钛合金表面氟化物-磷酸盐转化膜的制备及性能研究

目的研究一种钛合金化学转化工艺,增强钛合金表面防护能力及其与涂层的结合能力。方法通过单因素实验确定TC1钛合金氟化物-磷酸盐转化工艺,采用SEM,EDS,XRD分析膜层的微观形貌及成分,同时测试转化膜的有关性能。结果在Na3PO440 g/L,Na F 15 g/L,酸度调节剂A 25 m L/L,p H控制在4.4~4.6之间,温度30℃条件下,可在TC1钛合金表面获得均匀一致的灰色转化膜。转化膜由许多细小的球状晶粒组成,主要相成分为Na3Ti OF5及Na2Ti F6。转化膜的摩擦系数仅为0.3~0.5,明显低于TC1基体。转化膜与TB06-9底漆的干性附着力为0级,浸泡48 h后的湿态附着力仍可达1级,远远好于TC1基体。结论氟化物-磷酸盐转化膜可以降低TC1钛合金的摩擦系数,提高其与有机涂层的附着力。     

ZK60镁合金微弧氧化双电解液的优化及膜层特性(英文)

在NaAlO2和Na3PO4组成的双电解液体系中对ZK60镁合金进行微弧氧化处理,通过单因素实验制备出致密、平整、耐腐蚀的涂层。采用XRD、SEM和EDS研究膜层的显微组织,并在3.5%NaCl溶液中进行静态质量损失实验,测试膜层的耐腐蚀性能。分析讨论电解液中各组元浓度对微弧氧化过程中电压—时间曲线和膜层特性的影响。结果表明:主成膜剂NaAlO2、Na3PO4及辅助添加剂NaOH、NaB4O7和C6H5Na3O7对微弧氧化过程和膜层特性有不同的影响,单变量实验优化得到的双电解液成分为17.5g/LNaAlO2,5g/LNa3PO4,5g/LNaOH,3g/LNaB4O7和4.2g/LC6H5Na3O7。     

镁合金的锰酸盐表面处理工艺

采用HNO3 KMnO4对AZ91D镁合金进行化学转化表面处理,获得了锰酸盐膜,利用中性盐雾试验和极化曲线法测试了转化膜的耐蚀性,使用划格法测试了转化膜与有机涂层的附着力,采用扫描电镜、能谱仪分析了转化膜的微观形貌、成分和结构并讨论了成膜机理.结果表明,当KMnO4的质量浓度为3.5 g/L、pH值为4.0、处理温度为40 ℃、处理时间为120 s时,膜层耐蚀性最好.该膜层为黄色颗粒团簇状,主要由Mn的氧化物等组成,耐蚀性高于基体,对铁红漆的附着力达到了3B级.     

AZ91D镁合金钼酸盐化学转化表面处理工艺

研究了AZ91D镁合金的钼酸盐化学转化表面处理工艺,利用点滴法和极化曲线法测试转化膜的耐蚀性,用测厚仪测定膜层的厚度,用SEM、EDS和XRD研究转化膜的形貌、成分和结构并探讨了成膜机理.结果表明,当Na2MoO4、NaH2PO4、Ca(NO3)2浓度分别为30g/L、25 g/L、4 g/L,pH为3,温度为40℃,转化时间为20 min时膜层耐蚀性最好,膜层主要由Mg2Mo3O8组成,自腐蚀电位比空白试样提高了58 mV,对铁红漆的附着力达到了4B级.     

Mg-Zn-Zr-RE合金无铬化学转化膜制备与耐蚀性研究

采用无铬化学转化方法对镁合金进行表面处理,并用SEM和EDX研究了化学转化膜的表面形貌与组成.研究表明:无铬化学处理溶液为氟钛酸钾与氟锆酸钾6 g/L、硝酸钾4 g/L、氟酸钾5 mL/L及溶液pH值为3;在无铬化学转化处理溶液中添加1.5 g/L三聚磷酸铝辅助成膜剂,形成的转化膜层自腐蚀电流密度比镁合金裸材降低了近2...     

