铝合金表面微弧氧化涂层制备的影响因素

微弧氧化技术是铝合金材料表面改性的一项重要技术。通过微等离子体的高温高压作用,使所生成的微弧氧化膜具有膜层厚、硬度高、耐磨、耐蚀、耐压绝缘以及抗高温冲击等优异特性,在军事、航天、航空、纺织、机械、汽车、石油、化工及医疗等工业部门有着广阔的应用前景,特别适用于高速运转且有耐磨要求的铝合金零件的表面处理;因此,铝合金表面微弧氧化涂层制备影响因素的研究和分析对铝合金材料表面改性结果的影响与发展有重大意义。在总结铝合金表面微弧氧化涂层制备的影响因素的基础上,分析讨论了不同因素对铝合金表面微弧氧化涂层制备的影响。通过选择合理的工艺参数可以获得综合性能良好的陶瓷膜层。     

LY12试件厚度及微弧氧化膜厚对疲劳性能影响

微弧氧化是一种新兴的表面处理技术,利用微弧氧化技术在铝及铝合金材料表面生成陶瓷层,该膜层耐磨,耐腐蚀,耐高温冲击等性能明显优于传统阳极氧化膜.本文对试件厚度与LY12-CZ铝合金微弧氧化膜层厚度关系进行了研究.研究表明,试件厚度影响微弧氧化后不同膜厚的试件疲劳特性,试件厚度为2 mm时,膜厚10～20 μm微弧氧化对试件疲劳寿命有提高;试件厚度3 mm时,膜厚10～25 μm,微弧氧化使试件疲劳寿命略有降低;预腐蚀疲劳实验表明,微弧氧化试件腐蚀疲劳寿命比普通阳极化试件的腐蚀疲劳寿命高.     

铝合金表面微弧氧化陶瓷层的耐腐蚀性能

采用微弧氧化技术,以硅酸钠为主体配以Na2WQ、KOH、Na2EDTA辅助添加剂的电解液,在2A12铝合金表面原位生成陶瓷层,以提高铝合金的耐腐蚀性能.用扫描电镜(SEM)和X射线衍射仪(XRD)分析了微弧氧化陶瓷层的截面形貌和相结构;用显微硬度仪测量了陶瓷层的显微硬度;用CS300P型电化学腐蚀工作站在36 g/L的NaCl溶液中测试了陶瓷层的电化学腐蚀性能.结果表明:微弧氧化陶瓷层的厚度为4 μm,显微硬度达到683 HV,其相组成主要是α-Al2O3和γ-Al2O3;铝合金表面微弧氧化陶瓷层提高了铝合金的耐腐蚀性能,使其腐蚀速率明显减慢.     

碳纳米管添加剂对ZL109铝合金微弧氧化陶瓷层的生长及耐磨性能影响

为进一步提高ZL109铝合金的耐磨性能,在微弧氧化电解液中加入碳纳米管添加剂,探究碳纳米管对ZL109铝合金微弧氧化陶瓷层生长及耐磨性能的影响。在电解液中分别加入04~2 g/L碳纳米管,在双极性脉冲恒压模式下制备得到ZL109铝合金微弧氧化陶瓷层;从表面特征、微观形貌、厚度、物相组成等方面进行陶瓷层生长行为的分析,并利用往复式摩擦磨损试验机探讨陶瓷层的耐磨性能。结果表明：碳纳米管电解液添加剂对陶瓷层生长过程影响较大,显著改变了陶瓷层的基本特征,使得原有表面的孔隙率和孔径显著下降,但过高的碳纳米管浓度会导致表面出现显著的不均匀的突起;碳纳米管未直接参与陶瓷层成膜,而是通过自身的较高的存储介电微充电能力影响了微弧放电过程中单位通道面积内生成的氧化产物的量,从而对陶瓷层各项特征产生显著的影响;添加碳纳米管后陶瓷层摩擦因数有所增大,但耐磨性能大幅提升,其中添加12 g/L碳纳米管制备得到的陶瓷层具有较好的耐磨性能,具有较低且稳定的摩擦因数。     

