蛇纹石复合微弧氧化膜层制备及工艺参数优化

采用微弧氧化技术,在电解质溶液中添加蛇纹石微纳米颗粒,在ZL109铝合金表面原位生长陶瓷层,制备蛇纹石复合微弧氧化膜层。采用正交试验法,通过测定膜层厚度、表面粗糙度和膜层中蛇纹石含量,以及扫描电镜(SEM)和能谱(EDS)分析,对制备蛇纹石复合微弧氧化膜层的工艺参数进行优化研究。结果表明:双向恒压模式下制得的微弧氧化膜层表面微孔孔径较小,粗糙度较低,但膜中的蛇纹石含量较低;单向恒压和单向恒流模式下制得的微弧氧化膜层中蛇纹石含量较高,且单向恒流模式下制得的微弧氧化膜层表面裂纹明显减少;微弧氧化膜层中的蛇纹石含量、膜层厚度及粗糙度均随电流的增加而增加,随频率的增加而减少,随电解液中蛇纹石微纳米颗粒浓度的增加而增加;制备蛇纹石复合微弧氧化膜层优化后的工艺参数为:单向恒流模式,正向电流8 A,频率500 Hz,电解液中的蛇纹石微纳米颗粒浓度10 g/L。     

工艺参数对铝合金微弧氧化膜层蛇纹石含量的影响

为探究工艺参数对铝合金微弧氧化膜层中蛇纹石含量的影响,采用微弧氧化技术,分别在双向恒压、单向恒压和单向恒流模式下,在添加蛇纹石微纳米颗粒的电解液中进行试验,在ZL109铝合金表面原位生长陶瓷层。采用SEM、EDS及XRD对膜层进行分析。结果表明:在单向恒压和单向恒流模式下制得的微弧氧化膜层的蛇纹石含量相比双向恒压模式分别提高了92%和113%;微弧氧化膜层中的蛇纹石含量随电流的增加而增加,随频率的增加而降低,随电解液中蛇纹石微纳米颗粒浓度的增加而增加;试验过程中试样与电解槽之间的电场产生的电泳效应,使得在电解液中呈电负性的蛇纹石微纳米颗粒移动到试样表面,在接触到试样表面熔融态的高温氧化物时,蛇纹石微纳米颗粒表面熔化而粘合在试样表面,经电解液冷却复合到了微弧氧化膜层中。     

MoS2对2Al2铝合金表面微弧氧化膜层组织和性能的影响

为了提高海洋工业用2A12铝合金的耐腐蚀性能,采用微弧氧化技术在2Al2铝合金表面制备微弧氧化膜层。研究了电解液中MoS_2纳米颗粒的浓度对微弧氧化膜层的结构和性能的影响。研究结果表明:电解液中MoS_2纳米颗粒的浓度对微弧氧化膜层的制备有显著的影响。当MoS_2纳米颗粒的浓度为2.0 g/L时,膜层的表面致密且光滑,膜层的厚度最大;与未添加MoS_2颗粒相比,MoS_2纳米颗粒的掺入显著提高了MAO膜层的耐磨性;此外,电解液中添加2.0 g/L MoS_2纳米颗粒,获得的MAO膜层的耐腐蚀性能最佳。     

溶液钙浓度和微弧氧化频率对微弧氧化膜层形貌和组成的影响

Ti6A14V合金在不同钙磷浓度的电解液中和不同微弧氧化频率下进行微弧氧化制得氧化膜.采用SEM观察微弧氧化膜微观形貌,使用EDS、XRD分析膜层成分和相组成.结果表明:电解液中钙磷元素浓度直接影响制得氧化膜层中的钙磷元素含量与Ca/P比,且随电解液中Ca元素浓度增加而增加;当频率降低时,氧化膜表面孔洞直径变大且氧化膜中Ca元素含量与Ca/P比都升高;而氧化膜中P元素随频率降低而降低.     

氟离子浓度对镁合金微弧氧化膜层形成影响规律

在含有不同氟离子浓度的硅酸钠电解液体系中,采用恒压微弧氧化技术对AZ31镁合金进行表面处理,通过XRD、SEM、EDS等研究镁合金表面微弧氧化膜层形貌和相结构特征,探讨氟离子对膜层形成的影响规律。研究结果表明:随着氟离子浓度的增加,膜层微孔数量逐渐减少,微孔孔径逐渐变大且分布均匀,但氟离子浓度过高时,膜层缺陷增多,出现微裂纹和局部孔径较大的微孔;微弧氧化膜层主要由MgAl2O4和MgSiO3组成,其含量随着氟离子浓度的变化而变化,当氟离子浓度范围为2～4 g/L时微弧氧化膜中MgAl2O4和MgSiO3的含量最高;动电位极化曲线表明微弧氧化膜的耐腐蚀性能也随之呈先增后减的趋势。     

