负向电压对海洋平台铝合金钻探管表面微弧氧化膜组织和耐蚀性影响

目的 提高海洋平台铝合金钻探管的耐腐蚀性能.方法 采用微弧氧化技术,在海洋平台钻探管用2 A12铝合金表面制备氧化铝陶瓷膜.通过盐雾试验,研究负向电压对微弧氧化膜耐腐蚀性的影响,并通过扫描电子显微镜和光学显微镜对微弧氧化膜的微观形貌、组织结构进行分析.结果 在微弧氧化处理过程中,随着负电压的升高,微弧氧化膜表面的孔径先增大后减小,膜表面变光滑.在一定负电压范围内,Al2 O3相的含量随负电压的升高先增加,当负电压达到一极限值后,Al2 O3相随负电压的升高而减少.负电压的增大能提高微弧氧化膜的耐腐蚀性,当负电压由8 V升高至24 V时,腐蚀速率由0.00568 g/(dm2·h)降低至0.00028 g/(dm2·h),前者是后者的20倍;当负电压为4 V时,部分膜层剥落,腐蚀严重;当负电压增至24 V时,有效延缓了微弧氧化膜的腐蚀程度.结论 在微弧氧化处理过程中,负电压对微弧氧化膜的制备有较大影响,增大负电压能有效提高微弧氧化膜的耐腐蚀性,此外基体本身所含的Fe、S等杂质是影响微弧氧化膜的主要因素.     

脉冲电流参量对镁合金微弧氧化过程的影响

为了探讨脉冲电流参量对AZ31B镁合金微弧氧化过程的影响规律,利用涡流测厚仪测量陶瓷层厚度,采用扫描电镜观察陶瓷层表面形貌,根据电压变化曲线计算微弧氧化过程能量消耗。结果表明,随脉冲频率由500 Hz增至2000 Hz,镁合金微弧等离子体诱发时间由87 s减小至12 s,微弧等离子体诱发电压先降低后趋于稳定并在脉冲频率为1500 Hz时达到最低值177 V;陶瓷层表面放电微孔直径变大,数量减少,陶瓷层厚度增大同时膜层致密性变差;镁合金微弧等离子体诱发过程的能量消耗随脉冲频率增大先降低后升高,并在脉冲频率1500 Hz时达到最小值2.2 k J;陶瓷层生长过程能量消耗随脉冲频率增大呈线性增加,生长单位厚度陶瓷层的能量消耗也增多,脉冲频率500 Hz时达到最小值22.3 k J/μm。     

AZ91D镁合金微弧氧化中电源脉冲宽度的影响研究

为研究带放电回路的微弧氧化电源脉冲宽度对镁合金微弧氧化的影响,设计了在恒电压增幅和频率为667 Hz的条件下,占空比在10%～90%之间的镁合金微弧氧化实验.研究发现,随着脉冲宽度的增加,起弧电压逐渐降低,大弧倾向增大;膜表面孔洞数量减少且孔径尺寸略有增大;微弧氧化的成膜效率随着脉冲宽度的增加先增大后减小;在占空比30%左右时成膜效率最高,并且膜层的耐蚀性最好.对于频率为667 Hz的镁合金微弧氧化,脉冲宽度控制在300～600μs时成膜效率最高且膜层质量较好.     

脉冲频率对A7N01P-T4铝合金微弧氧化膜微观结构和耐蚀性的影响

在硅酸盐和磷酸盐复合体系下,利用微弧氧化技术对A7N01P-T4铝合金进行微弧氧化处理。利用扫描电镜、EC-770涡流涂层测厚仪、sj-210便携式粗糙度仪和CS310电化学工作站等仪器研究了脉冲频率对A7N01P-T4铝合金微弧氧化膜微观结构和耐蚀性的影响。结果表明,随频率的增加,微弧氧化膜层表面孔径减小,熔融凝固物更加细小均匀,相应膜层表面粗糙度降低。厚度随脉冲频率的增加先增加后减少,500 Hz频率对应44μm最厚膜层。微弧氧化膜层能明显提高试样的耐腐蚀性,500Hz频率制备的膜层试样耐腐蚀性能最好。     

电压增幅对镁合金微弧氧化膜层性能的影响

研究了硅酸盐体系微弧氧化过程中,电源电压增幅对放电火花形态及AZ91D镁合金膜层的厚度、表面形貌和耐蚀性有影响。结果表明,随着脉冲电压增加,电弧的弧斑亮度增强、尺寸变大,但数目减少,大弧倾向增加;微弧氧化膜层的厚度增厚,但成膜速率降低;膜层表面熔融物颗粒增大,表面孔径增加,粗糙度增加;腐蚀率呈现出先减小后增加的趋势。当电压增幅为100~150 V时,其过程稳定性、成膜速率、膜层外观质量和耐蚀性等方面的综合性能相对最优。     