AZ31B镁合金/6061铝合金异质金属连接件整体微弧氧化膜的制备及其结构

对AZ31B镁合金和6061铝合金异质金属铆接件进行了微弧氧化,研究了不同时间微弧氧化膜的微观形貌、物相组成、电化学性能、硬度等,对比分析了微弧氧化过程中镁合金、铝合金表面氧化膜的形成过程。结果表明:经过10min的微弧氧化后,该连接件整体被氧化膜包裹,氧化膜与2种合金基体均紧密连接,且均由致密层和疏松层组成;镁合金表面氧化膜主要由MgO、少量硅酸盐和氟化物组成,而铝合金表面氧化膜主要由Al_2O_3及少量硅酸盐组成;微弧氧化提高了连接件中镁合金、铝合金的腐蚀电位,降低了二者的腐蚀电位差,有效缓解了电偶腐蚀的发生。     

微弧氧化与稀土铈盐封孔对7A85新型铝合金耐蚀和耐磨性能的影响

为改善7A85新型铝合金表面的耐蚀和耐磨性能,利用微弧氧化技术在其表面原位生成陶瓷膜层,用稀土铈盐溶液对陶瓷膜进行封孔处理。通过扫描电子显微镜观察陶瓷膜的表面形貌,采用X射线衍射仪分析膜层的相结构,利用盐雾腐蚀试验和电化学测试评价了陶瓷膜的耐蚀性能,用球-盘摩擦磨损试验机研究了陶瓷膜的摩擦学性能。结果表明:7A85铝合金表面微弧氧化陶瓷膜主要由α-Al2O3和γ-Al2O3相组成,陶瓷膜表面经稀土封孔处理后致密性提高。单纯的微弧氧化处理提高了7A85铝合金的耐腐蚀性能,使其抗3.5%NaCl水溶液腐蚀速率降低了1个数量级;对微弧氧化膜层进行稀土铈盐封孔处理进一步提高了膜层的耐蚀性能,腐蚀速率降低1个数量级。微弧氧化陶瓷膜显著提高了7A85铝合金表面的耐磨性能,体积磨损率从4.56×10-3mm3/(N·m)降至5.73×10-4mm3/(N·m);稀土铈盐封孔处理降低了陶瓷膜的摩擦系数,但对磨损速率无显著影响。     

微弧氧化与稀土铈盐封孔对7A85新型铝合金耐蚀和耐磨性能的影响

为改善7A85新型铝合金表面的耐蚀和耐磨性能,利用微弧氧化技术在其表面原位生成陶瓷膜层,用稀土铈盐溶液对陶瓷膜进行封孔处理。通过扫描电子显微镜观察陶瓷膜的表面形貌,采用X射线衍射仪分析膜层的相结构,利用盐雾腐蚀试验和电化学测试评价了陶瓷膜的耐蚀性能,用球-盘摩擦磨损试验机研究了陶瓷膜的摩擦学性能。结果表明:7A85铝合金表面微弧氧化陶瓷膜主要由α-Al2O3和γ-Al2O3相组成,陶瓷膜表面经稀土封孔处理后致密性提高。单纯的微弧氧化处理提高了7A85铝合金的耐腐蚀性能,使其抗3.5%NaCl水溶液腐蚀速率降低了1个数量级;对微弧氧化膜层进行稀土铈盐封孔处理进一步提高了膜层的耐蚀性能,腐蚀速率降低1个数量级。微弧氧化陶瓷膜显著提高了7A85铝合金表面的耐磨性能,体积磨损率从4.56×10-3mm3/(N·m)降至5.73×10-4mm3/(N·m);稀土铈盐封孔处理降低了陶瓷膜的摩擦系数,但对磨损速率无显著影响。     

2Al2铝合金微弧氧化膜性能研究

采用Na2 WO4和Na2SO3电解液对2Al2铝合金进行微弧氧化,研究了微弧氧化陶瓷膜表面形貌、截面组织、显微硬度及耐磨性等性能.结果表明,微弧氧化表面处理可以在2Al2铝合金表面形成致密并与基体结合良好的陶瓷膜,Na2WO4溶液浓度对陶瓷膜颜色、表面形貌、致密度和显微硬度都有影响,但对于陶瓷膜成膜厚度没有显著影响....     