Mo-Zr合金烧结致密化行为及组织与性能研究

在含有不同氟离子浓度的硅酸钠电解液体系中,采用恒压微弧氧化技术对AZ31镁合金进行表面处理,通过XRD、SEM、EDS等研究镁合金表面微弧氧化膜层形貌和相结构特征,探讨氟离子对膜层形成的影响规律.研究结果表明:随着氟离子浓度的增加,膜层微孔数量逐渐减少,微孔孔径逐渐变大且分布均匀,但氟离子浓度过高时,膜层缺陷增多,出现微裂纹和局部孔径较大的微孔;微弧氧化膜层主要由MgAl2O4和MgSiO3组成,其含量随着氟离子浓度的变化而变化,当氟离子浓度范围为2～4 g/L时微弧氧化膜中MgAl2O4和MgSiO3的含量最高;动电位极化曲线表明微弧氧化膜的耐腐蚀性能也随之呈先增后减的趋势.     

2A12铝合金表面微弧氧化与性能研究

采用微弧氧化技术在2A12铝合金表面制备了二氧化锆陶瓷层,研究了电解液中锆盐浓度对微弧氧化膜层厚度、粗糙度、形貌和耐盐雾腐蚀性能,并对微弧氧化膜层的物相组成进行了分析。结果表明,经过微弧氧化处理后,膜层主要由AlMg_2O_4、ZrO_2、Zr_2O和Al_2O_3相组成;随着锆盐浓度的增加,微弧氧化膜层的厚度和粗糙度逐渐增加,膜层表观从优转变为一般;锆盐浓度为18 g/L的微弧氧化膜层的微孔区域的腐蚀产物相对更少,微弧氧化膜层的耐腐蚀性能相对较好。盐雾腐蚀优先在微弧氧化膜层的疏松层开始,对致密层的影响不大。     

Ti6Al4V微弧氧化TiO2/W复合膜的制备及摩擦学性能

目的提高Ti6Al4V合金的摩擦学性能。方法在硅酸盐-磷酸盐电解液中添加不同浓度的纳米W粉,利用微弧氧化技术在Ti6Al4V基体表面制备出氧化陶瓷膜。利用FE-SEM、EDS和XRD研究了在不同浓度W粉参与下的微弧氧化膜表截面微观形貌、元素分布及膜层相组成。通过旋转摩擦磨损试验评估了膜层的摩擦学性能。结果电解液中加入纳米W粉可以促进膜厚增长,尤其在含0.5～2 g/L纳米W粉时,膜厚呈近似线性增长;但W粉在膜层表面的附着会导致粗糙度的增大。在纳米W粉参与下,微弧氧化膜中除了锐钛矿、金红石和Al_2TiO_5相之外,W含量也随电解液中颗粒含量的增加而提高。在6 g/L纳米W粉复合下,微弧氧化膜的摩擦系数、比磨损率分别减小了约13.33%和3.53%。结论 W粉颗粒以机械啮合附着在氧化膜表面,部分颗粒随熔融氧化物包裹进入膜层并发现熔化迹象。W粉含量为6 g/L时,制备的氧化膜表面质量有所改善,即微孔和裂纹等有所减少,耐磨性较佳,摩擦系数和比磨损率较不含W粉的膜层均有所减小。     

有机太阳能电池金属电极表面改性研究

将纳米TiO2颗粒作为改性剂加入碱性铝酸盐电解液中,对太阳能电池金属电极材料进行表面微弧氧化改性,研究了不同含量TiO2颗粒对微弧氧化膜层组织与性能的影响。结果表明,随着电解液中TiO2含量的增加,微弧氧化膜层厚度从19.2μm提高到24.7μm。电解液中TiO2含量的增加可以减少膜层中的显微缺陷,提高膜层致密性。改性处理后膜层的主要物相为MgAl2O4、MgO和金红石型TiO2。     

纳米BN对1060铝微孤氧化膜层性能的影响

目的探究微弧氧化电解液中纳米氮化硼(BN)浓度对铝微弧氧化陶瓷层组织和性能的影响。方法在硅酸盐体系电解液中加入1~5 g/L不同浓度的纳米BN,制备纳米BN复合微弧氧化层。利用扫描电镜、能谱仪和X射线衍射仪,分别表征纳米BN复合微弧氧化层的微观组织、元素分布及物相组成。采用涂层测厚仪、粗糙度仪、显微硬度计、摩擦磨损试验机等手段,研究纳米BN对1060纯铝微弧氧化膜层的厚度、粗糙度、显微硬度、摩擦学性能的影响。结果在微弧氧化BN复合膜的表层有弥散分布的BN颗粒,当电解液中添加3 g/L的纳米BN时,制备的微弧氧化层的性能最好,其表面的孔洞数量最少且孔径最小,膜层表面更加致密,其厚度可达到(93.8±1.9)μm,硬度达到(942±51)HV,粗糙度Ra降低为(3.66±0.14)μm,摩擦系数降低为0.55,磨损体积比未添加BN的膜层减少了1.18×10-2 mm3,并且磨痕平整光滑,裂纹较少。结论硅酸盐电解液中加入纳米BN能够改善1060纯铝微弧氧化膜层的综合性能。     

