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。     

KOH／K2ZrF6对TC4钛合金微弧氧化膜层形貌和结合强度的影响

研究电解液中添加KOH及K₂ZrF₆对TC4钛合金微弧氧化膜层形貌及结合强度的影响。选用硅酸盐-磷酸盐复合盐为主盐,添加甘油作为辅助试剂,分别配制两种均不添加、只添加KOH、只添加K₂ZrF₆和两种物质均添加的4种电解液对TC4钛合金进行微弧氧化处理。通过膜层厚度、膜层表面粗糙度、膜层硬度、膜层与基体的结合强度等检测,对比分析不同膜层的综合性能,并通过扫描电子显微镜、能谱仪及X射线衍射仪等对膜层物相进行对比分析。结果表明:在硅酸盐-磷酸盐复合盐为主盐的电解液中,氧化30 min后,添加KOH试剂使微弧氧化反应起弧电压从350 V降低至300 V,膜层表面粗糙度Ra为1.66μm,结合强度为29 MPa,膜层硬度866HV,厚度19μm。添加K₂ZrF₆试剂使微弧氧化的起弧电压提高至380 V,膜层表面粗糙度Ra为2.47μm,结合强度为18 MPa,膜层硬度992HV,厚度为26μm,同时,氧化反应生成ZrO₂,可大幅提高膜层硬度。添加KOH和K₂ZrF₆试剂可以影响微弧氧化反应起弧电压及工作电压,进而影响膜层的组织形貌,从而改善膜层的表面粗糙度和厚度以及结合强度,硬度等性能。     

占空比对SiCp/Al基复合材料微弧氧化膜层组织及性能的影响

以NaAlO₂+NaOH为电解液体系，在恒压模式下对SiC体积分数为45%,粒径为5μm的SiCp/Al基复合材料表面进行微弧氧化处理，研究了占空比对SiCp/Al基复合材料微弧氧化膜层组织及性能的影响。用SEM分析微弧氧化膜层的形貌；用X射线衍射仪分析膜层的相组成；采用粗糙度仪、维氏硬度仪、划痕仪对膜层粗糙度、显微硬度及结合力进行了分析；用电化学工作站分析膜层的耐蚀性。结果表明：随着占空比的增大，微弧氧化膜层变得连续，厚度呈现增加趋势，粗糙度逐渐增加，孔隙率逐渐降低。占空比对微弧氧化膜层的物相有一定影响。SiCp/Al基复合材料微弧氧化膜层与基体的结合力随占空比的增加先增大后减小。不同占空比下制备的微弧氧化膜层均能提高SiCp/Al基复合材料的耐蚀性，占空比为70%时制备的微弧氧化膜层耐蚀性最好。     

镁合金微弧氧化陶瓷膜的组织结构及耐腐蚀性能

为了提高镁合金的耐蚀性,采用氢氧化钠-六偏磷酸钠-醋酸钙电解液,利用微弧氧化技术在AZ91D镁合金表面原位生长含有钙、磷的陶瓷膜,研究了醋酸钙浓度对陶瓷膜的厚度、表面粗糙度、形貌、成分、相组成及其在模拟体液中耐蚀性的影响。结果表明:陶瓷膜主要为MgO相,且含有Ca和P;膜层表面具有多孔结构;增加电解液中醋酸钙浓度,膜层变厚,粗糙度先增大后减小,Ca含量增多;陶瓷膜使镁合金的耐蚀性提高;电解液加入醋酸钙后,制得的膜层耐蚀性下降,含0.4 g/L醋酸钙的电解液制得的膜层的耐蚀性在含Ca膜层中最好。     

镁合金微弧氧化膜上不同功率磁控溅射制得复合膜的摩擦学性能研究

为进一步改善镁合金微弧氧化膜的摩擦学性能,在该微弧氧化膜上,采用磁控溅射技术,在不同功率下沉积碳膜,制备碳含量不同的微弧氧化/磁控溅射复合膜。利用拉曼光谱仪检测膜层中碳结构,采用扫描电镜(SEM)和能谱(EDS)考察膜层摩擦磨损前后微观形貌、元素组成、分布及含量;应用球-盘摩擦试验机研究膜层摩擦学性能。结果表明：利用磁控溅射技术在镁合金微弧氧化膜表面沉积的碳膜,部分地封闭了微弧氧化膜微孔,减小了微孔孔径和微孔数量,降低了膜层表面粗糙度。复合膜在摩擦磨损过程中,摩擦系数较小,磨痕较窄且浅,磨损率较低,呈现出较优异的摩擦学性能。功率对微弧氧化/磁控溅射复合膜具有明显的影响,高溅射功率下制备的复合膜,由于拥有更光滑的表面,更多地具有自润滑特性的碳,摩擦系数更小,磨痕更窄且浅,磨损率更低,摩擦学性能更为优异,尤其是在高载荷下,可对基体提供更显著的保护。     

反应时间对LY12铝合金微弧氧化膜层组织及性能的影响

在K₂ZrF 电解液体系中, 利用微弧氧化方法在LY12铝合金表面制备了氧化锆陶瓷膜. 结果表明, 膜层主要由t-ZrO₂、m-ZrO₂组成, 还含有少量的γ-Al₂O₃和KZr₂(PO₄)₃. 随着反应时间的延长, 膜层晶相物质的含量增多; 膜层表面粗糙度增大, 致密性提高; 膜层的厚度近似线性增加, 硬度增大, 耐腐蚀性提高, 抗热震性减弱. 磨损实验表明, 带有氧化锆陶瓷膜的试样耐磨损性能大幅度提高, 铝合金的摩擦系数约为膜层的2/3, 随着反应时间的延长膜层的磨损量先降低后升高, 摩擦系数减小.     

