微弧氧化膜层对压铸镁合金拉伸性能的影响

利用自主开发的微弧氧化工艺处理了实际镁合金压铸试样,并探讨了微弧氧化膜层对镁合金基体拉伸性能的影响。研究发现,微弧氧化处理的镁合金压铸件试样表面的膜层厚度均匀、色泽均一;膜层含有MgO、MgAl2O4及Mg2SiO4等物相,且MgO含量随处理时间的延长而增加;处理时间合适时,膜层几乎不影响镁合金基体的拉伸性能,但随着处理时间的增加,由于膜层中存在的诸多缺陷而使基体的拉伸性能开始有所下降。     

固溶处理对AZ91D镁合金微弧氧化的影响

研究AZ91D镁合金的固溶处理对其微弧氧化成膜的影响.结果表明:固溶态基体由于成分分布均匀而能够迅速成膜并长大,且在相同的微弧化处理时间内其膜层厚度始终大于铸态基体上的膜层厚度,提高幅度约为40%;随反应时间的延长,膜层厚度逐渐增加,微弧氧化膜表面的喷射空洞和喷射沉积物呈现粗大化趋势,膜层表面粗糙度也随之增大;在微弧氧化反应初期,固溶态基体上膜层粗糙度较小;反应约100 S后,固溶态基体膜层的粗糙度逐渐超过铸态基体膜层的粗糙度;当微弧氧化膜厚度相同时,固溶态基体上膜层的粗糙度始终小于铸态基体膜层的;微弧氧化膜上存在微裂纹,铸态基体膜层上的裂纹深而长,呈连续分布且随处可见;固溶态基体膜层上裂纹浅而短,呈单个分布且数量较少;固溶处理带来的基体成分的均匀化能降低微弧氧化生成同厚度膜层的能耗.     

固溶处理对β钛合金微弧氧化膜生长过程的影响

目的 在不同固溶热处理工艺的β钛合金上制备微弧氧化膜,研究其在微弧氧化初期的生长特性。方法 对比铸态、750 ℃固溶、850 ℃固溶β钛合金表面微弧氧化初期（0~120 s）氧化膜的厚度、表面形貌、相组成及电化学腐蚀性能变化,研究热处理与膜层特性之间的关系,并分析热处理对氧化膜表面裂纹的产生及膜层生长的影响规律。结果 固溶处理改变了基体合金的相组成,元素分布随之改变,热处理后试样表面更容易起弧。较未热处理试样,氧化时间为120 s时,固溶处理后所获膜层的厚度更薄且致密。微弧氧化膜微观形貌显示,经750 ℃固溶热处理后的试样,在微弧氧化后,其膜层表面裂纹最少。极化曲线显示,750 ℃热处理试样氧化膜的耐蚀性优于850 ℃热处理试样。结论 经过750 ℃固溶处理后的合金试样,由于其元素分布均匀,使得微弧氧化初期放电均匀,更易获得致密的微弧氧化膜,膜层的综合性能较好。     

微弧氧化减摩陶瓷层的生成及其影响因素

为了降低微弧氧化陶瓷层的摩擦系数, 采用在微弧氧化电解液中加入石墨减摩相的方法, 在微弧氧化过程中同步沉积出含石墨相的陶瓷层. 研究结果表明 膜层厚度和成膜速度开始时都是随氧化时间的延长而增加, 达到最大值后, 又随时间的延长而降低; 石墨含量5g/L时成膜厚度最大; 石墨减摩相的加入, 大幅降低了微弧氧化陶瓷层的摩擦系数.     

微弧氧化小阴极放电及膜层均匀性

针对微弧氧化工艺中小功率电源大面积处理或局部腔体处理问题,研究小阴极微弧氧化工艺方法。采用550V恒压模式,阳极为Φ70mm×0.5mm的纯铝样件,阴极为Φ15mm不锈钢棒,浸没到硅酸钠基的电解液内的长度可变,探讨放电伏安特性和膜层厚度、表面形貌以及电化学行为的均匀性。结果表明:小阴极可以实现微弧氧化,但小阴极增加了阴极-阳极间放电的等效阻抗,会造成微弧放电较弱、成膜速率较低,微弧氧化样品的径向膜层厚度和耐蚀性呈现不均匀性,靠近样品边缘膜层较厚,中心区域膜层较薄;增加阴极尺寸,膜厚均匀性从74%(阴极深入20mm)提高到78%(阴极深入40mm),同时膜层的耐腐蚀区域加大。结果对于小功率电源大面积微弧氧化和腔体内部微弧氧化具有重要的指导意义。     