镀锌层磷化工艺的研究

为在镀锌层表面获得抗蚀性强、与涂层附着好的磷化膜,在镀锌层表面处理液中加入Fe^2＋和Ni^2＋,并加入磷酸（85％）、硝酸钠、氧化锌、氟化钠等,通过正交试验优化出了一种可获得高附着力的镀锌层磷化成膜工艺,其工艺条件为：1．4g/L Zn^2＋,0．6g/L Mn^2＋,25g/L PO4^3-,20g/L NO3^-,1g/L F^-,成膜时间10min,温度35—45℃。实验结果表明：采用该新的镀锌层磷化工艺可在镀锌层表面形成均匀、致密、抗腐蚀性强的磷化膜,可用于取代传统的镀锌层磷化膜。     

微弧氧化对TC4钛合金高温抗氧化性能的影响

采用直流稳压电源,在Na2SiO3、Na3PO4电解液中对TC4钛合金表面进行微弧氧化处理,研究了微弧氧化对TC4钛合金高温抗氧化性能的影响.结果表明,经微弧氧化的TC4合金高温抗氧化性能明显优于TC4钛合金;在750℃循环氧化100h后,经300V电压微弧氧化60 min的TC4钛合金的氧化增重为7.8 mg/cm2,而未经微弧氧化处理的TC4钛合金氧化增重为30.51 mg/cm2;随着微弧氧化时间增长和电压的增大,微弧氧化TC4钛合金的高温抗氧化性能也增强.     

6063铝合金中性无铬转化膜制备及膜层性能分析

目的 提高铝合金微小器件的耐蚀性,开发一种条件温和可控的转化膜成膜工艺。方法 采用中性无铬转化工艺,在6063铝合金表面制备转化膜。通过研究NaF、NH₄HF₂、KMnO₄、十二烷基硫酸钠(SDS)和没食子酸等几种添加剂对转化膜外观与耐蚀性的影响,确定NH₄HF₂为最佳添加剂。采用电化学方法分析膜层的耐蚀性,用SEM和EDS分析表面形貌及元素组成,并采用XRD和XPS表征膜层晶态结构和化合物组成。基于检测结果,简要分析转化膜的成膜过程。结果 最终得到了中性转化处理的最佳成膜工艺为EDTA-2Na 8.0 g/L,单宁酸1.0 g/L,Na₂WO₄ 6.0 g/L,H2Zr F6 4.0 g/L,NH₄HF₂ 3.0 g/L,p H 6.6,成膜温度为30℃,成膜时间为15 min。该工艺所制备的转化膜外观致密均匀,颜色为浅黄色。电化学测试结果表明,转化膜具有良好耐蚀性,自腐蚀电流密度由基体铝...     

6063 铝合金表面 Ce-Mn / Mo 复合转化膜的制备及性能

目的进一步改善6063铝合金表面Ce-Mn转化膜的综合性能。方法采用以Ce(NO3)3和KMn O4为主盐的转化液,在6063铝合金表面制备出Ce-Mn转化膜,再利用钼酸钠溶液进行后处理,优化处理工艺,获得Ce-Mn/Mo复合转化膜。对后处理前后的转化膜形貌、成分及电化学性能进行对比,并通过空气中放置、磨损测试的方法对比它们的耐候性和耐磨性。结果较优的成膜工艺为:18 g/L Na2Mo O4,1.5 g/L十二烷基苯磺酸钠,成膜时间18 min,成膜温度45℃。经后处理后,膜层颜色由金黄色转变为棕黑色,组织致密,主要由Ce,Mn,Mo,O和Al等元素组成,厚度提高至约7μm,腐蚀电流密度降低了约85%。结论与Ce-Mn膜层相比,Ce-Mn/Mo复合转化膜具有更优异的耐蚀性、耐候性和耐磨性。     

TC4表面掺La微弧氧化涂层的显微结构与耐磨性的研究

针对TC4钛合金在服役期间耐磨性较差等问题,本文在乙酸钙-六偏磷酸钠电解液体系下运用微弧氧化工艺在TC4钛合金表面制备出掺La陶瓷涂层。重点研究了电解液中掺杂La(NO₃)₃对TC4钛合金微弧氧化涂层(MAO)耐磨性的影响。利用XRD、SEM、显微硬度计、摩擦磨损试验机、涂层附着力划痕仪等仪器对不同La(NO₃)₃掺杂量下的微弧氧化涂层的物相组成、微观形貌、厚度、显微硬度、摩擦因数、结合力等指标进行表征。结果表明：随着La(NO₃)₃掺杂量增加,MAO涂层由HAp、A-TiO₂、R-TiO₂、La₂O₃相组成。掺La陶瓷涂层厚度虽略有减小,但致密性有所提高。涂层的显微硬度先增大后减小、摩擦因数先减小后增大。当La(NO₃)₃掺杂量为6 g/L时,涂层显微硬度提高31.18%,涂层与基体结合力提高30.59%,MAO涂层摩擦因数...     

