微弧氧化处理对AZ91D镁合金腐蚀行为的影响

采用碱性硅酸盐溶液,在AZ91D镁合金试样表面制得微弧氧化膜,并利用电化学阻抗方法对镁合金及微弧氧化处理试样在3.5%NaCl溶液中的腐蚀行为进行比较研究.结果表明,镁合金经微弧氧化处理后,腐蚀电位和膜层阻抗均有一定程度的提高.但在浸泡过程中,微弧氧化处理试样的电化学参数呈现出不同的变化规律,初期波动较大,后期则逐渐降低,趋向稳定.     

AZ31B镁合金表面微弧电泳复合膜层微观结构及耐蚀性表征

采用微弧氧化技术在AZ31B镁合金表面制备陶瓷层,利用其表面多孔结构借助电泳技术沉积有机膜层,对比研究陶瓷层和复合膜层表面粗糙度、表面及截面形貌、电化学性能及划伤腐蚀特性。结果表明:陶瓷层表面放电微孔被电泳层完全填充并形成均匀膜层,复合膜层表面粗糙度明显降低;微弧电泳复合膜层腐蚀电流密度与陶瓷层和基体相比分别降低2个和4个数量级,极化电阻分别增大2个和4个数量级,腐蚀倾向降低;微弧电泳复合膜层电化学阻值与陶瓷层相比增加4个数量级,同时电容值降低4个数量级,耐蚀性显著提高;由于陶瓷层与电泳层的机械嵌合作用,复合膜层划伤腐蚀过程表现为基体腐蚀及陶瓷层与基体界面的破坏,复合膜层界面处结合完好。     

C3H8O3含量对AZ91D镁合金微弧氧化过程及膜层特性的影响

在含有不同C₃H₈O₃含量的硅铝复合电解液中,利用交流脉冲电源在AZ91D镁合金基体上制备了一系列微弧氧化膜。利用SEM和膜层测厚仪分别研究了陶瓷膜层的微观形貌特征及厚度,采用全浸泡实验和电化学阻抗谱测试了膜层在3.5%NaCl中性溶液中的耐蚀性能。结果表明,微弧氧化过程中的起弧电压和终止电压均随C₃H₈O₃含量的增加而呈上升的变化趋势。随着C₃H₈O₃含量的增加,膜层耐蚀性先提高后降低,而膜厚变化幅度不大。膜层的耐蚀性主要取决于内部致密层,当C₃H₈O₃含量为5 mL/L时,膜层相对较致密,因而表现出良好的耐蚀性能。     

PREPARATION OF MICROARC OXIDATION COATING ON (Al2O3-SiO2)sf/AZ91D MAGNESIUM MATRIX COMPOSITE AND ITS ELECTROCHEMICAL IMPEDANCE SPECTROSCOPIC ANALYSIS\par

在硅酸盐电解液体系中, 采用交流微弧氧化方法在增强体体积分数为33%的 (Al₂O₃-SiO₂)_sf/AZ91D镁基复合材料表面制备出完整的保护性氧化膜. 利用SEM, EDS和XRD分析了氧化膜的形貌、成分和相组成, 测量了膜层的显微硬度分布. 采用电化学阻抗谱(EIS)评价了微弧氧化表面处理前后复合材料的电化学腐蚀性能, 确立了不同浸泡时间对应的等效电路. 结果表明, 微弧氧化膜主要由MgO和Mg₂SiO₄相组成, 最大硬度达到1017 HV. 氧化膜电化学阻抗模值|Z|与镁合金基体相比大幅度提高, 耐腐蚀性能明显高于基体. 在3.5%NaCl溶液里浸泡96 h后, EIS出现感抗弧, 显示膜内部开始出现点蚀破坏. 氧化膜耐蚀性由膜内致密层特性所决定.     

Mg-Li合金表面浅绿色超疏水复合膜层的制备及耐蚀性能研究

通过微弧氧化着色技术在Mg-Li合金表面生成浅绿色类陶瓷膜层,并在着色膜表面有机镀膜复合改性。用蒸馏水在镀膜表面的静态接触角以及动电位极化曲线和电化学阻抗谱测试,分别研究复合改性前后润湿性及耐蚀性。结果表明,微弧氧化着色表面通过有机镀膜生长了一层有机薄膜,接触角由近0°变为169.2°,实现了超亲水到超疏水的功能转化。Mg-Li合金基体经微弧氧化着色改性后,耐蚀性能明显提高,经复合改性后耐蚀性能进一步提高;与基体相比,超疏水复合膜在0.1 mol/L NaCl溶液中的动电位极化腐蚀电流密度减小3个数量级,电化学阻抗提高3个数量级。     

