稀土对镁合金微弧氧化层的作用综述

镁合金具有密度小、比强度高、可回收、优异的铸造性能和切削加工性能等特点,在航空航天、交通工具、3C产品等领域具有十分广泛的应用前景。然而,镁合金的耐蚀耐磨性能差,限制了其更广泛应用。采用微弧氧化技术处理镁合金表面,来提高镁合金的耐蚀耐磨性能是近几年新兴的表面技术。在微弧氧化过程中,镁合金表面不断地陶瓷化,最终获得与镁合金基体结合紧密的致密耐蚀耐磨陶瓷层。本文介绍了镁合金微弧氧化反应原理,综述了稀土对镁合金微弧氧化层作用形式,包括前处理、作为添加剂添加在电解液中以及稀土合金化方式。探讨了稀土对镁合金微弧氧化层的影响作用,稀土通过影响微弧氧化过程、改变微弧氧化层的形貌和提高耐蚀相比例来改善微弧氧化层的耐磨耐蚀性能。指出今后可能的研究方向,通过选择电导率合适、降低Mg O熔点和粘度的稀土盐添加剂,从而提高微弧氧化膜层的致密性和耐蚀相比例,有利于镁合金微弧氧化层性能的改善。     

微弧氧化对TC4钛合金耐磨、耐蚀及生物相容性的影响研究

为探究微弧氧化对TC4钛合金耐磨、耐蚀及生物相容性的影响,采用微弧氧化技术在其表面制备涂层。利用扫描电镜(SEM)表征了涂层的表面形貌;电压分别为375 V、400 V、425 V、450 V时测量其耐磨性,在450 V、475 V时测耐腐蚀性,并借助能谱检测研究了微弧氧化后TC4钛合金的生物相容性。结果表明：电压为425 V后膜层增长变缓,且耐磨性最好,摩擦系数为0.3;经微弧氧化处理后试样的自腐蚀电位正移为(0.633～0.928) V,相对钛合金基体自腐蚀电位都有提高,耐腐蚀性增强;XRD图谱分析得出涂层主要是金红石型TiO₂、锐钛矿型Ti O₂和纯Ti;经动物实验后微弧氧化处理的钛合金表面骨组织增多,进行12 W后的Ca/P为1.53,更接近人体骨的钙磷比1.67,对骨组织生长更有利。     

船用钛合金微弧氧化-电泳技术研究

随着钛及钛合金在以钢为主体建造材料的舰船装备中的广泛应用,采取有效技术措施防止钛-钢异种金属接触副发生电偶腐蚀变得尤为重要,而有资料表明,采用微弧氧化-电泳技术可以有效解决该问题。为此,对比了经微弧氧化、微弧氧化+水煮封孔、微弧氧化+电泳封孔三种工艺处理后的TA2、TA23、Ti80合金表面膜层的综合性能。研究表明,通过电泳技术可以实现对钛合金微弧氧化膜层表面疏松微孔的封闭,从而大幅度提高船用钛合金微弧氧化膜层的电绝缘性能等,并且从膜层横断面微观形貌可以看出,三种钛合金表面的微弧氧化膜层与电泳涂层之间有着良好的结合性。膜层结合强度测试结果显示,微弧氧化+电泳技术可满足对于结合强度要求较低的涂层的涂装。     

石墨含量对TC4钛合金微弧氧化膜的影响

在硅酸钠+磷酸钠体系溶液中添加不同含量的石墨粉,以其为氧化液对TC4钛合金进行表面微弧氧化。通过扫描电子显微镜、能谱仪、X射线衍射仪及摩擦磨损试验机,研究了石墨含量对TC4钛合金微弧氧化膜表面形貌、元素分布、相组成及摩擦系数的影响。结果表明,石墨含量的增加对TC4钛合金表面微弧氧化膜的形貌无太大影响,氧化膜层呈多孔结构,膜层表面有块状石墨颗粒分布;膜层中的Ti、P、O元素含量相对稳定,Si、C元素含量略有波动;膜层主要由TiO_2和Ti组成,石墨对膜层中TiO_2的形成有一定的阻碍作用;微弧氧化膜中的石墨颗粒能够起到一定的减摩作用,随着石墨含量的增加氧化膜的平均摩擦系数从0.85降至0.54。     

镁合金体育器械的表面改性与性能研究

采用磁控溅射和微弧氧化方法对AZ31B合金进行了表面改性处理,对比分析了 AZ31B合金基体、磁控溅射Zr膜和微弧氧化ZrO2膜的显微形貌、耐蚀性能和耐磨性能.结果表明:磁控溅射Zr膜与AZ31B合金基体实现了良好的冶金结合,界面处未见异常气孔或微裂纹存在,膜层厚度约为4 μm;微弧氧化膜层表面存在随机分布的尺寸约在2...     

