铝合金黄色微弧氧化膜的制备及其性能

目前,铝合金微弧氧化膜色泽单一,多为白色,影响了其装饰性和在光学仪器方面的应用.为此,以高锰酸钾为着色剂,通过控制电解液的组成及其浓度,在铝合金表面原位生成了黄色微弧氧化膜.用X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)分析、观察了氧化膜层的相结构和表面形貌.结果表明:陶瓷膜层致密,与基体结合紧密;膜层主要组成相为Al,Al2O3,Mn5O8,Mn3O4,MnWO4;黄色陶瓷膜色泽稳定,较铝合金基体腐蚀电位有所提高.     

SiCp/Al复合材料微弧氧化膜的组织结构及性能

采用微弧氧化技术对SiC体积分数分别为17vol%和55vol%的两种SiCp/Al复合材料进行处理。分析了两种材料微弧氧化膜的组织、形貌、相组成,测定了膜层的粗糙度、显微硬度、结合力,考察了膜层的耐磨和耐蚀性。结果表明:SiC的含量对SiCp/Al复合材料微弧氧化膜的表面形貌、粗糙度、相组成、结合力及摩擦磨损性能均有影响。17vol%SiCp/2009Al复合材料的微弧氧化膜较55vol%SiCp/6061Al复合材料更平整,微孔大小更均匀。55vol%SiCp/6061Al复合材料的微弧氧化膜的粗糙度(3.308 μm)比17vol%SiCp/2009Al复合材料(2.140 μm)大,表面熔融物堆积更多。两种材料的微弧氧化膜中均含有Al、Si、O、C、W等元素。55vol%SiCp/6061Al复合材料的微弧氧化膜中Mullite(SiO₂-Al₂O₃)相、α-Al₂O₃相、β-Al₂O₃相较多。17vol%SiCp/2009Al复合材料的微弧氧化膜的结合(38.55 N)较55vol%SiCp/6061Al(11.5 N)复合材料好。55vol%SiCp/6061Al复合材料的微弧氧化膜摩擦系数较大,磨损较严重。微弧氧化处理能有效改善两种SiCp/Al复合材料的耐蚀性。      

氧化石墨烯对铝合金微弧氧化膜层力学和摩擦学性能的影响

为了提高铝合金的耐磨性,在六偏磷酸盐复合电解液中加入不同浓度氧化石墨烯(GO)对铝合金进行微弧氧化(MAO),利用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、膜层测厚仪和显微硬度计分析GO对微弧氧化膜层的微观形貌、相组成、元素分布、厚度和显微硬度的影响,重点研究了不同GO浓度下的铝合金微弧氧化膜层的摩擦磨损性能。结果表明：电解液中添加GO纳米颗粒对微弧氧化膜层有显著的影响。Al₂O₃/GO膜层生长速率随GO含量增加而上升,其主要成分是α-Al₂O₃和γ-Al₂O₃。随着GO浓度的增加,微弧氧化膜层的显微硬度相较于纯2A12铝合金明显提高。由于电解氧化过程中C元素掺入膜层界面,Al₂O₃/GO膜层的表面变得致密且光滑,摩擦系数明显下降且耐磨性提高。该方法为强化铝合金表面耐磨提供了新思路,对拓展铝合金的应用具有重要意义。     

镁合金微弧阳极氧化膜的特性

采用扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)等方法初步研究了镁合金微弧氧化膜的成分、相组成及其形貌特征.结果表明,在微弧氧化处理过程中,镁合金基体中的合金元素Al向表面扩散进入氧化膜层,微弧氧化处理液组分中的元素也进入了氧化膜层.氧化膜主要由MgO、Mg2SiO4、MgAl2O4和不定形相组成.在微孤氧化过程中,氧化膜中首先产生的物相为立方结构的MgO,随着氧化时间的延长,氧化膜中出现晶态的MgAl2O4及Mg2SiO4.     