不同电压下镁合金的微弧氧化行为

为了解电压在镁合金微弧氧化中的作用,本工作在双极性脉冲电源的恒流加载方式下,通过考察电压对氧化时间、膜层厚度及表面形貌的影响,研究电压对微弧氧化机理的影响。结果发现,当负电压为零,占空比20%和30%时,电压低于380V时所需的氧化时间要短于电压高于380V时的氧化时间。当占空比30%,负电压为零和40V时,电压低于340V的氧化时间和膜层增长速率都小于电压高于340V的;电压低于340V时的膜层表面形貌优于340V以上膜层。可见,微弧氧化过程中存在一个临界电压,微弧氧化过程分成两种情况,两种情况的微弧氧化机理不尽相同。     

脉冲频率及占空比对Ti6Al4V合金微弧氧化膜层微观结构及性能的影响

研究了脉冲频率及占空比对Ti6Al4V合金在Na₂SiO₃-Na(PO₄)₆电解液体系中制备的微弧氧化膜层微观结构及其性能的影响,采用扫描电镜、能谱仪、X射线衍射仪、涂层厚度仪、激光共聚焦显微镜及显微硬度计对膜层形貌、元素分布、相组成、厚度、粗糙度及硬度进行测试表征。结果表明,Ti6Al4V合金微弧氧化膜层主要元素组成为Ti、O、Si等,物相组成主要为Rutile-TiO₂、Anatase-TiO₂及非晶相SiO₂,随脉冲频率增加,膜层中Anatase衍射峰强度先降低后增加,Rutile呈相反趋势;随脉冲占空比增大,Anatase衍射峰强度逐渐减小,而Rutile衍射峰强度逐渐增加。膜层表面均匀分布微米级孔洞,脉冲频率对膜层微观形貌及粗糙度影响较小,膜层厚度先增大后减小;随占空比增加,膜层快速增厚,但表面逐渐出现微裂纹及局部烧蚀等缺陷,膜层粗糙度大幅增加,600 Hz、20%占空比时膜层厚度达45.46μm,粗糙度R_a     

交流脉冲参数对TC4钛合金微弧氧化陶瓷膜的影响

为了研究交流脉冲占空比和频率对微弧氧化膜的影响.采用恒电流方式对TC4钛合金进行微弧氧化,用扫描电镜和X衍射仪分析膜层的表面形貌及相结构.结果表明:随占空比的增大,微弧氧化膜层的生长速率增大,金红石相TiO2相对含量增加;随频率的增大,微弧氧化膜层的生长速率减小,表面趋于平整,锐钛矿相和金红石相TiO2相对含量与处理频率无关.     

电参数对AZ31B镁合金微弧氧化膜微观形貌及耐蚀性的影响

在含有丙三醇的硅酸盐体系中,通过微弧氧化法在AZ31B镁合金表面获得了细致均匀微孔的氧化膜。以SEM、电化学工作站和测厚仪为表征手段,利用单因素法分别考察了恒压模式下电压、频率、占空比对氧化膜结构、耐蚀性及厚度的影响。结果表明:随电压的增加,氧化膜的表面微孔尺寸和厚度均增大,但膜层耐蚀性能先增加后降低;随频率的增加,膜表面微孔尺寸减小,耐蚀性能增大,但频率改变对膜层的厚度影响较小;当占空比>45%时,膜层的表面微孔尺寸及厚度有增大趋势,膜层表面出现击穿破坏而导致耐蚀性能降低。优化的电参数为:电压230~260 V,频率300~500 Hz,占空比30%~45%。     

电流密度对锂改性ZL108铝合金微弧氧化膜性能的影响

研究了电流密度对锂改性ZL108铝合金微弧氧化膜性能的影响规律。分析了微弧氧化电压规律;通过SEM观察了氧化膜表面微观形貌;检测了氧化膜硬度、厚度。结果表明,随电流密度增加,氧化电压升高;氧化膜表面微孔数量减少,孔径增大;氧化膜厚度先升高后保持稳定;膜层硬度升高;当电流密度为30 A/dm2时,获得的氧化膜具备较好的综合性能。     

镁合金等离子体微弧氧化过程负电压调控的研究

研究了AZ31镁合金在不同电压条件下的成膜效果,着重研究了在固定正电压而改变负电压的情况下的成膜厚度、致密度、耐腐蚀性能等差别,讨论了负电压在成膜过程中的作用,并且比较了在不同的溶液体系中负电压对于成膜性能以及二次放电现象的影响.结果表明：较低的负电压能在一定程度上促进氧化膜的生长,使致密的氧化层变厚,提高膜的性能.而高负电压会加速成膜速度并导致较为剧烈的二次放电现象,使膜的致密性降低,从而降低膜的性能.     