钛合金表面微弧氧化制备二氧化钛陶瓷膜的研究

采用微弧氧化法在钛合金表面制备二氧化钛膜层(即生物医学用陶瓷膜),利用SEM、XRD和EDX对膜层的物相结构、形貌和元素组成进行了分析。研究了电解液pH值和微弧氧化电压对微弧氧化过程的影响。结果表明:随着电解液pH值和微弧氧化电压的升高,膜层表面孔洞数量增加,孔径增大,膜层更加均匀;膜层主要由锐钛矿型和金红石型二氧化钛组成,且金红石相含量随微弧氧化电压的升高而增加;微弧氧化电流密度随氧化时间的延长先增大后减小,随电解液pH值的增大而增大。当电解液pH值为11、微弧氧化电压为500V时,可制得多孔状陶瓷膜,且其孔洞分布均匀。     

TC4钛合金微弧氧化膜层高温氧化性能研究

利用微弧氧化(MAO)技术在TC4钛合金表面原位制备陶瓷膜层,并通过硅酸钠水溶液对膜层进行了封孔处理。采用X射线衍射仪(XRD)分析了膜层相组成,通过扫描电子显微镜(SEM)观察了膜层表面形貌。通过粘结拉伸测试,比较了膜层在封孔前后与基体的结合强度。利用高温氧化实验,考察了TC4基体及膜层试样封孔前后的抗高温氧化性能。结果表明:微弧氧化膜层与基体间的结合强度较高,经封孔处理及高温氧化100 h后,膜基结合强度降低至4.29 MPa。与TC4基体相比,微弧氧化膜层的高温氧化增重量小,抗高温氧化性能得到了显著的提高。封孔处理提高了微弧氧化膜层的致密性,使其能更好地阻止氧透过膜层向基体内侵入,进一步提高了膜层的抗高温氧化性能。     

表面活性剂对钛合金复合微弧氧化膜结构与耐磨性能的影响

为了在钛合金表面制备耐磨性能良好的复合微弧氧化膜层,研究了4种不同类型的表面活性剂对复合六方氮化硼(hBN)固体润滑微粒微弧氧化膜层微观结构及其耐磨性能的影响。结果表明,表面活性剂对复合微弧氧化(MAO)膜层的微观结构和耐磨性能有明显的影响,阳离子型表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵降低了复合MAO膜层中h BN微粒含量,削弱了膜基结合,因而不利于膜层耐磨性能的改善;非离子型表面活性剂无水乙醇由于挥发性强导致膜层的致密性下降,降低了膜层的耐磨性能;阴离子型表面活性剂十二烷基苯磺酸钠对复合MAO膜层的结构和耐磨性能影响较小;阴离子型表面活性剂羧甲基纤维素钠则有效改善了hBN微粒在电解液中的分散性,进而改善其在MAO膜层中的复合及分布状况,从而明显改进了复合MAO膜层的耐磨性能。     

微弧氧化对TC4钛合金微动磨损行为的影响

采用微弧氧化技术,在TC4钛合金表面制备高硬度氧化陶瓷层(MAO),对比研究了TC4钛合金基体与微弧氧化陶瓷层在2种不同位移幅值下的微动磨损行为.结果表明:位移幅值由80μm增大到150μm时,TC4钛合金基体微动损伤机制由粘着磨损和磨粒磨损转变为疲劳磨损和氧化磨损,而微弧氧化陶瓷层的损伤机制始终以氧化磨损为主;位移幅...     

铝合金微弧氧化陶瓷层的耐磨性

应用微弧氧化这一高新表面改性技术在LY12铝合金表面形成陶瓷膜层,并对其在常温下的耐磨性能进行了对比测试与分析。实验结果表明,微弧氧化陶瓷膜层的表面磨损外观比较均匀,磨损痕迹也比较轻微,其表面硬度达到2500HV,是基体的10倍以上。由此可见,微弧氧化技术大大改善了铝合金表面耐磨特性和硬度。

     