Microstructure and corrosion resistance of modified 2024 Al alloy using surface mechanical attrition treatment combined with microarc oxidation process

A top ceramic coating was fabricated on the surface mechanical attrition treatment (SMAT) modified nanocrystalline layer of 2024 Al alloy by microarc oxidation (MAO) process. The corrosion resistance of the SMAT-MAO composite coating was studied by EIS. The results show that SMAT-MAO composite coating with 10 μm top ceramic coating exhibited better corrosion resistance, while the SMAT-MAO coating with the thickness of 15 μm showed worse corrosion resistance compared with those simple MAO coatings with same thickness. The formation of a dense passive film at the damaged region caused by the bottom nanocrystalline interface contributed to the improved corrosion resistance property.     

AZ91D镁合金微弧氧化膜的腐蚀行为研究

利用双向全波脉冲电源对AZ91D镁合金在硅酸盐体系中进行了微弧氧化处理,通过电化学阻抗谱(EIS)测试、极化曲线分析并结合XRD和SEM等分析方法对微弧氧化处理的镁合金腐蚀行为进行了研究.结果表明,微弧氧化膜表面分布着几微米的微孔,微弧氧化膜中主要含有MgF2,Mg2SiO4和Al2O3.AZ91D镁合金经过微弧氧化处理之后,耐蚀性能明显提高,自腐蚀电流密度降低3个数量级,自腐蚀电位高出约300 mV,阻抗值高出3个数量级,研制的微弧氧化膜对镁合金具有很好的防腐保护性能.     

Characteristics of anodic coatings oxidized to different voltage on AZ91D Mg alloy by micro‐arc oxidization technique

With increasing applied voltage, three types of anodic coatings, passive film, micro‐spark ceramic coating and spark ceramic coating were made by micro‐arc oxidization (MAO) technique on AZ91D magnesium alloy in alkali‐silicate solution. The structure, composition characteristics and the electrochemical properties of coatings were also studied with SEM, XRD and EIS (electrochemical impedance spectroscopy) technique, respectively. It is found that the electrochemical properties are closely related to the structure and composition characteristics of the anodic coatings. At the same time, the characteristics of the three types of anodic coatings differ significantly, among them, the micro‐spark ceramic coating, prepared in the voltage range of 170~220V exhibits compact, homogeneous structure and highest corrosion‐resistance.     

拉应力条件下微弧氧化膜对铝合金腐蚀及电化学行为的影响

为研究在拉应力条件下微弧氧化膜对铝合金腐蚀及电化学行为的影响,采用恒载荷应力环在3.5% NaCl溶液中研究了经微弧氧化（MAO）处理后的7050铝合金（AA7050）应力腐蚀行为。用原位电化学阻抗谱（EIS）的方法评价在拉应力条件下,膜层的腐蚀破坏随浸泡时间的变化,并建立了相应的等效电路模型。结果表明,在3.5% NaCl溶液中,微弧氧化膜在有无拉应力的条件下都可以提高AA7050的耐蚀性和减少AA7050的塑性损失。在400 MPa拉应力条件下,微弧氧化膜的阻抗在应力腐蚀的过程中呈现出先减小后增大,再减小最后趋于稳定的规律;另外,AA7050在有拉应力的条件下,拉应力会促进基体的点蚀形核,提高腐蚀速率,微弧氧化膜的疏松层在拉应力的作用下会失去对基体的保护作用。     

AZ91D镁合金微弧氧化膜耐蚀性的试验研究

研究了AZ91D镁合金微弧氧化膜在复合铝酸盐溶液中的耐蚀性。利用X射线衍射（XRD）和扫描电子显微镜（SEM）分析了AZ91D镁合金微弧氧化膜的物相和表面形貌;利用IM6e型电化学工作站测量了氧化膜的电化学阻抗和稳态电流／电位极化曲线;利用CMB-1501B型便携式瞬时腐蚀速度测量仪测量了氧化膜的腐蚀电流密度Icorr和年腐蚀深度MMA。试验结果表明,微弧氧化的镁合金耐蚀性提高了2～3个数量级,镁合金微弧氧化膜主要由MgO、MgAl2O4、Al12Mg17组成。     