掺杂HfO2对钛合金微弧氧化膜层特性的影响

在电解液中添加HfO2对Ti-6Al-4V钛合金进行微弧氧化处理,通过表征微弧氧化膜表、截面形貌,膜层成分及电化学行为,并测量膜层厚度、硬度、粗糙度等参数来研究添加HfO2对钛合金微弧氧化膜层特性的影响。结果表明：添加HfO2后,微弧氧化膜层主要成分是Al2TiO5、TiO2和γ-Al2O3。较合适浓度的HfO2能促进成膜反应,改善微弧氧化膜的微观结构,提高膜层的厚度、硬度并降低表面粗糙度,且膜层试样具有双层膜结构,膜层试样的耐腐蚀性能好于原基体。HfO2浓度为3.0g/L时所获得的微弧氧化膜层综合性能最佳。     

铝合金微弧氧化的研究进展

综述了微弧氧化技术的发展历程、成膜机理,论述了铝合金微弧氧化的特点。基于铝合金微弧氧化工艺研究现状,详细阐述了氧化时间、占空比、电压、电流密度、电解液浓度、基体粗糙度、纳米颗粒添加剂以及复合工艺等对铝合金微弧氧化膜层的组织与性能的影响。如电流密度会影响涂层的生长机理,使膜层的表面结构和内部缺陷产生较大的差异;采用不同的电解液所得到的膜层的厚度和粗糙度有明显的区别;在不同的电压参数下膜层的均匀性及膜层中微孔的尺寸大不相同;制备微弧氧化复合涂层以及采用纳米增强颗粒可使膜层的结构和性能有大幅提升。通过改变以上影响因素对铝合金微弧氧化膜层组织和结构加以调控,从而实现了对膜层性能的优化,如膜层的硬度、耐磨性、耐腐蚀性、抗疲劳性能的提高。最后对铝合金微弧氧化的发展方向提出了展望。     

钛微弧氧化膜层的生长过程与孔隙结构研究

钛箔在磷酸盐溶液中的微弧氧化过程可分为4个阶段,得到的二氧化钛膜层为锐钛矿相结构,所含的磷元素高于钠元素。膜层厚度在微弧阶段增加较快,前30min的平均成膜速率约为0.32μm/min,而在局部弧光阶段成膜速率下降。膜层的孔隙率(在12%～16%之间)和孔径均随时间延长而增加,但30min后增加减缓。采用金相软件分析微弧氧化膜层的扫描电镜照片可以简便地确定其孔隙率。     

ZK60镁合金微弧氧化改性研究

在NaOH电解液中,对ZK60镁合金进行微弧氧化处理。研究了微弧氧化过程的电压-时间曲线、微弧氧化电流、氧化时间对微弧氧化膜层的显微形貌和厚度的影响,测试了氧化膜的耐蚀性能。研究结果表明:随着微弧氧化电流和时间的增加,表面膜层厚度增加,但膜层中的微孔直径增加,表面粗糙度增加,氧化膜质量降低。在NaOH电解液中,微弧氧化电流为3A、氧化3min后,ZK60镁合金表面形成的氧化膜质量最好,厚度约为19.8μm。XRD分析表明微弧氧化处理后试样表面膜层由MgO相组成。耐腐蚀测试表明微弧氧化后样品的质量出现先增加而后降低的现象,其失重和析氢量均比未微弧氧化样品少,同时溶液pH值变化较慢,这说明微弧氧化后样品的耐腐蚀性提高。     

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。     

锆合金微弧氧化后喷丸致密化研究

目的提高锆合金微弧氧化后表面氧化膜的致密度。方法先对锆合金进行微弧氧化处理,在表面形成氧化锆陶瓷层,再进行不同工艺下的喷丸处理,以提高锆合金表层氧化膜的致密度。通过表面粗糙度测试,表征不同喷丸工艺下试样表面的塑性变形程度,并通过扫描电子显微镜对氧化膜表面形貌和横截面厚度进行分析,最后计算表面膜层中的孔隙率,以表征微弧氧化后喷丸的致密化效果。结果较高的喷丸强度和较长的喷丸时间均会使得膜层表面发生剧烈的塑性变形,导致表面氧化膜脱落,对锆合金的表面完整性具有不利影响。当使用AGB35玻璃丸在0.2 MPa气压下喷丸10 s时,取得了较好的致密化效果。与微弧氧化后的原始试样相比,气压控制在0.2 MPa,时间控制在10 s的喷丸处理,可以减小膜层中孔洞的尺寸和数量,使氧化膜中的孔隙率从原始的16.45%降低至7.27%,有效提高了膜层的致密度。随着喷丸气压增加至0.3 MPa或喷丸时间延长至30 s,氧化膜发生大面积脱落,部分基体与氧化膜之间产生孔隙,氧化膜中的孔隙率反而增加至20.20%,这对锆合金的表面完整性具有不利影响。结论合理控制微弧氧化后的喷丸工艺参数,可以致密化锆合金表面的氧化膜,使其更具有保护性,而过高的喷丸强度和过长的喷丸时间均不能实现较好的致密化效果。     

