铝合金表面陶瓷层工艺设计与性能研究

对6063铝合金基材进行了表面微弧氧化处理,并对微弧氧化工艺参数进行了设计与优化,考察了陶瓷层和铝合金基材抵抗摩擦磨损的能力。结果表明,6063铝合金的适宜微弧氧化工艺参数为:脉冲频率100Hz、正向电压440V、负向电压160V、微弧氧化时间30min;在相同载荷下,微弧氧化陶瓷层的摩擦系数要小于铝合金基材,且这种减小幅度随着载荷的增加而增大;铝合金基材经过微弧氧化处理后,表面陶瓷层的耐磨性能要明显优于铝合金基材。     

铝合金表面微弧氧化陶瓷层耐磨性

利用微弧氧化技术在7075铝合金表面形成微弧氧化陶瓷膜层,通过SEM、XRD手段分析了微弧氧化陶瓷层的显微结构、表面形貌和相组成,并在HIT-Ⅱ摩擦磨损试验机上测试了陶瓷膜层的摩擦学性能.结果表明:7075铝合金表面的微弧氧化陶瓷膜层由疏松层、致密层构成,其相组成主要是α-Al2O3和γ-Al2O3两相;氧化陶瓷层与基体结合良好,厚度为25～45μm,表面硬度可达到1900HV0.1左右;微弧氧化表面处理技术可以显著提高铝合金的表面耐磨性,在与GCr15钢球对磨时,膜层具有较低的磨损率,但摩擦因数相对较高.     

铝合金表面蛇纹石复合微弧氧化膜层的制备及摩擦学性能北大核心CSCD

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。对未添加和添加蛇纹石微纳米颗粒制得的微弧氧化陶瓷膜层进行扫描电镜(SEM)、能谱(EDS)及X射线衍射(XRD)分析,并与铸铁试样进行摩擦磨损试验,探究蛇纹石微纳米颗粒对铝合金微弧氧化陶瓷膜层成分及摩擦学性能的影响。结果表明:在电解液中添加蛇纹石微纳米颗粒改变了微弧氧化陶瓷膜层的元素组成和相成分,在摩擦磨损试验中,微弧氧化膜层中的蛇纹石在摩擦能的作用下诱发了铸铁销表面的内氧化反应,在摩擦接触微区形成了Mg Si O3、Fe2O3及Fe3O4复合陶瓷表面自修复层,提高了铸铁销表面显微硬度,降低了摩擦磨损过程中的摩擦系数和铸铁销的磨损率。     

铝合金的微弧氧化研究

在硅酸钠和氢氧化钠电解液中利用微弧氧化技术在LY12铝合金表面生成陶瓷膜层.对膜层进行了SEM和TEM观察.对微弧氧化过程中电参数的变化规律进行了探讨,并分析了电参数对微弧氧化的影响.结果表明:在本实验条件下,用微弧氧化工艺在铝合金表面可制得致密的、厚度达200μm的氧化膜,膜层与铝基体的结合层形成了纳米晶相.电参数对陶瓷层的厚度、硬度、粗糙度都有较大的影响.对微弧氧化膜层的钢球和陶瓷球磨损的对比可知,与钢球的磨损主要是粘着磨损,对陶瓷球的磨损主要是磨料磨损.     

铝合金表面蛇纹石复合微弧氧化膜层的制备及摩擦学性能

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。对未添加和添加蛇纹石微纳米颗粒制得的微弧氧化陶瓷膜层进行扫描电镜(SEM)、能谱(EDS)及X射线衍射(XRD)分析,并与铸铁试样进行摩擦磨损试验,探究蛇纹石微纳米颗粒对铝合金微弧氧化陶瓷膜层成分及摩擦学性能的影响。结果表明:在电解液中添加蛇纹石微纳米颗粒改变了微弧氧化陶瓷膜层的元素组成和相成分,在摩擦磨损试验中,微弧氧化膜层中的蛇纹石在摩擦能的作用下诱发了铸铁销表面的内氧化反应,在摩擦接触微区形成了Mg Si O3、Fe2O3及Fe3O4复合陶瓷表面自修复层,提高了铸铁销表面显微硬度,降低了摩擦磨损过程中的摩擦系数和铸铁销的磨损率。     

铝合金耐高氯酸羟胺腐蚀防护方法研究

探讨了高氯酸羟胺对铝合金的腐蚀机理。比较了等离子喷涂陶瓷层与微弧氧化陶瓷层的多种性能,对陶瓷层进行表面静电喷涂聚乙烯封闭。结果表明:微弧氧化技术制备的铝合金陶瓷层的性能较好;静电喷涂聚乙烯封闭后微弧氧化膜层耐高氯酸羟胺腐蚀性好。     