锆合金表面微弧氧化陶瓷膜制备及特性分析

采用交流微弧氧化方法在一种锆合金表面制备出保护性陶瓷膜。采用SEM、EDS、XRD分析了陶瓷膜的表面形貌、截面组织、成分和相组成,并测量了微弧氧化前后锆合金的极化曲线,以评估陶瓷膜的电化学腐蚀特性。结果表明,膜层较为致密,并与锆合金结合良好。陶瓷膜由m-ZrO2、t-ZrO2、S iO2相所组成,其中S iO2相主要分布在外层膜里。微弧氧化处理后,锆合金的腐蚀电位上升,腐蚀电流密度下降,它的抗腐蚀能力得到较大提高。     

镁合金微弧氧化陶瓷层耐蚀性的电化学分析

采用IM6e型电化学工作站，测试了镁合金微弧氧化后陶瓷层的电化学阻抗(EIS)、稳态电流／电位极化曲(Steady State1／E Recording)以及Tafel斜率。结合测量结果对微弧氧化处理镁合金的耐蚀性进行分析。结果表明，经过微弧氧化处理后试样的电化学阻抗比未经处理原始试样的电化学阻抗高3个数量级。微弧氧化处理过程中存在一个最佳陶瓷层厚度，当超过或低于这个最佳厚度时，试样的耐蚀性都较差，只有达到这个最佳厚度时，试样的耐蚀性才是最佳的。     

电解质对AZ91D镁合金微弧氧化的影响

在Na2SiO3和NaAlO2为主成膜剂的硅铝复合电解液中,利用交流脉冲电源对AZ91D镁合金进行微弧氧化处理,研究主成膜剂含量的变化对微弧氧化过程及膜层特性的影响规律。利用扫描电镜(SEM)和膜层测厚仪分别研究了膜层的微观形貌和膜层厚度,通过电化学阻抗谱(EIS)测试膜层在3.5%NaCl中性溶液中的耐蚀性能。结果表明,随着主成膜剂含量的增加,微弧氧化过程中起弧电压和终止电压均呈下降的变化趋势,而膜层耐蚀性则基本呈先增大后降低的变化趋势,膜厚的变化趋势与其耐蚀性一致;Na2SiO3含量的变化对膜层内部致密层和外部疏松层的耐蚀性均有影响,而NaAlO2含量的变化则主要影响膜层内部致密层的耐蚀性;适量的主成膜剂含量是获得致密耐蚀膜层的关键。     

镁合金微弧氧化及后续涂装耐蚀性电化学分析

采用IM6e型电化学工作站,对MB8镁合金微弧氧化及封孔涂装后试样进行电化学I/E极化曲线和Tafel斜率分析.结果表明:各种封孔工艺都能不同程度地提高微弧氧化陶瓷层的耐蚀性,其中电泳涂装降低腐蚀电流1个数量级,是良好的封孔工艺:采用水煮+有机树脂多种封孔工艺综合处理降低陶瓷层腐蚀电流2个数量级,耐蚀性最好.     

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。     

6061铝合金表面新型黄色微弧氧化陶瓷层的制备与表征

目的 研究6061铝合金表面新型微弧氧化黄色陶瓷层的制备工艺,并对其微观结构、成分、硬度、耐蚀性能等进行表征。方法 在以Na2SiO3为基础的电解液中加入Na2SnO3进行微弧氧化处理,制备出黄色微弧氧化陶瓷层,并与传统白色、黄色、黑色微弧氧化陶瓷层作对比。采用SEM和EDS分析膜层表面形貌和元素分布,借用XPS对膜层进行成分表征,使用硬度计测试其表面硬度,采用电化学工作站和人造海水腐蚀实验评价陶瓷层的抗腐蚀性能。结果 随着电解液中Na2SnO3浓度的增加,陶瓷层中Sn元素含量增加,Si元素含量减少,陶瓷层黄色饱和度不断增强。黄色含Sn陶瓷层制备过程中,电解液中的SnO32-在高温高压下转化为SnO2,导致陶瓷层硬度达到365HV,高于白色与黑色陶瓷层。在3.5% NaCl溶液中进行电化学测试,黄色含Sn陶瓷层的腐蚀电流密度与腐蚀电位分别为9.34×10-9 A/cm2和-0.34 V,耐蚀性优于白色和黄色含Mn陶瓷层。结论 在电解液中添加Na2SnO3可在铝合金表面生成具有较高硬度和耐蚀性能良好的类似沙漠黄色的陶瓷层,为铝及其合金在多领域的应用奠定了一定的实验基础。     

