基于Ti-5Al-1V-1SN-1Zr-0.8Mo合金的分段电压微弧氧化膜层的研究

本文主要研究分段电压对于钛合金表面所制备的微弧氧化膜层特性的影响。利用扫描电子显微镜(SEM)和激光扫描共聚焦显微镜对MAO膜层的结构进行了表征,利用能谱分析(EDS)和X射线衍射(XRD)并对膜层成分进行分析。对比评价了不同分段电压模式下膜层的厚度、粗糙度和耐蚀性。结果表明,与不同分段电压相比,第一阶段电压为320V 氧化时间180s与第二阶段电压为420V氧化时间为720s,所形成的膜层粗糙度最小。第一阶段外加电压320V氧化时间120s与第二阶段外加电压420V时间780s,膜层最为致密,耐腐蚀性最好。XRD结果表明,膜层是由TiO2和亚稳态Ti2O3组成。     

电压对6061铝合金表面微弧氧化膜形成的影响

采用微弧氧化法在6061铝合金表面制备微弧氧化膜,研究氧化电压对微弧氧化正负向电流、膜层厚度和生长率的影响。结果表明,正向和负向电压分别为460 V和130 V时,正负向电流波动明显,膜层均匀,厚度为118μm,膜的生长率为3.93μm/min,膜层由疏松层和致密层组成,致密层所占比例约为95%。     

负向电压对镁合金微弧氧化膜层的影响

研究了负向电压对镁合金微弧氧化陶瓷膜层的表面形貌,厚度及相组成的影响,试验结果表明负向电压对膜层的质量影响很大,它能使膜层表面空隙率降低且光滑平整,并显著提高镁合金微弧氧化的膜层厚度,但同时负向电压的变化应控制在一定范围之内.经对微弧氧化试样的膜层进行SEM、XRD以及厚度的检测,分析了不同负向电压对镁合金微弧氧化膜层的影响,得到一组较为稳定的正负向电压参数,使得镁合金微弧氧化膜层的效果得到较好的提高.     

铝基板表面微弧氧化膜厚度对其导电导热性的影响

目的对LED封装用铝基板表面进行微弧氧化处理,用以调控其界面的导电导热行为,并构建微弧氧化膜的厚度与其导电性及导热性之间的关联性。方法采用XRD表征了不同厚度微弧氧化膜的相结构,借助SEM观察了不同厚度膜层的表面微观形貌,利用高阻计测试了不同外加电压下膜层的电阻率,采用闪光法测定了不同温度下膜层的热扩散系数。结果微弧氧化膜主要由γ-Al_2O_3相组成,随膜层厚度的增加,膜层的相结构无显著变化,但其表面多孔结构出现了明显变化。膜层电阻率随膜厚的增大而升高,在膜厚从10μm增至40μm的过程中,电阻率增大了4~8倍。膜层电阻率随测试电压的升高而降低,当测试电压从50 V升至100 V时,电阻率降幅达1~2个数量级。膜层的热扩散系数随膜厚的增大出现波动,当膜厚为10~40μm时,热扩散系数的变化量为21.6~24.8 m~2/s。膜层热扩散系数随测试温度的升高而降低,降幅最高可达8.9 m~2/s。结论厚度为40μm的微弧氧化膜既具有高的电阻率(7.1×1012?·cm),又具有高的热扩散系数(98.0 m~2/s),有望满足LED铝基板的界面绝缘与散热要求。     

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。     

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。     

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。     

TC4钛合金体育器械的表面改性工艺研究

以微弧氧化电压和氧化时间为变化参量,考察了不同工艺参数下TC4合金表面涂层的厚度、表面粗糙度、孔隙率和平均孔径的变化规律,得到了TC4钛合金适宜的微弧氧化工艺,并探讨了表面涂层的沉积长大机理。结果表明,TC4钛合金涂层厚度在电压为450 V时达到最大值36.2μm,而表面粗糙度在电压为500 V时取得最大值3.3μm。涂层表面的孔隙率和平均孔径随着电压的增加而呈现逐渐增加的趋势。随着微弧氧化时间的增加,钛合金表面涂层厚度和表面粗糙度都呈现出逐渐增加的趋势。在微弧氧化前30 min内,钛合金涂层的表面孔隙率的增长速度较快,而当氧化时间超过30 min后,涂层表面孔隙率增长速度变缓,而平均孔径仍然以较快的速度增加。     

Na2SiO3电解液体系下正负向电压对Ti6Al4V合金微弧氧化膜层特性的影响

采用Na2SiO3电解液体系,在不同的正、负向电压条件下对Ti6Al4V合金进行微弧氧化.利用测厚仪、SEM、XRD等手段分析微弧氧化膜厚度、表面形貌、相组成,研究正、负向电压对氧化膜层特性的影响规律.试验结果表明,负向电压恒定在80V时,随着正向电压由350V增加到400V,氧化膜厚度由48μm增加至94μm;固定正向电压为380V,负向电压由50V增加至90V,氧化膜厚度先增加,后减小;正、负向在380V/80V时获得的氧化膜致密且与基体结合良好;正向电压增加,有利于得到更多的锐钛矿相TiO2;增加负向电压,有利于得到更多的金红石相TiO2.     