镁锂合金表面含碳陶瓷层的摩擦性能

通过在Na₂SiO₃-KOH基础电解液中加入石墨烯添加剂,在镁锂合金表面制备出一层自润滑的含碳陶瓷层. 利用扫描电镜、原子力显微镜以及X射线衍射仪分析了陶瓷层的表面形貌、粗糙度以及物相组成,利用摩擦磨损试验仪对陶瓷层在室温下的摩擦学性能进行研究. 其结果表明,加入石墨烯后制备出的含碳陶瓷层表面放电微孔分布均匀,且其微孔尺寸和表面粗糙度均明显降低. 相比于镁锂合金,陶瓷层的表面硬度也得到明显的提高. 此外,含碳陶瓷层主要由SiO₂、Mg₂SiO₄以及MgO物相组成,而石墨烯则以机械形式弥散分布于陶瓷层中并起到减摩作用. 当石墨烯体积分数为1%时,陶瓷层表面显微硬度为1317.6 HV_{0.1 kg},其摩擦系数仅为0.09,其耐磨性明显提高. 同时,陶瓷层磨痕的深度和宽度均明显小于镁锂合金,而且较为光滑,表明陶瓷层表面没有发生严重的黏着磨损.     

Structure and Corrosion Resistance of Microarc Oxidation Coatings on AZ91D Magnesium Alloy

Magnesium alloys are widely used as shells of 3C (computer, mobile phone and consumer electronics) equipments for its impressive mechanical and physical properties, such as low density, good resistance to electromagnetic radiation, suitable for high pressure diecasting and easily recycling, etc. But poor corrosion resistance confines its extensively application. In this paper, protective coatings was successfully prepared on AZ91D magnesium alloys by micro-arc oxidation (MAO) and painting process. Microstructures and phases of MAO coatings were invesgated with scanning electron microscope (SEM) and X-Ray diffractometer. Mechanical properties of MAO coating, such as adhesive force and corrosion resistance, were also tested. Results showed that MAO coatings were a good base for painting process. MAO coatings with paint have good adhesive properties to base metal and excellent corrosion resistance. Micro-arc oxidation with painting process is a good kind of surface treatment to improve the corrosion resistance of mobile phone shell made of AZ91D magnesium alloys.     

Investigation of rare earth sealing of porous micro-arc oxidation coating formed on AZ91D magnesium alloy

Magnesium and its alloys have been used in many industries, but they are reactive and require protection against aggressive envi-ronments. In this study, oxide coatings were applied on AZ91D magnesium alloy using micro-arc oxidation (MAO) process. Then, in order to seal the pores of the MAO coatings, the samples were immersed in cerium bath for different times. The surface morphologies and composi-tions of the coatings were analyzed by scanning electron microscopy (SEM) and X-ray energy dispersive spectroscopy (EDS), respectively. The corrosion behavior of the coatings was investigated with electrochemical impedance spectroscopy (EIS) and potentiodynamic polariza-tion tests in 3.5 wt.% NaCl solution. The amount of the porosity of the coating was measured by electrochemical method. It was found that the sealing treatments by immersion in cerium bath successfully sealed the pores of the MAO coatings. The results of the corrosion tests showed that the MAO coating which was sealed in Ce bath for 10 min enhanced the corrosion resistance of the substrate significantly. Fur-thermore, this coating had the lowest amount of the porosity among the coatings.)     

热喷涂制备非晶合金涂层性能的研究进展

首先介绍了非晶合金的理论基础,然后从耐磨性和耐蚀性两个方面入手,详细地阐述了国内外对于热喷涂非晶合金涂层性能研究进展情况,并系统地总结了非金合金涂层在耐磨性和耐蚀性上的本质联系和根本矛盾,最后指出热喷涂非晶合金涂层性能研究上的局限性,提出三点问题:对于非晶合金基础理论的研究还处在起步阶段、热喷涂制备非晶合金涂层的合金体系种类少、制备非晶合金涂层的热喷涂技术有待开发,并针对以上三点问题提出热喷涂制备非晶合金涂层性能研究的未来发展方向。      

Wear of Plasma Sprayed Conventional and Nanostructured Al<Subscript>2</Subscript>O<Subscript>3</Subscript> and Cr<Subscript>2</Subscript>O<Subscript>3</Subscript>, Based Coatings