微弧氧化技术在铝合金腐蚀防护中的应用研究与发展

随着轻型合金技术的发展,铝合金被广泛应用于船舶舰艇、装甲装备等领域,但随之带来的腐蚀问题不容小觑.资料显示,我国铝合金舰船的维修费用有近一半用于修复海水腐蚀损坏.铝合金微弧氧化是一种表面处理技术,兴起于上个世纪下半叶,通过在铝合金表面生成陶瓷层,能起到较好的防腐效果,同时对工件结构包容性大,在处理复杂零部件时有特殊优势.铝合金经微弧氧化处理,能在表面原位生成以α-Al2 O3和γ-Al2 O3为主要成分的陶瓷层,具有较高的硬度、耐腐蚀性和耐磨性;但由于微弧氧化发生时,会产生瞬时高温高压,击穿原有自然氧化膜,在表面形成放电通道,因此微弧氧化膜层有大量孔洞.为提高微弧氧化膜层综合性能,更好地发挥腐蚀防护作用,学者们对微弧氧化过程以及膜层质量进行了大量研究.影响其质量的因素大致可概括为四个方面:电解液、电参数、氧化时间和添加剂.一般来说,电解液和添加剂对铝合金微弧氧化膜层成分有直接影响,合理使用添加剂对改善膜层表面孔隙率有积极意义,尤其是纳米颗粒添加剂,发挥第二相弥散强化作用,能有效提高膜层强度和硬度;而电参数和氧化时间对成膜效率、膜层厚度以及相结构都有影响,各种因素相互关联制约,共同影响微弧氧化陶瓷层的耐腐蚀效果和综合性能.以美国为代表的发达国家从上世纪七十年代起就开始在工业中使用铝合金微弧氧化技术,俄罗斯对微弧氧化的理论研究比较深入,处于国际领先地位.但是微弧氧化过程瞬间完成,同时涉及到化学、电化学、等离子体等反应,机理十分复杂,至今仍没有统一的模型能够完美解释整个过程.我国对铝合金微弧氧化技术的研究始于上世纪九十年代,在理论积累以及工程应用领域均取得了一定成果,尤其是在一些小型铝合金工件的微弧氧化技术上,工艺流程已较为成熟.本文归纳了铝合金微弧氧化膜层腐蚀防护机理,对影响铝合金微弧氧化膜层防腐性能的因素进行了梳理讨论,并对铝合金微弧氧化技术发展中的问题和前景进行了总结和展望,以期为研究人员的进一步研究提供参考.     

电流密度对铝合金微弧氧化膜的生长及结合力的影响

为了进一步探讨微弧氧化主要参数电流密度对铝合金微弧氧化膜的影响机理,先用微弧氧化技术在LY12硬铝合金上获得陶瓷层,然后考察电流密度对陶瓷膜厚度及其与基体结合强度的影响,再利用扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、光电子能谱(XPS)分析了氧化膜的形貌和组织结构,通过划痕试验和冲击试验研究了氧化膜与基体的结合力.结果表明,随着电流密度的增大,陶瓷氧化膜及其致密层的增长速度均加快,但有一个极限值,氧化膜的临界载荷降低,致密层所占比例也逐渐降低.XPS谱图证明,微弧氧化膜表面疏松层主要由γ-Al2O3,α-Al2O3和Al-Si-O相组成,致密层由α-Al2O3和γ-Al2O3组成.铝合金表面生成氧化膜后,随着膜厚度的增加,冲击韧性逐渐减低,基体断裂后,氧化膜没有发生剥落,表面出现大量微裂纹.     

LF4铝合金微弧氧化膜的性能

将LF4铝合金在次亚磷酸钠复合体系中进行微弧氧化，研究了工艺条件对微弧氧化膜层的成膜速率和耐蚀性的影响．结果表明．电流密度、氧化时间、氧化液温度和搅拌强度等工艺条件对微弧氧化膜层的性能有很大的影响，找出了最佳工艺参数，并制备出厚度达80μm耐蚀性强的微弧氧化陶瓷膜．微弧氧化膜主要由Al、Si和O元素及少量P组成，其结构由致密层（内层）和疏松层（外层）构成，疏松层有许多气孔，内层光滑致密，具有很强的耐蚀性能．     

AZ91D镁合金表面无氟微弧氧化膜的制备与表征

目前,常用的硅酸盐镁合金微弧氧化液成分复杂且含F离子,对环境不利.以Na2SiO3-NaOH为电解质溶液,通过恒压在AZ91D镁合金表面制备了无氟微弧氧化膜.采用扫描电镜、能谱仪、X射线衍射仪及电化学测试对膜层表面的形貌、元素组成、相结构及耐蚀性等进行了表征分析.结果表明:氧化膜层表面微观多孔,膜厚约78 μm,膜层由Mg,Al,Si和O4种元素组成,不合F元素,物相主要为MgO和MgSiO3相;微弧氧化膜具有良好的耐蚀性能,与基体相比,自腐蚀电位变化较小,但腐蚀电流密度下降了近2个数量级.     