电参数对2A12铝合金微弧氧化膜组织结构的影响

采用微弧氧化技术,在2A12铝合金表面制备致密、平整且晶粒细化的微弧氧化铝陶瓷膜(简称微弧氧化膜)。通过扫描电子显微镜和光学显微镜,对不同电参量条件下制备的微弧氧化膜层的微观形貌和组织结构进行分析。当正电压从220 V增大到280 V,随着正电压的升高,微弧氧化膜表面变得光滑致密,且微弧氧化膜的厚度也随电压升高而增厚;当正电压升高到280 V时,表面有微裂纹出现;随着负电压的升高,微弧氧化膜表面的孔径先增大后减小,膜表面变得光滑;负电压48 V时,微弧氧化膜的厚度随着负电压的升高而增加,当负电压≥48 V后,微弧氧化膜的厚度减小;随着电流密度增加,微弧氧化膜的厚度增加,但膜表面较粗糙;因此,在微弧氧化处理过程中,正电压、负电压和电流密度对微弧氧化膜的制备均有较大的影响。     

微弧氧化电源占空比对陶瓷基自润滑复合涂层性能的影响*

为提高柴油机铝合金活塞的可靠性和耐用性,在不同电源占空比下通过微弧氧化实验在铝合金基体上制备得到微弧氧化陶瓷层,利用电泳技术将MoS_2微纳米粒子引入陶瓷层的孔隙中,制备得到陶瓷基自润滑复合涂层。研究微弧氧化电源占空比对陶瓷层和复合涂层微观形貌、厚度和表面粗糙度的影响,并利用往复式摩擦磨损试验机在干摩擦、油润滑条件下对复合涂层的摩擦学性能进行分析。结果表明:随占空比的提高,微弧氧化陶瓷层的厚度、表面粗糙度呈现先增加后减小的变化趋势;随占空比的提高,制备得到的复合涂层的摩擦因数先减小后增大,占空比为60%～70%得到的复合涂层摩擦因数最低,且复合涂层与基体结合状态好,抗磨自润滑性能显著。     

镀镍石墨磁性纳米粒子对ZL109微弧氧化反应过程及膜层耐磨性能影响

为进一步探索微弧氧化反应过程中微弧氧化陶瓷层表面形貌、孔隙率等基本特征的受控机制,创新地提出向微弧氧化电解液中引入磁性粒子,即镀镍石墨磁性纳米粒子,探索磁性添加剂粒子对微弧氧化反应过程及膜层耐磨性能的影响.从膜层表面形貌、横截面形貌、孔隙率、平均孔径、厚度、表面粗糙度、反应能耗及物相组成等方面对微弧氧化反应过程进行了分...     

微弧氧化陶瓷涂层在铝质金属型上的应用研究

采用铁质金属型和经微弧氧化处理的铝质金属型在相同浇注条件下铸出ZL101铸件,并通过涡流测厚仪、光学金相显微镜、扫描电镜、X射线衍射仪分析了涂层的厚度,形貌和相组成.试验结果表明:经微弧氧化处理的铝质金属型具有较高的耐磨性能和耐热冲击性能,微弧氧化涂层同基体结合强度高;经微弧氧化涂层处理的铝质金属型比铁质金属型铸出的铸件组织更细,力学性能明显改善.铝质金属型表面微弧氧化的修复工艺简单,提高了金属型的使用寿命.     

LY12铝合金微弧氧化配方的优化

在大量试验的基础上，采用3因素3水平的正交试验方法，从考察耐腐蚀性、膜层厚度、膜层硬度出发，确定LY12铝合金在硅酸盐体系下微弧氧化电解液优选配方，并研究了在此配方基础上生成的微弧氧化涂层的微观形貌和相结构，陶瓷层表面微孔较小，膜层均匀致密。     

2Al2铝合金微弧氧化膜性能研究

采用Na2 WO4和Na2SO3电解液对2Al2铝合金进行微弧氧化,研究了微弧氧化陶瓷膜表面形貌、截面组织、显微硬度及耐磨性等性能.结果表明,微弧氧化表面处理可以在2Al2铝合金表面形成致密并与基体结合良好的陶瓷膜,Na2WO4溶液浓度对陶瓷膜颜色、表面形貌、致密度和显微硬度都有影响,但对于陶瓷膜成膜厚度没有显著影响.同时,在Na2SiO3电解液中添加Na2WO4将会导致陶瓷膜显微硬度的增加,而且随着与界面距离的增大,陶瓷膜显微硬度逐渐增加.     

