电参数对AZ91D镁合金微弧氧化膜层微观结构及耐蚀性的影响

研究硅酸盐体系中电压、频率和占空比等电参数对AZ91D镁合金微弧氧化膜层的厚度、表面形貌、相组成及耐蚀性的影响,并对膜层的表面孔隙率及表面孔径进行定量分析。结果表明:电压对膜层微观结构及耐蚀性能的影响起主导作用,频率的影响次之,占空比的影响较小;随电压升高,膜层厚度、表面孔隙率及耐蚀性均增大;频率与占空比对膜层厚度的影响不大,但对表面孔隙率和耐蚀性有一定的影响;频率为800Hz、占空比为15%时,膜层耐蚀性较好,此时所得膜层的表面孔隙率较小,分别约为8%和10%,膜层表面上孔径在1～3μm的微孔比例都大于60%;膜层表面孔径和孔隙率的定量评价与膜层形貌分析相结合可为膜层耐蚀性的分析提供有力依据。     

CeO2对ZrH1.8表面微弧氧化复合陶瓷层结构的影响

目的利用微弧氧化表面处理技术,通过改变电解液成分,在ZrH_(1.8)表面原位制得一层致密的复合陶瓷层。方法通过在电解液中添加CeO_2颗粒,采用恒压模式对氢化锆(ZrH_(1.8))表面进行微弧氧化处理,利用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、涂层测厚仪、涂层附着力自动划痕仪,分析陶瓷层表面和截面形貌、相结构、厚度及其与基体的结合力,通过Archimedes排水法对所制备陶瓷层的致密性进行定量分析。结果 CeO_2颗粒的添加有利于陶瓷层的生长,与不添加CeO_2颗粒所制得的陶瓷层相比,加入CeO_2后,陶瓷层的厚度有所增加,陶瓷层与基体的结合力由81 N增大至104 N。XRD分析表明,陶瓷层中出现CeO_2特征峰,可知CeO_2在微弧氧化过程中成功地吸附在陶瓷层表面。不添加CeO_2时,陶瓷层的孔隙率为14.22%;添加CeO_2后,陶瓷层的孔隙率降低至5.79%。结论 CeO_2颗粒的加入可有效提高基体ZrH_(1.8)与陶瓷层的结合力,降低了陶瓷层的孔隙率,使氢化锆表面微弧氧化陶瓷层的致密性得到改善。     

镀镍碳纳米管添加剂作用下的负向电压对ZL109铝合金微弧氧化陶瓷层的制备及耐磨性能影响

目的 提高铸造铝合金关键零部件的可靠性和耐用性,推动微弧氧化表面处理技术的发展,探索新型微弧氧化磁性纳米粒子电解液添加剂作用下的电源电压对微弧氧化陶瓷层的影响。方法 采用单因素控制法,设置微弧氧化电源负向电压为100、110、120、130、140、150、160V,向电解液体系中引入0.8g/L镀镍碳纳米管添加剂,利用扫描电子显微镜、光学轮廓仪、X射线光电子能谱、X射线衍射及自制的往复式摩擦磨损试验机等,对制备得到的微弧氧化陶瓷层的微观形貌、厚度、表面粗糙度、致密性、孔隙率、孔径及耐磨性能进行分析,主要研究镀镍碳纳米管添加剂作用下的微弧氧化电源负向电压对ZL109铝合金微弧氧化陶瓷层的制备及耐磨性能的影响。结果 负向电压140 V制备得到的陶瓷层致密性好,表面粗糙度Ra为0.77μm,表面孔隙率为2.05%,平均孔径为0.594μm,且具备一定的厚度（11.5μm）和较好的耐磨性能（磨损量为0.13 mg）。结论 镀镍碳纳米管添加剂与电源正、负电压对微弧氧化反应过程存在着协同作用关系;负向电压对微弧氧化反应过程、陶瓷层的微观形貌、厚度、致密性、表面粗糙度等影响显著。     