添加剂对铝合金稀土转化膜的影响

目的寻找有效提高稀土转化膜性能的添加剂体系。方法采用电化学手段研究添加剂(硼酸、柠檬酸钠、磷酸钠、硅酸钠、氟化氢铵、氟化钠、草酸铵)对稀土转化膜的影响,对于具有积极作用的添加剂,使用响应面法进行复配,并优化配方。通过扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)和电化学测试对优化条件下制备的稀土转化膜性能进行表征。结果向基础转化液中加入氟化钠(NaF)、柠檬酸钠(Na_3C_6H_5O_7)和磷酸钠(Na_3PO_4)可以提高稀土转化膜的电化学性能。经过复配并优化配方,得到最优添加剂体系为0.68g/L氟化钠+0.80g/L磷酸钠。该配方可以抑制铝合金在转化液中的溶解,有利于铈元素的沉积,使铈的沉积量由5.01%提高到了9.60%。优化配方下制备出的膜层更加均匀致密,腐蚀电位提高了0.13 V,点滴时间可达122 s。XRD和EDS结果表明,膜层的主要成分为非晶态的铈锰氧化物。结论 0.68 g/L氟化钠+0.80g/L磷酸钠为最优添加剂配方。在优化体系中制得的稀土膜层的电化学性能得到了提升,表面更加均匀致密。     

TC4钛合金阳极氧化着色膜显色规律探讨

目的在不同电解液、电压等工艺参数下对TC4钛合金进行阳极氧化,获得彩色膜,分析探讨着色膜颜色随不同工艺参数变化的显色规律,并通过该显色规律分析着色膜显色机理。方法分别选用NaOH电解液、H3PO3电解液、Na2SiO3盐溶液对Ti6A14V钛合金进行氧化着色。通过金相显微镜、SEM、XRD、AFM和3nh色差仪等测试方法,分析氧化膜层显微组织、形貌特征、物相成分、膜层厚度与颜色变化。结果3nh色差仪测得膜层颜色值(L^*、a^*、b^*)随电压具有周期变化规律。在电压参数为120 V左右的起弧电压之前,三种电解液阳极氧化着色膜均是由非晶态的钛氧化物组成,显色规律一致,氧化膜层致密均匀,只是生长速率稍有不同。膜层显色是干涉加强光色与干涉减弱光色的互补光色的共同作用。通过钛合金氧化膜干涉光程差公式修正,推导出了薄膜厚度的理论计算公式,且AFM测试结果与理论计算得出的膜厚基本一致。随着电压继续升高,电解反应剧烈,宏观表面观察到微弧放电现象,电解过程过渡到微弧氧化阶段。结论在低电压阳极氧化阶段,TC4钛合金着色膜层是由致密均匀的非晶态钛氧化物组成,膜层生长方式是随电压均匀层状生长,显色原理主要是薄膜干涉原理。通过控制电压参数,可控制膜层厚度,继而得到理想的颜色。在Na2SiO3盐溶液中的膜层生长速率为1~1.7 nm/V。     

TC4钛合金表面微弧氧化原位生长自润滑MoS2/TiO2膜层研究

钛合金表面减摩涂层的设计和制备是提升钛合金构件耐磨性能、保障服役安全的重要技术之一。针对于目前钛合金减摩涂层中减摩剂分散不均匀,易于团聚导致膜基结合力差等问题,本论文采用一步微弧氧化技术在TC4合金表面原位生长纳米MoS2颗粒,制备具有减磨作用的MoS2/TiO2复合陶瓷膜层;讨论了原位反应中硫源添加量对膜层微观结构及耐磨性能的影响。结果表明：以Na2S和Na2MoO4分别为硫源和钼源在TC4合金表面通过微弧氧化制备出了MoS2/TiO2复合陶瓷膜层;通过控制Na2S浓度可以原位生成具有小尺寸、均匀化分布的纳米MoS2颗粒,并实现对MoS2含量和形态的调控。随着Na2S浓度的增加,膜层结构逐渐致密化且表面粗糙度较低,当添加量到达60g/L时,由于硫沉淀作用导致膜层开始疏松,粗糙度增加。由于膜层表面和内部均存在均匀化分布且具有自润滑作用的MoS2颗粒,所得膜层耐磨性较传统微弧氧化膜层或直接添加MoS2颗粒所得膜层分别提高了395.4%、129.4%;同时,膜基结合力较传统微弧氧化提高了87.1%,达到了723.8N,说明了该技术在保证良好的自润滑效果同时改善了膜基结合力。该研究结果可以为钛合金耐磨涂层设计和制备提供新思路和研究方法。     