2A12铝合金微弧氧化膜的高温氧化性能

对2A12铝合金表面的微弧氧化膜进行了高温氧化实验研究。结果表明：微弧氧化膜层的高温抗氧化性能随着温度的升高而降低,但氧化指数均在2以上,说明微弧氧化膜层对于2A12铝合金起到了保护作用,有效地阻止了高温氧化时的氧扩散。微弧氧化膜层抗空冷热震性能要优于抗水冷热震性能,在60次热震循环后,水冷热震的合金边角处出现膜层脱落现象,而空冷热震的合金只在表面出现裂纹,没有膜层脱落现象出现。微弧氧化膜热震失效主要由膜层与基体热膨胀系数不同、膜层与H₂O、氧气反应分别生成氢氧化物与氧化物所导致;膜层内部的CeO₂起到减小孔径的作用,在热震反应初期能够有效地降低热震对膜层的影响,但随着循环次数增多,生成碱式碳酸盐和氢氧化物,导致微弧氧化膜失效。     

医用镁合金微弧氧化工艺研究进展

从火花放电方面归纳整理了镁合金微弧氧化膜层的形成机理,并分析了膜层结构。在此基础上,结合国内外研究现状,阐述了预处理、电解质和添加剂以及电参数（电压、电流模式和脉冲频率）和封孔技术对镁合金微弧氧化膜层耐蚀性和生物相容性的影响。着重分析了电解质和添加剂的种类、浓度对膜层和生物性能的影响机制,其中电解质包括碱性硅酸盐和磷酸盐电解液等,添加剂包括甘油、氟化物、羟基磷灰石和纳米粒子等。研究发现,碱性磷酸盐电解质的加入可以降低膜层腐蚀速率,促进骨整合和细胞附着过程,羟基磷灰石、Ca、P等具有生物活性和对人体有益的粒子作为添加剂加入,可以显著提高膜层的耐蚀性和生物相容性。最后,基于研究现状,对镁合金微弧氧化技术在生物医用方面的发展进行了展望。     

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。     

过电压对镁合金微弧氧化膜层性能的影响

采用自行研制的大功率微弧氧化电源在频率700 Hz、占空比20%的条件下进行微弧氧化实验:并测量陶瓷膜层的厚度,观察膜层微观形貌,通过盐雾试验来评定陶瓷膜层的耐蚀性.研究发现:随过电压的升高,镁合金微弧氧化膜层厚度增加,表面熔融物颗粒增大,膜层表面变粗糙,陶瓷层的耐蚀性呈先增加后降低的趋势;并且陶瓷膜层耐蚀性在过电压为100～150 V时较好,因此镁合金微弧氧化要选择适当的过电压.     

TiN颗粒对镁合金微弧氧化过程及膜层性能的影响

目的分析Ti N颗粒在镁合金微弧氧化过程中的作用,并研究其在膜层中对镁合金硬度、耐磨和耐蚀等性能的影响。方法通过在微弧氧化电解液中添加2.7μm Ti N颗粒,并使其充分分散于电解液中,使电解液中Ti N颗粒的质量浓度分别为0、2、4、6 g/L,并控制其他实验参数(如电流密度、频率、占空比和氧化时间)一样的情况下进行实验,通过电子显微镜、涂层厚度测厚仪、显微维氏硬度计、X射线衍射和电化学工作站,分别从膜层的表面形貌、厚度、硬度、相组成及耐蚀性等方面,研究了Ti N颗粒对镁合金微弧氧化膜层性能的影响。结果在微弧氧化电解液中添加Ti N颗粒后,相同电化学参数下制得的微弧氧化膜层变得致密,厚度、硬度有所增加,氧化膜层主要由Mg、MgO、Mg2Zr5O12、Ti N组成。极化曲线显示,加入Ti N颗粒,制备的微弧氧化膜层比未加入Ti N颗粒制得的膜层的腐蚀电流下降了2个数量级。阻抗图谱表明,电阻值增加了1个数量级。结论 Ti N颗粒能够随镁合金的微弧氧化过程进入制得的氧化膜层中,并且能够增加膜层厚度和硬度,使膜层的耐磨、耐蚀性得到提高。     