Mg-Gd-Y系合金微弧氧化层生长机制及耐蚀性研究

利用扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)等分析手段,研究Mg-11Gd-1Y-0.5Zn合金微弧氧化陶瓷层的生长规律,分析微弧氧化膜层相结构及不同生长阶段的耐蚀性。结果表明,在微弧氧化初期,膜层生长遵循直线规律,为典型的电化学极化控制的阳极沉积阶段;随处理时间的延长及膜层增厚,膜层生长符合抛物线规律,属微弧氧化阶段,较氧化初期相比,生长速率慢;在弧光放电阶段,抛物线斜率增大,疏松层增厚,生长速率有所提高。微弧氧化疏松层主要以MgSiO3为主,致密层以MgO为主;微弧氧化各阶段,膜层耐蚀性随氧化时间增长而提高,到弧光放电阶段,耐蚀性有所降低。在7～12min时,膜层具有较好的耐蚀性。     

Enhanced corrosion resistance of micro-arc oxidation coated magnesium alloy by superhydrophobic Mg−Al layered double hydroxide coating

To further enhance the corrosion resistance of the porous micro-arc oxidation (MAO) ceramic layers on AZ31 magnesium alloy, superhydrophobic Mg−Al layered double hydroxide (LDH) coating was fabricated on MAO-coated AZ31 alloy by using in-situ growth method followed by surface modification with stearic acid. The characteristics of different coatings were investigated by XRD, SEM and EDS. The effect of the hydrothermal treatment time on the formation of the LDH coatings was studied. The results demonstrated that the micro-pores and cracks of MAO coating were gradually sealed via in-situ growing LDH with prolonging hydrothermal treating time. Electrochemical measurement displayed that the lowest corrosion current density, the most positive corrosion potential and the highest impedance modulus were observed for superhydrophobic LDH/MAO coating compared with those of MAO coating and LDH/MAO coating. Immersion experiment proved that the superhydrophobic LDH/MAO coating with the active anti-corrosion capability significantly enhanced the long-term corrosion protection for MAO coated alloy.     

微弧氧化钛合金的电化学腐蚀行为

采用微弧氧化技术在TC4钛合金表面制备了多孔陶瓷层,研究了其在Hank′s模拟体液中的电化学腐蚀行为,利用SEM和XRD分析了其表面形貌和物相组成。结果表明,微弧氧化合金的自腐蚀电位升高约0.3V,提高了TC4钛合金在生物体液环境下的化学稳定性。在钛合金植入体电位范围内,微弧氧化处理可明显提高极化电阻,减少腐蚀电流1~2个数量级。随腐蚀时间的延长,TC4钛合金表面钝化膜逐渐发生腐蚀,而微弧氧化膜浸泡初期HA的形核及生长是电极反应中最活跃部分,2周后表面形成均匀的HA薄膜,表现出良好的抗电化学腐蚀性能。     

纯镁表面等离子体电解渗硼与微弧氧化复合膜的制备及耐蚀性

目的 在纯镁表面制备新型复合膜,以提高其耐蚀性.方法 先在硼砂系电解液中对纯镁进行等离子体电解渗硼(PEB)处理,预制表面改性层,然后在硅酸盐系电解液中对其进行微弧氧化(MAO)处理,从而获得PEB+MAO新型复合膜.分别使用扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)和X射线衍射仪(XRD)分析膜层的微观结构、元素分布及物相组成,膜层的耐蚀性则通过动电位极化曲线和电化学阻抗谱(EIS)来表征.结果 纯镁的等离子体电解渗硼过程经历了电离、置换、吸附和扩散四个阶段,获得的PEB表面改性层由氧化层和扩散层组成.在PEB+MAO复合膜的生长过程中,膜层在其厚度方向存在重叠的现象,而不是逐层的简单堆积.等离子体电解渗透时,硼元素渗入后所形成的渗层区域降低了纯镁基体表面的化学活性,改善了其微观组织结构,进而使PEB+MAO复合膜的腐蚀电流密度较基体、单一PEB改性层和单一微弧氧化膜层分别降低了3、2、1个数量级.同时,EIS研究也表明,PEB+MAO复合膜可以提供相对较长时间的抗蚀保护.另外,分析了PEB表面改性层的生成机理以及PEB+MAO复合膜的形成过程,并建立了物理模型.结论 PEB预处理会显著影响PEB+MAO复合膜的厚度、致密性及成分,继而明显提高纯镁的耐蚀性.该新型的复合膜制备方法有望进一步推广到镁合金上,以提高其耐蚀性和承载能力.