KOH浓度对LA103Z镁锂合金微弧氧化成膜过程及膜层耐蚀性的影响

目的 探索电解液中KOH浓度对LA103Z镁锂合金微弧氧化成膜过程及膜层耐蚀性能的影响规律.方法 通过恒压微弧氧化法,在KOH质量浓度分别为2、4、6 g/L的硅酸盐系电解液中制备微弧氧化膜层.采用扫描电子显微镜(SEM)观察微弧氧化膜层的表面形貌和截面形貌,采用Image-J软件分析膜层的孔隙率和厚度,通过电化学试验表征膜层的耐腐蚀性能.结果 随KOH浓度的升高,微弧氧化过程中通过试样的电流密度增大,膜层表面微孔数目减少、孔径增大,膜层厚度也增加,试样的耐蚀性先升高后降低.当KOH的质量浓度为4 g/L时,膜层表面微孔大小均一、分布均匀,孔径尺寸较小,为2～4μm,孔隙率最低,为3.56％,膜层内部结构较致密,耐蚀性最好,其自腐蚀电流密度为0.26μA/cm2,与基体相比降低了2个数量级.结论 KOH浓度的改变主要影响微弧氧化成膜过程火花放电阶段的形貌.适当升高KOH浓度可有效改善膜层表面的微孔分布,增加膜层厚度,提高膜层致密度,从而提高膜层耐蚀性.当KOH浓度过高时,膜层内部大孔洞和裂纹等缺陷增多,膜层耐蚀性降低.     

铝合金微弧氧化陶瓷层光泽度性能的研究

为了探索工艺参数对铝合金微弧氧化陶瓷层表面光泽度的影响规律,加速微弧氧化产品在光学领域的应用,采用MA0240／750电源设备对6061铝合金试样进行微弧氧化处理和用电导率仪测量溶液的电导率,分别利用WGG60-E4光泽度计量仪和JM6460扫描电子显微镜进行光泽度测量和表面形貌组织观察,研究了电流密度大小、溶液温度和试样尺寸等因素对铝合金微弧氧化陶瓷层光泽度的影响,研究结果表明：在微弧氧化前期阶段,陶瓷层的光泽度随着氧化时间的延长呈指数规律下降,并且电流密度和溶液温度都对陶瓷层的光泽度变化具有重要的影响,电流密度越大和溶液温度越高,光泽度随氧化时间延长而下降的速度越快,到了中后期,它们对光泽度大小无影响,光泽度大小都变为2．5且不随氧化时间而变化;试样尺寸大小对陶瓷层光泽度大小无影响,不同尺寸试样的光泽度随时间的延长按照η=519．8e^-1的指数规律下降。     

TiAl合金微弧氧化膜的制备及抗氧化性能研究

利用微弧氧化的方法在γ-TiAl合金上制备陶瓷膜,探讨了氧化过程中电流密度与成膜速度的关系。利用扫描电镜研究了氧化膜的表面形态和截面结构,结果表明,氧化膜由三层组成,且氧化膜与基体间有良好的冶金结合;物相分析发现氧化膜中含有金红石、Al2TiO5和SiO2非晶成分,并且物相组成和分布与成膜时间及膜的深度无关;氧化膜的硬度随着氧化时间的增加而增加,极大值出现在距离膜基交界面约10μm附近的氧化膜中。1100℃下的高温氧化实验发现微弧氧化处理后样品的氧化速度只有原始基体材料的1／3,微弧氧化处理后提高了TiAl合金的抗氧化性。     

AZ91D镁合金微弧氧化膜层性能的研究

在铝酸盐体系电解液中采用微弧氧化技术对AZ91D镁合金进行表面处理。通过扫描SEM、XRD、电化学测试技术等研究了氧化电压和氧化时间对微弧氧化膜层的表面形貌、结构、厚度、耐蚀性的影响。结果表明,随氧化电压的增大和氧化时间的延长,微弧氧化膜层的耐蚀性呈上升趋势,膜层厚度为3~31μm,膜-基结合强度最大值达到42 MPa。     