热障涂层X射线显微镜三维成像

以双层结构热障涂层为研究对象,采用三维X射线显微镜、图像处理技术研究了热障涂层的形貌、组成、厚度、孔隙及孔隙率等三维结构特征。采用三维成像方法获得了高分辨率的热障涂层层状结构CT图像,用三维分割与提取法得到了陶瓷隔热层、粘结层和基体的三维形貌,定量分析了厚度、孔隙尺寸、孔隙数量及孔隙率等热障涂层重要表征参数。结果表明,三维X射线显微镜厚度分析结果与扫描电镜分析结果基本一致,孔隙率受重建精度影响。     

微弧氧化工艺对锆合金表面陶瓷层厚度和形貌的影响

在磷酸盐电解液体系中制备了Zr-4合金的微弧氧化陶瓷层,研究了正负向电压、频率及氧化时间等工艺参数对陶瓷层的厚度和表面微观形貌的影响.结果表明:综合对陶瓷层厚度和表面质量的影响因素,适宜的工艺参数为正向电压520 V,负向电压160 V,频率250 Hz,氧化时间10 min.在此条件下,可得到厚度50μm左右的表面状况较好的陶瓷层.较高的正向电压和较长的氧化时间有利于提高膜层的厚度,而高的正负向电压、低频率和长时间的氧化,容易形成带有较大孔洞的火山状突起和穹状表面,膜层出现裂纹并且崩离的趋势增大,因此锆合金的微弧氧化需要有适当的工艺参数配合.     

服役环境对涡轮导向叶片热障涂层失效模式的影响

目的 基于服役环境下热障涂层失效行为的复杂性,分析服役环境对涡轮导向叶片热障涂层的影响,并总结涡轮导向叶片热障涂层的失效模式。方法 针对服役环境下某型民用航空发动机涡轮导向叶片,使用UG软件建模,并且采用FLUENT软件对其进行三维共轭传热计算,结合热障涂层宏微观形貌、钙镁铝硅酸盐（CMAS）侵蚀行为、热生长氧化物（TGO）的生长情况,以及孔隙率和硬度的变化,通过引入涂层损伤系数,建立一种新的热障涂层区域失效评估模式,综合分析服役环境对涡轮导向叶片热障涂层区域化失效模式的影响。结果 在经历了8500h服役后,涡轮导向叶片表面热障涂层的失效模式因服役环境的局部差异而不同。叶片前缘区域最高温度达到1 501.69 K,发生了严重的低熔点氧化物侵蚀,导致陶瓷层的孔隙率降至11.909%,TGO等效厚度生长至1.870μm。后缘区域的最低温度为980.46 K,未见CMAS侵蚀,陶瓷层的孔隙率降至13.701%,TGO等效厚度生长至2.676μm。叶盆、叶背表面平均温度分别为1363.47K和1 264.14 K,发生了轻度低熔点氧化物侵蚀,陶瓷层的孔隙率分别降至12.176%和13.371%...     

电解液中的稀土对AZ91D镁合金微弧氧化陶瓷层的影响

在硅酸盐碱性电解液中加入稀土Ce和Y的络合物[RECit],利用微弧氧化技术在AZ91D镁合金表面制备了陶瓷层,研究了稀土在陶瓷层中的分布,稀土对陶瓷层厚度、孔隙率、表面形貌、陶瓷层相组成以及耐磨和耐蚀性能的影响.研究结果表明,以络合物形式加入到电解液中的稀土可以进入镁合金微弧氧化陶瓷层,能使陶瓷层变得致密,孔隙率减小、MgO与Mg2SiO4的比例提高,表面更加光滑,但使陶瓷层的厚度减小.电解液中稀土元素的加入,对改善镁合金微弧氧化陶瓷层的耐磨及耐蚀性能有明显作用,稀土络合物的适宜加入量约为0.0035 mol/L.     

