体系中对Ti6Al4V合金进行微弧氧化(MAO)以改善其微观结构和亲水性能。利用扫描电镜、X射线衍射仪、测厚仪以及电化学工作站等对生成膜层的显微结构、物相组成、厚度以及亲水性能进行研究。结果表明:所制备的微弧氧化膜表面为粗糙多孔结构,含锐钛矿、金红石以及少量羟基磷灰石。随磷酸二氢钾浓度升高,羟基磷灰石相增多;微弧氧化膜厚度增大到一定值后不再发生变化;微弧氧化致密层与疏松层比例发生变化,增厚的疏松层表面多孔,且有较多含Ca、P的羟基磷灰石相,陶瓷膜的亲水性能提高,使得微弧氧化陶瓷膜的生物相容性得到提高。