六偏磷酸钠对LD7铝合金微弧氧化陶瓷膜结构及耐腐蚀性能的改善作用

目前未见采用微弧氧化技术提高LD7铝合金耐腐蚀性能的有关报道。在磷酸盐体系电解液中添加一定量的(NaPO3)6,采用微弧氧化(MAO)技术在其表面原位生成陶瓷层。通过扫描电镜、X射线衍射和电化学极化曲线等方法研究了添加(NaPO3)6对微弧氧化陶瓷层组成、结构及耐腐蚀性能的影响。结果表明:添加(NaPO3)6后膜层厚度增加,表面粗糙度降低,膜层更加平滑致密,微孔数量明显减少;膜层主要由α-Al2O3,γ-Al2O3和少量的AlPO4相组成,以α-Al2O3为主;在3.5%NaCl溶液室温电化学行为中,微弧氧化后其自腐蚀电流密度比基体降低了2个数量级,添加(NaPO3)6后引起了阳极过程阻滞并减少Cl-富集,从而抑制了点蚀,使自钝化趋势得到提高,耐腐蚀性能明显增强。     

LY12铝合金微弧氧化陶瓷层的结构和性能

分析了LY12铝合金微弧氧化陶瓷膜的形貌、组成和结构,研究了氧化膜的硬度、与基体的结合强度以及在油润滑和干摩擦这两种条件下的摩擦学行为.结果表明,铝合金微弧氧化膜可分为疏松层和致密层,疏松层由α-Al2O3、γ-Al2O3以及Al-Si-O相组成,致密层由α-Al2O3和γ-Al2O3组成,致密层中α-Al2O3的含量远远高于疏松层.从表层到基体,微弧氧化膜的断面显微硬度先增大后减 小.微弧氧化膜与铝合金基体结合紧密.随着膜厚度的增加,氧化膜的临界载荷线性增加.氧化膜具有优良的抗磨性能,油润滑条件下的摩擦系数仅为干摩擦下的1/10.     

6063铝材微弧氧化最佳电流密度和槽液温度的探讨

目前的铝合金微弧氧化工艺存在电流密度高、槽液温度范围窄等不足,使其应用受到了限制.为此,从铝材低电流密度和宽槽液温度方面研究了6063铝材的微弧氧化工艺,探讨了微弧氧化工艺中电流密度及槽液温度对起弧电压、起弧时间及膜层厚度等的影响.结果表明,同等条件下,电流密度越大,则起弧电压越低,起弧时间越短,膜层越厚;槽液温度越高,则起弧电压越低,起弧时间越短,膜层越厚;在10 min内,得到12μm厚度的膜层,同等时间内比普通阳极氧化膜厚提高4倍;微弧氧化膜的表面显微硬度相对6063铝材高7倍以上.     

铝合金微弧氧化陶瓷膜性能及其影响因素探讨

微弧氧化是一个复杂的电化学过程,研究多种因素对氧化陶瓷膜层的影响,对良好陶瓷膜层的制备及相关产品的质量改善具有指导作用.为了说明微弧氧化过程中能量的实质作用,引入氧化功率概念,以LY12铝合金为样品,采用脉冲电源,在一定的脉宽、频率条件下,改变微弧氧化时间、微弧氧化功率等参数,获得相应的铝陶瓷膜,通过对相关样品进行膜层厚度、膜层硬度测量,得到一系列数据,研究并找出其变化规律.试验表明:在相同氧化时间及氧化面积下,随着加载功率的增大,微弧氧化陶瓷膜层的厚度、硬度呈增加趋势;在相同的条件下,在一定的时间范围内,随着氧化时间的延长,膜层厚度呈增长趋势;在相同工艺参数情况下,随着工件面积的增大,微弧氧化膜层的厚度呈降低趋势.     

医用钛合金微弧氧化膜的制备及其生物适应性能

在钛及钛合金表面生成羟基磷灰石（HA）来制备生物材料是医学应用中亟待解决的问题。利用微弧氧化工艺在Ti合金表面制备了HA膜,研究了膜层在模拟体液中浸泡前后的形貌、相结构、Ca与P原子分数比,并分析了膜层在模拟体液中的降解和沉淀机制以及浸泡后的耐磨性。结果表明：膜层在模拟体液中随浸泡时间延长而逐渐变厚;浸泡20d后膜层中...     