DLC、TiN涂层对TC4钛合金抗砂尘冲蚀性能的影响

为提高TC4钛合金的抗砂尘冲蚀性能,采用金属蒸汽真空弧(MEVVA)离子源注入与磁过滤真空阴极弧(FCVA)沉积复合技术、磁控溅射技术在TC4钛合金表面制备DLC、TiN涂层。采用SEM、Raman、XRD、纳米压痕仪和划痕仪等方法对涂层的物相结构、硬度、弹性模量以及与基体的结合力进行表征。在冲蚀试验平台上考核试样在不同入射角度条件下的抗砂尘冲蚀性能。结果表明:DLC涂层表面结构致密,含有大量sp3键,硬度为62.1 GPa,弹性模量为391.64 GPa,结合力达80.4 N;TiN涂层表面存在许多熔滴颗粒及空穴,硬度为22.72 GPa,弹性模量为383.18 GPa,结合力达34.7 N。30°冲蚀条件下,涂层主要是通过提高基体表面硬度来抵抗砂尘粒子的微切削作用,从而提高TC4钛合金的抗砂尘冲蚀性能。90°冲蚀条件下,涂层通过延缓基体的塑性变形来实现TC4钛合金抗砂尘冲蚀性能的提高。     

Characterization of the chemical conversion films that form on Mg−Al alloy in colloidal silica solution

Chemical conversion treatment of Mg−Al alloy (AZ91) using colloidal silica as an alternative to chromate conversion was investigated as a function of solution pH, temperature, solution conditions, and treatment time. The solution used for the colloidal silica coating consisted of colloidal silica, titanium sulfate, and cobalt ions to maintain good anti-corrosion and adhesion properties. Adding CoSO₄ to the colloidal silica solution enhanced the adhesion force between the silica film and magnesium substrate. The optimum conditions for the chemical conversion treatment solution were pH 2, 90-sec treatment, and 25°C.     

AZ31镁合金化学转化膜形成的原位成像研究

利用同步辐射X射线实时成像技术,原位研究了处理液组分H3PO4,KMnO4及MnCO3对镁合金/处理液界面无铬化学转化膜形成过程的影响,并结合扫描电镜分析了所生成转化膜的表面形貌.研究结果表明:高能同步辐射X射线可以透过镁合金/处理液界面,利用原位成像技术能够实时观察转化膜的生长过程;KMnO4能够显著促进AZ31镁合金转化膜的形成,所得到的转化膜表面较平整,裂纹较少,而MnCO3对转化膜形成的促进作用有限.     

TC4钛合金铜镀层的性能*

传统的氰化物镀铜工艺会对环境造成极大的危害,钛合金无氰镀铜技术具有较高的研究价值。采用无氰化物硫酸盐镀铜技术在TC4钛合金表面制备铜镀层,利用扫描电子显微镜和能谱仪对其镀层形貌、成分、结合力、磨损形貌进行分析,并利用电化学方法和摩擦磨损试验研究其抗蚀性与耐磨性。结果表明:无氰化物镀铜技术在TC4钛合金表面电镀铜可获得表面均匀致密,结合力良好的镀层;TC4钛合金表面电镀铜后,摩擦因数由0.520降至0.381,可见钛合金表面铜镀层通过减摩作用能有效的改善和提高其耐摩擦磨损性能。TC4钛合金镀铜和未镀铜表面均存在钝化区,两者维钝电流密度分别为1×10-2 A/cm2和4×10-5 A/cm2,均有较好的抗腐蚀性能,TC4钛合金镀铜后的表面抗腐蚀性能较基体有所降低。     

TC4钛合金表面沉积CrAlSiN涂层的组织与性能

为了提高TC4钛合金表面硬度和耐磨性能,通过等离子渗氮技术和多弧离子镀技术相结合的方法对TC4钛合金进行表面改性处理。通过扫描电镜、维氏显微硬度计、三维轮廓仪、高速往复摩擦磨损试验仪和电化学工作站,对比研究了TC4钛合金、渗氮层和CrAlSiN涂层的显微组织、硬度、耐磨性能和耐腐蚀性能。结果表明,经渗氮处理后,TC4合金表面渗氮层硬度提高了约2倍,在此基础上制备的CrAlSiN涂层的平均硬度高达3222 HV0.025,涂层表面存在少许大颗粒和凹坑;CrAlSiN涂层平均摩擦因数为0.22,磨损机理主要为粘着磨损,对磨副的材料粘着到涂层表面,而涂层几乎无磨损,耐磨性能显著提高。CrAlSiN涂层的自腐蚀电位为-0.542 V,比TC4钛合金基体的自腐蚀电位-0.747 V正移了0.205 V,表明在渗氮层基础上沉积CrAlSiN涂层显著提高了合金的耐电化学腐蚀性能。