氢氧化钠电解液中铝合金的微弧氧化

叙述了在NaOH电解液中进行铝合金表面微弧氧化处理。经微弧氧化制备的铝氧化膜，厚度可达80μm，显微硬度可达HV1200。通过X射线衍射（XRD）分析和扫描电镜（SEM）分析观察可知，铝合金氧化膜层相结构为α-Al2O3和γ-Al2O3，膜层与铝基体结合良好。通过热分析（TG、DSC）可知，此工艺制备的氧化膜有很好的热稳定性。     

AZ91D镁合金微弧氧化低能耗的电解质配方研究

利用自制微弧氧化装置在铝酸盐体系中对AZ91D镁合金进行微弧氧化处理.采用多重正交试验,从考察膜层厚度、单位能耗和耐蚀性出发,确定了AZ91D镁合金在铝酸盐体系中的最佳工艺参数.结果表明:在最佳电解质配方下,处理过程工作电压约在120 V,电流密度可以低到0.5 A/dm2,生长1 μm陶瓷涂层的单位面积能耗仅为456 W/(m2·μm).微弧氧化膜呈多孔结构、孔径较小,裂纹较少,分布均匀,膜层较为致密;微弧氧化膜由MgO和MgAl2O4组成;处理后AZ91D镁合金样品的腐蚀电流密度为0.014 μA/cm2,比未处理合金降低了接近3个数量级.     

ZL101A铝合金表面微弧氧化陶瓷层的摩擦磨损性能

在ZL101A铝合金表面制备了微弧氧化陶瓷层,采用扫描电镜、X射线衍射仪、显微硬度计、高温摩擦磨损试验机等研究了该陶瓷层的显微组织、物相组成、显微硬度和摩擦磨损性能。结果表明:微弧氧化陶瓷层主要由α-Al_2O_3和γ-Al_2O_3相组成,其层厚约60μm,表层疏松、内层致密;该陶瓷层的平均硬度为1 740.9HV,远高于ZL101A铝合金的150.2HV,摩擦因数与磨损质量损失均小于ZL101A铝合金的,其磨损机理主要为磨粒磨损。     

基于试验的微弧氧化铝合金制动盘研究

为推进某车型轻量化进程,提出一种新型微弧氧化铝合金制动盘。通过基于道路制动载荷谱的制动器台架试验,对比不同微弧氧化陶瓷层的耐磨性能。因为铝合金制动盘最大的缺点是热变形较大,通过开展制动盘的热变形试验,验证微弧氧化铝合金制动盘的可行性。最后通过温度对比试验,得出在相同工况下,HT250和微弧氧化铝合金制动盘的温度分别是550和350℃,为铝合金制动盘的其他验证开发提供重要的试验数据支持。     

钛合金微弧氧化层的摩擦学性能研究

利用微弧氧化技术在Ti6Al4V合金表面制备了富含钙、磷的多孔氧化陶瓷层,研究了微弧氧化层表面形貌、组成及摩擦学性能。研究结果表明,随着电压的升高,氧化层表面微孔孔径、粗糙度和Ca、P元素含量增大,显微硬度增大。25%小牛血清润滑条件下的微弧氧化层与ZrO2陶瓷球的摩擦学实验表明,微弧氧化层的摩擦因数高于Ti6Al4V钛合金,但磨损率明显降低,表明微弧氧化Ti6Al4V合金具有良好的耐磨性能。     

聚乙二醇/聚乙烯醇复合润滑膜对铝合金微弧氧化陶瓷层的润滑作用

微弧氧化（MAO）技术可明显改善铝合金的力学性能和表面性能,然而微弧氧化后的陶瓷层显示出较高的粗糙度,导致铝合金在摩擦过程中磨损较大。为改善铝合金抗磨性能,通过热压聚乙烯醇（PVA）和聚乙二醇（PEG）聚合物在铝合金微弧氧化后的陶瓷层表面制备一种具有优异润滑性能的复合膜,在不同频率、载荷和润滑条件下表征复合膜的润滑性能,并通过X射线衍射（XRD）和傅里叶变换红外（FTIR）分析复合膜的形成方式和润滑机制。结果表明：复合膜的摩擦因数仅为无膜时的1/4,具有良好的润滑性能;复合膜在干摩擦、油润滑以及高速工作条件下,都保持了良好的润滑特性,但在水环境下复合润滑膜会发生局部溶解,润滑性能较差;复合膜的网络结构和聚合物的自润滑特性共同起到了优异的润滑作用。