不同电压下镁合金的微弧氧化行为

为了解电压在镁合金微弧氧化中的作用,本工作在双极性脉冲电源的恒流加载方式下,通过考察电压对氧化时间、膜层厚度及表面形貌的影响,研究电压对微弧氧化机理的影响。结果发现,当负电压为零,占空比20%和30%时,电压低于380V时所需的氧化时间要短于电压高于380V时的氧化时间。当占空比30%,负电压为零和40V时,电压低于340V的氧化时间和膜层增长速率都小于电压高于340V的;电压低于340V时的膜层表面形貌优于340V以上膜层。可见,微弧氧化过程中存在一个临界电压,微弧氧化过程分成两种情况,两种情况的微弧氧化机理不尽相同。     

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。     

电压对TiAl合金含ZrO2微弧氧化膜生长特性的影响

目的在TiAl合金表面制备较厚的含ZrO_2相的微弧氧化膜层,并研究电压对微弧氧化膜层生长特性的影响。方法采用可溶性锆盐电解液体系,分别在480、500、520 V电压下对TiAl合金试样进行微弧氧化处理。分别采用涡流测厚仪、扫描电子显微镜和X射线衍射仪,检测膜层的厚度、微观形貌和物相组成。结果在480、500、520 V电压下制备的膜层厚度分别为18、28、48μm,电压小幅度的增加使膜层厚度大幅度增加。膜层的主晶相为t-ZrO_2,并含有m-ZrO_2、Al2O3和Ti O2相,随着电压的升高,m-ZrO_2相的含量略有增加。膜层表面有许多大小不一的类似于"火山口"的微孔和一些陶瓷颗粒,随着电压的升高,微孔孔径增加,膜层表面粗糙度增加。结论电压对膜层相组成的影响较小,对膜层微观形貌和厚度具有显著影响。较高电压有利于提高膜层的厚度,同时会增加膜层的粗糙度和表面微孔孔径。     

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.     

梯度多孔Ti的微弧氧化研究

在硫酸电解液中对致密Ti和梯度多孔Ti样品进行微弧氧化研究。分析了孔隙特性、电流密度和电解液组成对微弧氧化过程中起始电压、击穿电压、起弧时间、氧化膜形貌和厚度的影响,并测量了微弧氧化膜的物相组成。结果表明:与致密Ti样品相比,梯度多孔Ti样品的起始电压和击穿电压提高、起弧时间延长,氧化膜层厚度增加。随着电流密度的增加,梯度多孔Ti微弧氧化反应剧烈,表面膜层的微孔直径增大,孔洞变小,膜层表面粗糙度增加,膜层变厚。当在硫酸电解液中加入少量硝酸镧后,微弧氧化起始电压和击穿电压提高、起弧时间延长,表面氧化膜的平均孔径从200nm增加到2μm左右,膜层厚度从27.6μm增加到35.6μm,膜层表面粗糙度增加。XRD分析表明,微弧氧化膜主要由Ti、锐钛矿TiO2和金红石TiO2相组成,其中以锐钛矿TiO2为主。     

LY12铝合金天蓝色微弧氧化膜层的制备及其耐磨性能

采用微弧氧化方法在LY12铝合金试样表面生成了天蓝色的陶瓷膜层,研究了添加剂CoSO4的浓度和氧化时间对天蓝色膜层的影响.研究表明,在Na2SiO3浓度为100 g/L、CoSO4 5 g/L、电压550 V、氧化时间为8 min的条件下,获得膜层均匀、表面粗糙度Ra为1.2 μm、厚度为24 μm的天蓝色膜层.扫描电镜(SEM)分析显示,表面有很多微孔且互不相通,呈火山口状.能谱分析(EDS)显示:膜层化学成分为 Al、O、Si、Co.在载荷15 N、转速为10 r/min条件下,300 s内膜层未破裂,膜层摩擦系数约为0.65.     