机械液压杆喷涂陶瓷涂层后的耐蚀性能研究

以机械液压杆用40Cr合金钢为研究对象,在其表面喷涂不同成分的陶瓷涂层,研究涂层的孔隙率、微观形貌和电化学性能。结果表明,氧化铝+20%氧化钛复合涂层的自腐蚀电位和点蚀电位明显高于其它涂层,耐腐蚀性能最好。     

高性能纳米氧化锆热障涂层性能研究

采用HVOF 技术喷涂金属粘结层NiCrAlY 作为底层,采用APS 技术喷涂纳米氧化锆陶瓷层作为面层,制备高性能热障涂层。设计正交试验优化HVOF 和APS 工艺,分析了优化工艺制得的热障涂层的微观形貌及性能。分析表明,NiCrAlY 涂层孔隙率小于2%,纳米氧化锆涂层孔隙率为15%。通过胶膜法测得纳米氧化锆热障涂层喷涂态的结合强度为30.4 MPa,且涂层经1100 益水淬50 次后表面无宏观裂纹,热生长氧化层为致密的Al2O3。     

8YSZ热障涂层结构设计及其结合强度变化规律

目的 探究不同厚度的黏结层和陶瓷层对8YSZ热障涂层结合强度的变化规律。方法 采用大气等离子喷涂技术(APS)在Ti-6Al-4V合金基体表面分别制备了不同厚度的黏结层和陶瓷层等6种双层结构涂层。利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)和X射线荧光分析仪(XRF)等检测手段对喷涂粉末和涂层的相组成、微观结构及化学成分变化进行表征。借助万能材料试验机分别对6种不同厚度涂层的结合强度进行测量和评估。结果 不同厚度的8YSZ陶瓷粉末在喷涂过程中主要从单斜相(M)向四方相(T)转变。此外,不同厚度的热障涂层都呈现出典型的层状结构,涂层表面存在着完全熔融态、半熔融态和未熔态等3种复杂状态,且都存在不同程度的裂纹和孔隙。涂层结合强度随黏结层厚度的增加会有些许增大,而随陶瓷层厚度的增加逐渐下降,且陶瓷层厚度越大结合强度下降得越缓慢。在所有涂层试样中,当黏结层最厚且陶瓷层最薄时涂层结合强度最大,超过29.7 MPa;而当黏结层最薄陶瓷层最厚时涂层结合强度最低。 结论 8YSZ热障涂层的黏结层和陶瓷层厚度变化对涂层的物相组成以及化学成分无明显影响,而对涂层结合强度以及断裂方式产生显著影响。     

电流密度对7075铝合金微等离子体氧化陶瓷层特性的影响

采用微等离子体氧化法在NaAlO2溶液中对7075铝合金进行表面处理,研究了阳极电流密度及阴/阳极电流密度比对陶瓷层的厚度、硬度、表面及截面形貌、相组成等的影响。结果表明:陶瓷层的厚度、显微硬度及微观形貌与阳极电流密度及阴/阳极电流密度比密切相关,在阳极电流密度为10A/dm2及阴/阳极电流密度比为0.7时,陶瓷层显示出较好的表面及截面形貌。     

氧化时间对AZ31B镁合金微弧氧化涂层结构及性能的影响

目的 探索氧化时间对AZ31B镁合金表面微弧氧化（MAO）涂层结构及性能的影响规律。方法 通过恒压MAO的方法在硅酸盐电解液体系中制备涂层,采用扫描电子显微镜（SEM）、Image-J图像分析法、测厚仪、表面粗糙度仪、摩擦磨损试验机、盐雾试验箱来研究涂层表面微观形貌、表面孔隙率、厚度、粗糙度、摩擦性能以及耐蚀性能。结果 涂层孔隙率随着氧化时间的延长而减小,氧化25 min所得涂层孔隙率最小,为5.404%。涂层厚度随时间的延长而增大,但是厚度增长速率减小,氧化5 min时涂层厚度为9 μm,而25 min时涂层厚度为10.4 μm。涂层粗糙度与摩擦系数随时间的增加而增大,磨损率随氧化时间的增加,呈现先增大后减小的趋势,氧化15 min所得样品磨损率最高,氧化5 min所得涂层耐蚀性最差,氧化25 min的涂层耐蚀性最好。结论 恒压条件下,氧化时间的延长可以有效地减小涂层表面孔隙率,增加涂层厚度,显著改善涂层的耐磨、耐蚀性能。     