CTAB对海洋工程用2Al2铝合金表面微弧氧化膜组织和性能的影响

为了改善海洋工程用2A12铝合金的耐腐蚀性能,采用微弧氧化技术在合金表面制备微弧氧化陶瓷层,研究了电解液中不同浓度的十六烷基三甲基溴化胺(CTAB)表面活性剂对微弧氧化陶瓷层的结构和性能的影响。研究结果表明:随着电解液中CTAB表面活性剂的增加,陶瓷层表面微孔的尺寸有明显减小,且陶瓷层表面更为致密,陶瓷层的厚度也随着添加量的增加而增加。当CTAB浓度为0. 2 g/L时,获得的微弧氧化陶瓷层的耐磨性和耐腐蚀性能最好。     

压铸铝合金中性溶液微弧氧化工艺研究

采用自行研制的MAO-100kW型微弧氧化设备,对ZL108压铸铝合金在中性溶液(pH=6.5～8.0)中的微弧氧化处理工艺进行研究。探讨了中性溶液对该合金微弧氧化过程的影响;处理电压对该合金微弧氧化陶瓷层生长特性以及陶瓷层表面粗糙度的影响规律。结果表明:采用中性溶液能够在ZL108压铸铝合金表面制备出致密光滑、硬度高的微弧氧化陶瓷层;在一定范围内,中性溶液中柠檬酸钠的浓度越高,其表面产生微区等离子体放电的起始电压越低;陶瓷层的厚度和表面粗糙度随着电压值的上升而增加。     

Mn元素对铝合金门窗表面陶瓷层特性的影响

采用微弧氧化技术在不同Mn含量的铝合金门窗表面进行了改性处理,研究了基体合金元素Mn对表面陶瓷层膜厚、显微硬度、形貌和物相的影响,并分析了其作用机理。结果表明,随着微弧氧化时间的增加,含0.5%Mn和含1.5%Mn的铝合金试样的表面陶瓷层厚度和显微硬度都表现为逐渐增加的趋势,且在相同的微弧氧化时间内,含1.5%Mn的铝合金试样的表面陶瓷层厚度更大、显微硬度更低。Mn含量为0.5%的铝合金表面陶瓷层中有γ-Al_2O_3相和少量α-Al_2O_3相,而Mn含量为1.5%的铝合金表面陶瓷层中只有γ-Al_2O_3相。     

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。     

MoS_2/SiC复合微弧氧化层的制备及性能

采用微弧氧化技术,使用WHD-20型微弧氧化电源,在ZL109铝合金表面原位生长陶瓷层,针对铝合金的摩擦学性能的不足,展开了减摩耐磨微弧氧化层的研究。电解液中选取MoS_2作为减摩添加剂,SiC作为耐磨添加剂,将两种纳米颗粒在电解液中良好分散后,烧结在微弧氧化层中,成功制备了MoS_2/SiC复合微弧氧化层。用扫描电子显微镜(SEM)、X射线能谱仪(EDS)、显微硬度仪和摩擦磨损试验机分别评价了复合微弧氧化层的结构、成分、硬度以及摩擦学性能。结果表明:MoS_2/SiC复合微弧氧化层生长速度减缓,膜层厚度减少了16. 2%,表面形貌更加致密且粗糙度减小了40. 22%,硬度增加了11. 06%。在摩擦磨损试验中,复合膜层磨损量降低了32. 65%,摩擦因数更低且平稳。     

导电炭黑对5A06铝合金微弧氧化膜层耐磨性的影响

为进一步提高铝合金表面微弧氧化陶瓷层的摩擦磨损性能,在硅酸盐体系的电解液中加入一定量的导电炭黑,对5A06铝合金试样进行不同时间的微弧氧化处理。利用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、显微硬度仪等分析5A06铝合金微弧氧化陶瓷层的物相组成、显微组织及显微硬度,并用摩擦磨损试验机对不同微弧氧化时间的陶瓷层进行磨损性能研究。结果表明,在微弧氧化电解液中加入少量导电炭黑后,制备的陶瓷层中含有一定量的碳元素,且随微弧氧化时间增加,陶瓷层中的含碳量先增后减,在干摩擦磨损条件下,其摩擦因数逐渐减小,陶瓷层的减摩、耐磨性得到有效提高。     

电解液中添加纳米SiO2对7A52铝合金表面微弧氧化陶瓷层生长过程及性能的影响

为了改善微弧氧化陶瓷层表面疏松状况,通过在电解液中添加纳米SiO2颗粒,在7A52铝合金表面制备了含纳米SiO2颗粒的复合陶瓷层.添加纳米SiO2颗粒后,试样表面电流密度也大幅度提高,陶瓷层生长速度提高了近一倍.采用XRF,SEM,维氏硬度计和往复式摩擦磨损试验机对陶瓷层进行了考察.结果表明,纳米SiO2进入了陶瓷层,纳米SiO2颗粒复合处理后,陶瓷层更加致密,显微硬度和耐磨性大幅度提高.     