石墨烯纳米片对D16T铝合金微弧氧化膜层结构与性能的影响

目的研究石墨烯纳米片对D16T铝合金耐磨耐蚀性的影响,为铝合金表面微弧氧化处理技术在油气领域的应用提供理论依据。方法利用微弧氧化技术在含与不含石墨烯的电解液中在D16T铝合金表面制备微弧氧化膜层,采用XRD、SEM、EDS分析了膜层相结构和表面形貌,测试了膜层的粗糙度和显微硬度,通过摩擦磨损和电化学实验研究了石墨烯纳米片对D16T铝合金微弧氧化膜耐磨性和耐蚀性的影响。结果微弧氧化膜层主要由α-Al2O3和γ-Al2O3相组成,石墨烯的添加使Al2O3相的衍射峰值和衍射峰的数量增加,Al衍射峰明显降低;膜层表面平整,表面熔融颗粒较少,表面有大块团聚物堆积。膜层由外部疏松层和内部致密层组成,疏松层微孔数量和微裂纹较少,膜层厚度稍有增加,致密层厚度由不含石墨烯时的0.6μm增至1.6μm。含石墨烯的膜层容抗弧半径明显增加,Bode图中低频阻抗值由5×10^5Ω·cm^2提升至106Ω·cm^2,疏松层电阻由1.57×10^5Ω·cm^2增至1.98×10^5Ω·cm^2,致密层电阻由3.07×10^5Ω·cm^2提升至1.24×106Ω·cm^2;膜层自腐蚀电位由-0.53 V提高至-0.41 V,自腐蚀电流密度由3.15×10^-7 A/cm^2降低至3.97×10^-8 A/cm^2;膜层质量磨损量明显降低,摩擦系数减小,耐磨性增加。结论石墨烯纳米片通过放电通道进入膜层填充膜层中的孔和裂纹,部分石墨烯形成团状覆于膜层表面,使膜层更加平整、致密,膜厚增加,膜层耐磨性和耐蚀性得到明显提升。     

6061铝合金微弧氧化着色工艺研究

采用微弧氧化工艺对6061铝合金手柄表面进行处理,研究了电解液的成分及浓度、微弧氧化电参数对氧化膜耐磨性和颜色的影响.结果表明:随着氧化时间和电流密度的增加,膜层与基体的结合强度增大,但电流密度过大会烧蚀膜层;在电解液中添加KMnO_4可以获得黑色陶瓷膜,添加Na_2 WO_4可制备黄色陶瓷膜;改变电解液成分及浓度、微...     

微弧氧化提高铝合金耐磨性能的研究

目的改善铝合金的综合性能,尤其是耐磨性。方法采用微弧氧化技术,在铝合金表面制备具有自润滑效果的微弧氧化陶瓷膜层。通过分析电解参数(电流密度、频级和能级)对微弧氧化陶瓷膜耐磨性的影响,以及添加剂石墨对陶瓷膜厚度、表面形貌、相组成、耐磨性和耐蚀性的影响,探索可以提高铝合金表面微弧氧化陶瓷膜综合性能的电解参数,研究石墨在铝合金微弧氧化中所起的作用。结果确定了最佳电解参数。添加剂石墨不仅降低了铝合金陶瓷膜的摩擦系数,同时也提高了铝合金的耐蚀性。结论在铝合金微弧氧化中,石墨的自润滑特性和超高的导电性促进了铝合金在微弧氧化过程中成膜反应的进行,增加了陶瓷膜层的厚度,同时对试样表面有光滑、整平的作用。     

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。     

TiO2纳米粒子对铝锂合金微弧氧化膜结构及性能的影响

为改善微弧氧化膜层的耐蚀性及力学性能,向电解液中添加TiO₂纳米粒子后对2297铝锂合金进行了微弧氧化。利用SEM、XRD、EDS、辉光放电表征技术及电化学测试技术,分析了TiO₂纳米粒子对微弧氧化膜结构、力学性能及耐蚀性的影响。结果表明：添加TiO₂纳米粒子后,微弧氧化膜层变得平坦致密。随着TiO₂纳米粒子添加量的提高,膜层表面放电通道的孔径逐渐减小,数量逐渐增多。TiO₂纳米粒子会抑制熔融Al₂O₃与电解液中$ {\rm{SiO}}_{\rm{3}}^{{\rm{2 ^- }}}$的接触,所以膜层中Si元素的含量随TiO₂纳米粒子添加量的增加而逐渐下降(原子数分数从初始的10.27%下降到了3.10%)。显微硬度测试结果表明,TiO₂纳米粒子的引入增加了膜层的致密度及平整度,所以膜层的硬度得到了提升(添加1 g/L TiO₂纳米粒子后硬度提高了15%)。电化学测试结果显示,当微弧氧化的其它条件相同时,TiO₂纳米粒子的适量添加会提升膜层的耐蚀性,但过量添加时,由于膜层放电通道数量的增多等原因,其耐蚀性下降。