电火花沉积工艺对汽车用镁合金涂层结构及腐蚀性影响

应用电火花沉积设备在AZ91镁合金表面进行表面处理,研究了沉积工艺参数对沉积层性能及组织结构的影响,并利用扫描电镜、NaCl浸泡试验等研究手段对镁合金改性层的微观表面形貌、截面形貌、浸泡试样腐蚀产物进行分析;并对涂层改善基体腐蚀性的机理进行分析与讨论。结果表明:采用沉积频率200 Hz、空占比50%和35 V的沉积电压进行电火花沉积时,强化层的组织均匀、结构致密、涂层厚度适中、涂层内部孔洞、缺陷明显降低,与基材相比,表现出较好的耐腐蚀性能。     

电解液体系对AZ91D镁合金微弧氧化膜层的影响

利用微弧氧化技术,分别在不同电解液体系(Na_2SiO_3、NaAlO_2、Na_3PO_4)中制备AZ91D镁合金表面微弧氧化陶瓷层。采用SEM分析了微弧氧化陶瓷层表面的微观形貌、孔隙率。利用CHI650D电化学工作站,在3.5%NaCl溶液中测试了微弧氧化陶瓷层的耐腐蚀性能。结果表明,NaAlO_2体系微弧氧化膜表面微孔分布均匀,孔隙尺寸较小,约1～2μm;陶瓷膜厚度随氧化时间增加而线性增长,孔隙率则先增加后减小。NaAlO_2陶瓷膜的孔隙率仅为10.9%,膜层厚度可达30μm。NaAlO_2体系膜层腐蚀电位(-1.32 V)相对较高,自腐蚀电流密度(2.14×10~(-8)A·cm~(-2))较基体减小3个数量级,耐蚀性最好。     

NiAl/NiCoCrAlY/8YSZ复合喷涂层的微观结构与性能研究

目的提高金属/陶瓷隔热涂层体系在海洋环境下的耐腐蚀性能。方法利用冷喷涂方法制备NiAl复合打底层和Ni CoCrAlY粘结层,与等离子喷涂制备的8YSZ陶瓷层构成适用于海洋环境的多层结构耐蚀隔热涂层体系。利用FE-SEM分别观察喷涂态粘结层和陶瓷层的表面、横截面形貌,通过EDS分析涂层元素分布;利用XRD分析表征涂层的物相组成;借助万能材料试验机,采用拉伸法测试涂层结合强度;利用热循环试验和焰流冲刷试验测试涂层的耐高温性能。结果微观分析表明,冷喷涂制备的NiAl复合打底层和Ni CoCrAlY粘结层形貌致密,涂层材料未发生明显氧化,颗粒变形程度不一,粘结层与基体间的结合强度约为18.4 MPa,粘结层与8YSZ陶瓷层界面结合紧密。陶瓷层物相结构和成分稳定,涂层经12次热震循环和1000个周期的高温焰流冲击后,表面未出现开裂、起皮和脱落。结论采用冷喷涂法和等离子喷涂法联合制备的耐蚀隔热复合涂层体系具备良好的耐热性和耐腐蚀性。冷喷涂制备的金属涂层结构致密,孔隙率低,与陶瓷层结合良好,能够有效提高涂层体系在腐蚀性环境中的耐蚀性能。NiAl复合涂层可以缓解Ni CoCrAlY粘结层和铝合金基材间的热匹配问题,增强涂层的结合性能。     