预处理对压铸镁合金微弧氧化膜的影响

微弧氧化前,用打磨和喷砂两种方法对基材进行预处理,获得两种氧化膜试样,对比了这两种试样的形貌、化学组成及耐腐蚀性能,分析了预处理方法对微弧氧化电压值的影响。结果表明:打磨后微弧氧化的电压值高于喷砂后微弧氧化;微弧氧化膜的耐蚀性能较基体大幅度提高,打磨试样的耐蚀性能较喷砂试样提高了40%左右;喷砂试样的氧化膜表面整体保留了喷砂后粗糙不平的形貌,而打磨试样的氧化膜较喷砂试样平整,微孔尺寸均匀且较喷砂试样的尺寸小;氧化膜表面的化学成分主要有O,Mg,Si,Al等,预处理对氧化膜化学成分及含量的影响不显著。     

负向电压与氧化时间对AZ91D微弧氧化膜层形成特性的影响

在硅酸盐体系下对AZ91D镁合金进行了微弧氧化处理,研究了负向电压和氧化时间对微弧氧化膜层特性的影响,并通过XRD、金相显微镜及SEM对氧化膜进行了相结构和表面形貌的分析.结果表明,随着负向电压的提高,膜厚逐渐增加,表面孔洞增大,但孔洞及微裂纹的数量减少,当负向电压为120 V时,膜厚达到157μm,孔洞及裂纹数量最少.延长氧化时间,使得微弧氧化膜层厚度增加,膜层生长速率先增大后减小.氧化膜层主要由立方结构MgO和镁橄榄石相Mg2SiO4构成,衍射谱中未发现Mg的衍射峰,氧化膜层致密性较好.陶瓷膜层由致密层和疏松层组成且与基体结合紧密.     

5083铝合金喷洒式微弧氧化局部膜层的制备及性能

以传统浸入式微弧氧化为参照对象,利用自行研制的喷洒式微弧氧化装置在5083铝合金表面局部区域制备一层氧化膜,考察厚度、硬度、粗糙度和电流随时间的变化规律,通过三维形貌仪,扫描电子显微镜(SEM),X射线衍射仪(XRD)分析膜层的微观形貌和组织结构,并在电化学工作站中评价其腐蚀性能,由此比较浸入式和喷洒式微弧氧化的异同,从而证明喷洒式微弧氧化的可行性。结果表明:浸入式和喷洒式微弧氧化制备的膜层相近。其中,膜层厚度、硬度、粗糙度以及电流都随时间呈规律性变化;两者膜层表面不平整,大部分是O和Al元素,主要由γ-Al2O3构成;膜层的电化学性能较铝合金基体都明显改善。因此,在不宜采用浸入式处理方法的环境下,可采用喷洒式微弧氧化代替。     

磷酸盐体系下氧化时间对氢化锆表面微弧氧化膜的影响

在磷酸盐体系下,采用恒压模式对氢化锆进行微弧氧化。考察了微弧氧化时间对氧化膜的厚度、结构、表面形貌、截面形貌以及阻氢性能的影响。利用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、膜层测厚仪分析了氧化膜的表面形貌、截面形貌、相结构及膜层厚度。通过真空脱氢实验评估膜层的阻氢性能。结果表明:随着氧化时间的延长氢化锆表面微弧氧化膜层厚度由65.2μm增大至95.4μm;氧化膜的生长速度随着氧化时间的延长而逐渐降低;氧化时间对于膜层的结构没有明显影响,膜层主要由单斜相氧化锆(M-ZrO2)和四方相氧化锆(T-ZrO2)构成;氧化时间的增加有助于提高氧化膜的致密性和阻氢效果,当氧化时间为25 min时,氧化膜的PRF值达到最大值11.6。     

氧化时间对Ti6Al4V微弧氧化膜结构及耐腐蚀性能的影响

在磷酸盐体系中采用恒压微弧氧化工艺对Ti6Al4V(TC4)合金进行微弧氧化,研究了不同氧化时间对微弧氧化膜层的表面形貌、硬度、粗糙度以及物相生成的影响,并对不同氧化时间的膜层耐腐蚀性能进行了测试。结果表明：随着微弧氧化时间的延长,氧化膜表面微孔径增大,膜层厚度与表面硬度值先增加后又降低,膜层由金红石、锐钛矿及钙磷化合物组成,且主晶相为钙磷化合物,金红石及钙磷化合物含量均随微弧氧化时间的延长而增加;微弧氧化膜层表面Ca/P摩尔比值为1.56,接近人体羟基磷灰石比值,O/Ti原子比值为2.0,膜层表面主要组成为TiO₂;微弧氧化膜层腐蚀电位逐渐减小,腐蚀电流逐渐增大。