铝合金表面微弧氧化技术的研究现状及展望

微弧氧化技术是一种针对Al、Mg、Ti等阀金属及其合金进行表面陶瓷化的新技术。利用该技术可在铝合金表面原位生长一层致密、均匀、附着力良好的陶瓷膜层,大大改善铝合金的耐蚀、耐磨性能。综述了国内外铝合金表面微弧氧化技术的研究现状,概括了铝合金微弧氧化的基本原理、过程、工艺特点及影响因素;分析了铝合金微弧氧化技术目前尚存在的问题,并对该技术今后的研究方向进行了展望。     

电解液中MoS_2和SiC浓度与配比对铝合金微弧氧化膜层摩擦学性能的影响

采用微弧氧化技术,在ZL109铝合金表面原位生成陶瓷层。选择MoS_2和SiC两种微纳米颗粒分别作为复合微弧氧化层的减摩添加剂和耐磨添加剂,采用扫描电镜(SEM)、能谱(EDS)及X射线衍射(XRD)等研究了电解液中MoS_2和SiC的浓度与配比对铝合金微弧氧化陶瓷膜层成分及摩擦学性能的影响。结果表明:当纳米颗粒的总浓度为6 g/L时,复合微弧氧化层中两种纳米颗粒的含量最多,在摩擦磨损试验中的摩擦系数和磨损量最低;在纳米颗粒的总浓度为6 g/L同时MoS_2和SiC的配比为1∶2的情况下,复合微弧氧化层的摩擦系数较低、磨损量最低,复合微弧氧化层的减摩效果明显、耐磨效果最优。     

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。     

压铸铝合金中性溶液微弧氧化工艺研究

采用自行研制的MAO-100kW型微弧氧化设备，对ZL108压铸铝合金在中性溶液（pH=6．5～8．0）中的微弧氧化处理工艺进行研究。探讨了中性溶液对该合金微弧氧化过程的影响；处理电压对该合金微弧氧化陶瓷层生长特性以及陶瓷层表面粗糙度的影响规律。结果表明：采用中性溶液能够在ZL108压铸铝合金表面制备出致密光滑、硬度高的做弧氧化陶瓷层；在一定范围内，中性溶液中柠檬酸钠的浓度越高，其表面产生微区等离子体放电的起始电压越低：陶瓷层的厚度和表面粗糙度随着电压值的上升而增加。     

LY12铝合金微弧氧化膜层的形成与生长机制

在硅酸钠电解液中利用交流脉冲微弧氧化电源对LY12铝合金进行表面处理,研究微弧氧化初期成膜和后期生长膜层的微观结构差异,探讨铝合金微弧氧化陶瓷层的形成与生长机制。结果表明:初期成膜过程中发生电化学沉积反应,形成电解液中溶质元素的氧化物,增大铝合金表面的阻抗值;后期生长过程中,基体铝与OH-放电所产生的活性氧发生化合反应,形成Al2O3陶瓷层,溶质元素消耗极少;铝合金样品表面获取的预制备膜重新参与陶瓷层的生长,可明显缩短微弧氧化起弧时间、降低起弧电压,同时提升击穿电压的稳定值。     

电解液中Ca2+、Mg2+对ZAlSi12Cu2Mg1微弧氧化陶瓷膜表面形貌的影响

在Al2O3陶瓷的烧结过程中，添加剂MgO和CaO起着极其重要的作用。本文主要研究在微弧氧化过程中，电解液中加入Ca^2＋、Mg^2＋后，ZAlSi12Cu2Mg1合金微弧氧化陶瓷膜表面形貌的变化。SEM结果表明：微弧氧化陶瓷层由大小不相等的表面具有放电气孔的颗粒组成，在基础电解液中加入Ca^2＋后，生成的陶瓷膜层与添加Mg^2＋的电解液中生成的陶瓷膜层相比，表面较平整、陶瓷颗粒形状比较均匀，且表面有大约2μm的树枝状晶体，但还没有完全生长。微弧氧化膜层表面有明显的热裂裂纹存在，且这些裂纹穿过放电气孔。膜层表面不均匀的分布有细小的浅色颗粒。     

铝合金表面微弧氧化陶瓷层摩擦学性能的研究

利用微弧氧化技术在以硅酸钠为主要溶质,配以辅助添加剂Na2WO4、KOH、Na2EDTA的电解液中,在LY12铝合金表面原位生长陶瓷层。用WTM-1E型球-盘磨损实验机对试样的摩擦学性能进行了研究,并用SEM、XRD分析了微弧氧化陶瓷层的表面形貌和相结构。结果表明:铝合金在电流密度10 A/dm2,电解液温度40～60℃,处理时间10～60 min条件下,可以原位形成均匀致密的表面陶瓷改性层。微弧氧化处理后的试样在干摩擦小滑动距离下表现出良好的耐磨性能。