稀土元素对镁合金微弧氧化的影响

分别在磷酸盐和硅酸盐两种体系中研究了不同稀土元素对镁合金微弧氧化的影响.结果表明,提高钕盐浓度可以改善氧化膜的外观、厚度和耐蚀性能.镁合金浸泡在稀土盐溶液中表面能形成稀土转化膜.用稀土转化膜取代镁合金表面的自然氧化膜进行微孤氧化处理,获得的陶瓷层分布更加均匀,表面更为光滑致密.用5%NaCl溶液浸泡48 h的对比腐蚀试验表明,用稀土盐溶液浸泡预处理过的试样耐蚀性显著加强.     

纳米Al_2O_3掺杂对AM60B镁合金表面微弧氧化膜层结构和耐蚀性的影响

为促进大面积镁合金表面耐蚀性能优良的微弧氧化膜层的工业化生产,在硅酸盐水溶液中掺杂纳米Al_2O_3颗粒对AM60B镁合金进行微弧氧化;采用扫描电镜、X射线衍射仪及盐雾试验分析了掺杂纳米Al_2O_3颗粒对氧化膜层的形成过程、形貌、成分以及耐蚀性的影响。结果表明:掺杂纳米Al_2O_3微弧氧化膜物相组成主要有MgO、MgAl_2O_4、Mg_2Si_2O_4、Al_2O_3,纳米Al_2O_3的掺杂能提高氧化膜的密度,促进薄膜生长,使表面孔隙分布更均匀,尺寸更小;掺杂纳米Al_2O_3氧化膜的耐蚀性较未掺杂氧化膜的大幅提高。     

超音气体雾化Al-Si合金粉末表面氧化和吸附特性

利用超音速气体雾化法制备Al-17Si-6Fe-4.5Cu-0.5Mg合金粉末，借助X射线光电子能谱（XPS）对粉要态合金表面氧化和吸附特性进行了研究，并对粉末表面层结构进行了分析。结果表明：粉末表面氧化主要以Al和Mg元素的氧化为主，氧化层成分主要为Al2O3，Al(OH)3和MgO，而合金中的Si,Fe及Cu元素很少氧化。除此之外，在粉末表面化还吸附一层含Cl元素的碳氢有机化合物污染层，测定表明粉末表面氧化层和吸附层总厚度约为2nm。     

镁合金蓝色微弧氧化膜的制备及其耐蚀性能

过去,将微孤氧化着色用于材料装饰的研究较少。采用微孤氧化技术在ZM5镁合金表面制备了蓝色的微弧氧化层,研究了主盐Na2SiO3、着色剂CoSO4浓度和氧化时间对蓝色膜层的影响。结果表明：在70g／LNa2SiO3,2g／LCoSO4,电压440V,氧化时间20min条件下,能够获得膜层厚度为82μm的致密蓝色微弧氧化膜...     

电解液组成及工艺条件对镁合金微弧氧化过程的影响

在含有NaAlO2的电解液中以恒电流方式对镁合金进行微弧氧化。研究了电解液中NaAlO2、甘油、NaF的浓度以及电流密度和氧化时间对镁合金微弧氧化过程中电压-时间曲线和氧化膜厚度的影响。结果表明:电解液中只含有NaAlO2时即可产生火花放电现象,但得到的氧化膜较薄;甘油的加入可明显抑制尖端放电现象,NaF的加入可以显著增加氧化膜厚度,随着电流密度的增大,微弧氧化所需起火时间迅速缩短,而击穿电压并无明显变化,氧化膜厚度明显增加。采用扫描电子显微镜观察了镁合金微弧氧化陶瓷膜的微观形貌,在微弧氧化膜的表面存在明显的孔洞和放电通道,这些通道呈熔融状态结合在一起。     

反向占空比对铝合金微弧氧化膜组织结构和耐蚀性能的影响

反向占空比对微弧氧化膜组织结构和性能的影响很大。恒流条件下用不同反向占空比(10%～80%)对7075铝合金进行微弧氧化,研究了反向占空比对膜层厚度、粗糙度、致密层比例、耐蚀性、形貌的影响,并分析了膜层的相结构。结果表明:当反向占空比达到50%时膜层综合性能最佳,膜层最厚(83.4μm),粗糙度2.47μm,致密层比例最大,耐点滴时间最长,盐雾腐蚀1200 h仍未发生腐蚀;微弧氧化膜中有许多不均匀的"火山"喷发状孔洞,主要物相为γ-Al2O3。