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。     

镁合金表面磁控溅射-微弧氧化制备Al_2O_3膜层的组织结构及性能

采用磁控溅射-微弧氧化的方法在镁合金表面制备了Al_2O_3膜层,随后采用X射线衍射分析(XRD)、扫描电镜(SEM)、能谱分析(EDX)等方法对微弧氧化膜层的相结构、截面形貌及膜层中的元素分布进行了分析,采用摩擦磨损和电化学腐蚀方法对膜层的耐磨耐腐蚀特性进行了测试。结果表明,通过先进行磁控溅射后进行微弧氧化的方式可以在镁合金表面获得Al_2O_3微弧氧化膜层。通过改变反应终止电压可控制微弧氧化膜层的厚度。当反应终止电压不高于510 V,膜层主要由铝和Al_2O_3组成。而当微弧氧化反应终止电压超过600 V后,铝膜层完全参与反应转变为微弧氧化膜层,膜层主要由Al_2O_3和MgO组成。Al_2O_3微弧氧化膜层的形成有助于提高镁合金表面的耐磨耐腐蚀性能。     

镁合金微弧氧化膜层退除工艺

目的提出一种镁合金微弧氧化膜层的退除工艺,提高镁合金的二次利用率。方法以硝酸、氟化钾、柠檬酸、十二烷基苯磺酸钠(SDBS)及缓蚀剂为组分配制退膜液,设计正交试验,以退除速率、表面粗糙度作为评判标准,优化退膜液配方。分析退膜液中各组分的作用,研究退膜过程中退膜量与时间的关系,讨论膜层厚度与腐蚀率、表面粗糙度的关系。采用优化的退膜液对镁合金微弧氧化膜层进行退除,观察表面宏观及微观形貌。结果退膜液各组分针对退膜速率和退膜后镁合金基体表面粗糙度的极差由大到小均依次为:R硝酸R氟化钾R柠檬酸RSDBSR缓蚀剂。对退膜速率和表面粗糙度影响最大的是硝酸浓度,其次是氟化钾浓度,柠檬酸、SDBS及缓蚀剂浓度的影响最小。在整个退膜过程中,膜层退除量与退膜时间并不呈线性关系。退膜开始阶段及完成阶段,膜层退除量大,退膜速率高;退膜中期,膜层退除量与退膜时间基本呈线性关系,且退膜速率小于初始退膜速率。XRD分析显示,退膜后的镁合金表面无残余腐蚀产物。二次微弧氧化膜层的SEM图像显示,微孔结构致密,分布均匀,与一次微弧氧化的膜层无明显差别。结论镁合金微弧氧化膜层退除液的最佳配方为:硝酸90 m L/L,柠檬酸8 g/L,氟化钾35g/L,十二烷基苯磺酸钠5 g/L,缓蚀剂6.5 g/L。该退膜液退膜效果良好,对镁合金基体损伤小,退膜速率快,成本低廉,可用于不合格镁合金零部件微弧氧化膜层的多次退除返修。     

氧化时间对多孔钛表面微弧氧化陶瓷膜层特性的影响

研究了氧化时间对多孔钛微弧氧化后表面陶瓷层形貌、物相及高温氧化性能的影响.结果 表明,随着氧化时间的延长,试样表面粗糙度逐渐下降,氧化膜层微孔分布逐渐均匀,孔径逐渐减小.在电压电压为350 V下,经30 min微弧氧化表面处理制备出的氧化膜层微孔分布均匀、孔径约6μm,形成了大孔套小孔的多孔层结构.试样表面物相以锐钛型...     

选区激光熔化成形Ti6Al4V合金微弧氧化生物活性膜层的制备、结构及性能

目的提升选区激光熔化成形(SLM)Ti6Al4V合金的生物活性。方法研究了不同电压对微弧氧化技术(MAO)在SLMTi6Al4V表面制备含钙磷生物陶瓷涂层的影响。通过扫描电子显微镜(SEM)、能量分散X射线光谱(EDS)和X射线衍射仪(XRD)等分析和研究了不同电压下微弧氧化涂层的显微结构、组织和成分等性能,并通过接触角测量和模拟体液浸泡实验及后续的红外光谱分析(FT-IR)等检验涂层的生物活性。结果经过微弧氧化处理,SLM Ti6Al4V表面含一定比例的钙磷且与基体结合良好的涂层,涂层的主要物相为锐钛矿,涂层厚度、钙/磷含量以及锐钛矿组织含量均随电压的升高而增加。300 V电压制备的膜层,表面均匀,钙、磷的原子数分数分别为7.04%、9.65%。涂层截面质量均一,厚度适宜,为3.19μm,且随着涂层增厚,基体元素Ti含量下降,Ca、P和O元素的含量增加。300V电压制备的膜层润湿性相比SLM Ti6Al4V基体的更好,膜层在SBF溶液中浸泡35天后,钙、磷比由0.73增加到1.2,并有羟基磷灰石生成。结论 SLM Ti6Al4V通过微弧氧化技术制备生物活性膜层的最优电压为300 V,经过微弧氧化后的钛合金表面生物活性得到提升。