AZ91镁合金表面含Ti生物复合涂层结构及腐蚀学性能

采用冷喷涂法在AZ91合金表面预置纯Ti涂层,再采用微弧氧化对Ti涂层进行仿生生物改性.用SEM、XRD、EDS等方法分析涂层的组织结构,用动电位法测试涂层的腐蚀学性能.结果表明:冷喷涂预置Ti层厚度约100 μm,外表面形貌粗糙.微弧氧化处理后在Ti层表面产生微弧放电孔.生物改性层主要由Ti_2O_3组成,还含有少量钙、磷等物质.微弧氧化层有利于提高冷喷涂Ti层的生物学活性和致密性.含Ti复合涂层显著提高AZ91合金在模拟体液(SBF)中的自腐蚀电位(提高了约0.3 V),表明含Ti生物复合涂层具有良好的抗腐蚀性能.     

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.     

镁合金等离子体微弧氧化膜层研究

研究了镁合金AZ31在磷酸盐和硅酸盐两种不同的溶液体系下生成氧化膜的性质,比较了多种因素,特别是负电压对于生成氧化膜的影响;并且通过X射线衍射(XRD)等方式分别确定了两种不同溶液条件下氧化膜的成分.结果表明:较低的负电压有利于氧化膜的生长,延缓二次放电现象的发生.在我们得到的氧化膜中,最主要的成分为高温相的MgO,不同于以往条件下得到的普通相MgO氧化膜,能提高镁合金的一部分性能.     

5083铝合金搅拌摩擦焊接头微弧氧化膜电化学腐蚀行为

利用微弧氧化技术在5083铝合金搅拌摩擦焊(FSW)接头表面制备一层均匀的微弧氧化膜.通过动电位极化和电化学阻抗谱(EIS)分析,评估微弧氧化前后搅拌摩擦焊接头的腐蚀特性.结果表明,经过微弧氧化表面处理的搅拌摩擦焊样品腐蚀电流密度减小,电化学阻抗增加,抗腐蚀性能得到了显著改善.未氧化处理的不同焊接组织区域腐蚀行为存在明显的差异,而5083铝合金母相和焊缝表面的微弧氧化膜具有相同的形貌和抗腐蚀性能.     

交流窄脉冲占空比调制对钛合金微弧氧化陶瓷涂层的影响

采用交流窄脉冲微弧氧化法于Na2SiO3-KOH-（NaPO3)6溶液中在Ti6A14V表面形成了陶瓷化涂层。用常压氧化方式(U=500V)，研究了正脉冲占空比对涂层生长速率、组织形貌和相组成的影响。为优化工艺，采用常流氧化方式(J=60mA／cm^2)，并提出了占空比分级调节制度。结果表明：常压方式下，随正脉冲占空比的增大，涂层的生长速率增加，涂层的表面逐渐变得粗糙。涂层主要由TiO2(锐钛矿相及金红石相)相组成，随占空比的增大，涂层中锐钛矿相TiO2的相对含量减小，金红石相TiO2的相对含量增加，并成为主晶相。正脉冲占空比为8％时可获得组织结构较致密且较厚的涂层。采用常流氧化方式，涂层的生长速率比常压方式明显增加，进而对占空比进行分级式调节可使涂层的表面结构得到改善。     

Study of the matching performance of a microarc oxidation film/electrophoresis composite coating on magnesium alloys

The combination of a microarc oxidation (MAO) film and water-based electrophoresis painting (EP) technology is a promising surface treatment for magnesium alloys, but the matching performance between them has not been investigated systematically. For fabricating the optimal composite coating, the influence of the MAO film condition and electrophoresis parameters on the overall performance of the composite coating was investigated by scanning electron microscopy, finite element modeling, electrochemical impedance spectroscopy, and immersion tests. The results indicate that the composite coating with an MAO voltage of 330 V and an EP voltage of 120 V shows the best corrosion resistance. Its excellent anticorrosion performance is attributed to the suitable thickness ratio of the MAO/EP coating and the excellent mechanical interlock effect of the MAO/EP interface. The microstructure of the MAO coating plays a key role; the uniform micropore size promotes a uniform electric field distribution in the initial electrophoresis process, which can considerably improve the sealing pore quality of the EP resin and further maximize the interfacial adhesion strength.     

脉冲频率对镁合金微弧氧化膜层在仿生液中耐蚀性的影响

研究了微弧氧化过程中不同电源脉冲频率下制备的膜层在仿生液中的电化学腐蚀行为。对膜层及腐蚀产物的微观组织,孔隙率,腐蚀形貌及相组成进行了分析。采用动电位极化曲线(Tafel)和电化学阻抗谱(EIS)法对膜层的耐腐蚀性能进行评价。结果表明,脉冲频率对AZ31镁合金微弧氧化膜层的耐蚀性有重要影响,随着频率的增加,腐蚀电流密度减小,而电化学阻抗增大。因此在本研究范围内,频率3000 Hz下制备的微弧氧化膜层具有最强的耐腐蚀性能。     

铝合金表面微弧氧化原位生长Al2O3陶瓷层技术

等离子微弧氧化技术是一种在金属表面原位生长氧化膜陶瓷层的技术，此类陶瓷层具有耐磨、耐蚀、耐高温热冲击等特性，介绍了铝合金等离子微弧氧化原位生长Al2O3陶瓷层技术的研究现状，基本原理，工艺特点以及膜层性能和应用情况。