An ever increasing demand for high-performance ceramic coatings has made it inevitable for developing techniques with precise control over the process parameters to enable the fabrication of coatings with the desired microstructure and improved structural properties. The literature on plasma sprayed nanostructured ceramic coatings such as of Al₂O₃, Cr₂O₃, and their composites obtained using reconstituted nano sized ceramic powders has been reviewed in this study. Ceramic coatings due to their enhanced properties are on the verge of replacing conventional ceramic coatings used for various applications like automotive systems, boiler components, power generation equipment, chemical process equipment, aircraft engines, pulp and paper processing equipment, land-based and marine engine components, turbine blades etc. In such cases, the advantage is greater longevity and reliability for realizing the improved performance of ceramic coatings. It has been observed that the plasma sprayed nanostructured ceramic coatings show improvement in resistance to wear, erosion, corrosion, and mechanical properties as compared to their conventional counterparts. This article reviews various aspects concerning the plasma sprayed ceramic coatings such as (i) the present understanding of formation of plasma-spray coatings and factors affecting them, (ii) wear performance of nanostructured Al₂O₃, Cr₂O₃ and their composite ceramic coatings in comparison to their conventional counterparts, and (iii) mechanisms of wear observed for these coatings under various conditions of testing.     

电弧喷涂含陶瓷颗粒铝基复合涂层的微结构和性能

采用5052半硬铝带分别包覆Al_2O_3、SiC、B_4C、TiC陶瓷颗粒制备的粉芯丝材进行电弧喷涂试验,制备了含陶瓷颗粒的铝基复合涂层。利用光学显微镜、XRD分析了涂层的微观组织和相结构,测试了复合涂层的显微硬度、耐磨性及耐腐蚀性。研究结果表明,制备的铝基复合涂层中含有一定数量的未熔陶瓷颗粒,涂层较为致密,无明显缺陷。含陶瓷铝基涂层的物相主要由Al和所添加的陶瓷相构成,其中在含B_4C陶瓷涂层中还存在Al_3BC、Al_4C_3和AlB_2等新相。陶瓷颗粒的加入有利于提高铝基复合涂层的显微硬度,其中B_4C的加入使涂层中基体相显微硬度提高了1.5倍,这是由于B_4C陶瓷和Al反应生成Al_3BC、Al_4C_3和AlB_2硬质相。复合涂层的耐磨性均优于纯铝涂层,摩擦磨损的形式主要为粘着磨损。动电位极化腐蚀试验表明,含SiC和TiC陶瓷涂层具有较低的腐蚀电流,耐蚀性较好,含SiC陶瓷的复合涂层出现了明显的钝化现象。     

再造纳米小颗粒 给力传统大工业

随着纳米科学技术的快速发展,纳米材料被成功地应用到热喷涂领域。研究表明,热喷涂纳米陶瓷涂层比传统陶瓷涂层具有更高的结合强度、韧性、热震性能、耐磨抗蚀性能和可加工性。这种热喷涂纳米陶瓷涂层是利用纳米粉末为原料经过特殊的再造粒过程得到可喷涂喂料,然后方可制备出纳米结构陶瓷涂层。与传统微米结构陶瓷涂层相比,该纳米陶瓷涂层的韧性、结合强度、抗热震性能高1～2倍,耐磨性能高4～8倍,抗疲劳性能提高10倍。发展这样的国际领先的先进表面工程新材料技术,对推动我省的科技和产业发展无疑有重大的战略和经济意义。可以促进我省传统产业的结构调整和产品的升级换代,可以提高我省产品的市场竞争力和我省企业的活力和经济效益。     

AZ91D铸造镁合金交流脉冲双极微弧电沉积陶瓷膜

利用交流脉冲方法在AZ91D铸造镁合金表面成功实现阴、阳极微弧电沉积陶瓷膜,并使用SEM和XRD等手段对陶瓷膜的厚度、组织形貌、成分、结构和耐蚀性作了相应研究分析.结果表明,应用交流脉冲方法不仅能够在AZ91D铸造镁合金上实现阴、阳双极微弧电沉积陶瓷膜,同时在阴、阳极陶瓷膜中电沉积有稀土元素Ce.通过比较动电位扫描极化曲线和交流阻抗分析发现阴、阳极微弧氧化处理后AZ91D镁合金的耐蚀性得到显著提高.     

硼化钼基涂层的制备及耐磨抗蚀性能研究

针对连续热镀锌生产线中沉没辊、轴套等零部件的腐蚀磨损问题,采用造粒烧结制备了MoB-Al2O3(MA)复合陶瓷粉末,采用等离子喷涂工艺制备了MA复合陶瓷涂层,测试了涂层的显微组织、显微硬度及耐熔融锌液腐蚀磨损性能.结果 表明,涂层显微组织均匀,显微硬度约1300HV100.采用细粒度粉末、粘结底层和封孔工艺制备的MA涂...