《表面技术》2011年第1期

<正>碳纤维表面熔盐反应制备TiC涂层采用熔盐反应法在碳纤维表面反应形成了TiC涂层,利用XPS,XRD和SEM对涂层的化学组成、相组成和微观结构进行了分析和表征,研究了反应温度和保温时间对涂层厚度和形貌的影响。结果表明:碳纤维表面形成的是含有少量自由碳的TiC涂层,涂层形貌与原碳纤维表面形貌相似;TiC涂层的厚度随反应     

过渡材料对等离子喷涂Al2O3梯度陶瓷涂层性能影响

针对Al2O3陶瓷涂层结合强度低、孔隙率高的实际,选择NiAl金属间化合物和金属铜粉作为过渡材料,利用等离子喷涂制备Al2O3梯度陶瓷涂层,并对梯度涂层进行组织形貌观察,测试结合强度和孔隙率.结果表明,梯度涂层的组织表现出宏观的不均匀性和微观连续性的分布特征,NiAl和Cu是金属基体与Al2O3涂层之间过渡层的理想材料,可以有效地提高涂层的结合强度,而Cu-Al2O3梯度涂层又比NiAl-Al2O3梯度涂层结合强度高;梯度涂层的孔隙率远低于双涂层的孔隙率,在Cu-Al2O3梯度涂层中随Al2O3含量的增加,涂层的孔隙率降低,而且孔隙率低于NiAl-Al2O3梯度涂层.     

脉冲频率对医用钛合金微弧氧化膜微观结构和性能的影响

在Na2Si O3溶液体系中利用微弧氧化法制备钛合金微弧氧化陶瓷层。采用扫描电镜、X射线衍射仪、UNMT-1材料表面微纳米力学测试系统等技术手段研究不同脉冲频率下陶瓷膜的表面形貌、组成、微观摩擦磨损性能和耐蚀性能。结果表明:膜层表面有大量微孔,膜层主要由锐钛矿相和金红石相Ti O2组成。随脉冲频率的升高,陶瓷膜表面孔隙率先增大后减小、平均孔径先减小后增大,膜层厚度逐渐减小。在脉冲频率为700 Hz时,膜层表面平整、孔隙分布均匀,孔隙率达到最大值、平均孔径达到最小值,其数值分别为11.04%和0.86μm,此时,膜层耐磨性和耐蚀性较好。     

汽车用镁合金的喷涂涂层的性能研究

采用电弧喷涂的方法在汽车用AZ31镁合金表面制备了一层防腐涂层,研究了喷涂电压、喷涂距离和热处理温度对喷涂涂层微观形貌和耐腐蚀性能的影响。结果表明,当喷涂电压为27.9 V,喷涂距离为150 mm时,喷涂涂层的孔隙率较低,涂层也较为致密,耐腐蚀性能最好;经400℃保温2 h后,涂层与基体的结合强度和涂层的耐腐蚀性能都得到明显提高。     

粘结层和陶瓷层厚度对纳米结构热障涂层性能的影响

采用超音速火焰喷涂+大气等离子喷涂工艺,在K403高温合金表面制备不同层厚比的NiCrA-lY/纳米7YSZ热障涂层,研究了涂层厚度变化对热障涂层表面粗糙度、结合强度、热震性能和热循环寿命的影响规律。结果表明:当粘结层厚度一定时,随着陶瓷层厚度的增加,其表面粗糙度增加,涂层结合强度下降;当粘结层厚度为50μm时,热障涂层的抗热震性能随陶瓷层厚度增加而降低,粘结层厚度提高至100μm时,热障涂层的抗热震性能随陶瓷层厚度增加先提高,后降低,热障涂层在1100℃的热循环寿命测试结果也基本对应这一规律;当粘结层厚50μm且陶瓷层/粘结层的层厚比在(1～2)∶1的范围内,或者粘结层厚100μm且陶瓷层/粘结层的层厚比在(2～2.5)∶1范围内时,热障涂层具有较优异的性能。