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。      

掺杂氧化钇及氧化铬颗粒对纯铝微弧氧化膜层性能的影响

为了探究氧化钇和氧化铬颗粒对纯铝微弧氧化膜层性能的影响,采用磷酸盐电解液体系,以氧化钇和氧化铬为添加剂,利用微弧氧化技术,在1060工业纯铝表面制备微弧氧化膜层。利用扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪器(XRD)、涡流测厚仪、显微硬度计、台阶仪器、摩擦磨损试验机和电化学方法分析测试了膜层的表面形貌、相组成、厚度、硬度、粗糙度、耐磨损性能和耐腐蚀性能。结果表明：与单独添加2.5 g/L Y₂O₃和2.5 g/L Cr₂O₃条件下相比,在电解液中同时加入2.5 g/L Y₂O₃和2.5 g/L Cr₂O₃制备的复合膜层表面孔洞数量减少,表面更加致密,耐磨性较好,膜层的显微硬度达到746 HV、厚度达到20.1μm、粗糙度达到2 226.2 nm,且此时的复合膜层的自腐蚀电位最大,自腐蚀电流密度最小,耐腐蚀性能最好。     

不同电解液体系中SiCp/Al基复合材料微弧氧化膜层的组织与性能

在(NaPO₃)₆,Na₂SiO₃-NaOH和NaAlO₂-NaOH三种电解液中,采用微弧氧化技术在SiC_p/Al基复合材料表面制备微弧氧化膜层。使用扫描电子显微镜(SEM)、X射线光电子能谱(XPS)、X射线衍射(XRD)对膜层组织结构及相组成进行表征,并通过摩擦磨损实验及电化学工作站分析基体及膜层的耐磨性和耐蚀性。结果表明：三种电解液中均能制备出均匀的微弧氧化膜层,NaAlO₂-NaOH中制备的膜层粗糙度和厚度最大。三种电解液中制备的膜层物相有差异。微弧氧化提高SiC_p/Al基复合材料的显微硬度,其中NaAlO₂-NaOH中制备的膜层硬度达到1125HV。微弧氧化可降低SiC_p/Al基复合材料的摩擦因数,综合摩擦因数及磨损情况,NaAlO₂-NaOH中制备的微弧氧化膜层的耐磨性较好。三种电解液中制备的微弧氧化膜层均能改善SiC_p     

纳米TiO_2添加剂对ZL101A铝合金微弧氧化膜耐蚀性能的影响

目前,关于纳米TiO_2含量对铝合金微弧氧化膜耐蚀性的影响报道较少。在硅酸盐电解液中加入不同浓度纳米TiO_2,在ZL101A铝合金表面制备微弧氧化膜。采用扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、电化学极化曲线及交流阻抗等,研究了纳米TiO_2浓度对微弧氧化膜耐蚀性能的影响。结果表明:纳米TiO_2进入到微弧氧化膜中,膜层表面变得更加致密;随着纳米TiO_2浓度的增加,膜层在3.5%Na Cl溶液中的腐蚀电流密度不断减小,交流阻抗不断增大,膜层的耐蚀性明显提高;综合考虑形貌和耐蚀性,本工作中纳米TiO_2最佳浓度为20 g/L。     

纳米BN颗粒对7075铝合金微弧氧化膜结构及耐磨性能的影响

为提高7075铝合金表面的耐磨性能，在掺杂纳米BN颗粒的电解质溶液中通过微弧氧化技术构筑铝合金表面硬质陶瓷涂层。利用扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)、X射线衍射仪(XRD)、光电子能谱仪(XPS)、粗糙度仪、显微硬度计、摩擦磨损试验机等表征方法，研究了加入纳米BN颗粒对微弧氧化过程起弧电压及涂层的表面形貌、孔隙率、物相组成、厚度、粗糙度、显微硬度、摩擦磨损性能的影响。结果表明：涂层主要由α-Al₂O₃相和γ-Al₂O₃相组成；纳米BN颗粒提高了起弧电压，增加了涂层的厚度、粗糙度、硬度；当添加0.3 g/L纳米BN颗粒时，所得微弧氧化涂层的综合性能最佳。此时涂层中的微孔数量少、孔径小，致密度高，其表面孔隙率从未添加的6.617%降到3.518%;硬度达到最高值916.7 HV_{10 N},厚度20μm,粗糙度2.38μm;摩擦系数降低至0.7,磨损率降低至7.84×10^-5 mm³/(N·m)。     

TiO2-PTFE对6063铝合金微弧氧化膜层的影响

为了探究TiO₂和聚四氟乙烯(PTFE)对6063铝合金微弧氧化膜层的影响,在Na₂SiO₃基础电解液中添加TiO₂和PTFE固体纳米微粒,采用微弧氧化技术(MAO)在6063铝合金上制备了微弧氧化复合膜层。利用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、摩擦磨损试验机以及电化学工作站研究了微弧氧化陶瓷膜层的形貌、相组成、元素分布以及耐磨性和耐蚀性。结果表明：加入4 g/L TiO₂和10 mg/L PTFE制成复合添加剂制备的复合膜层其表面孔径尺寸明显降低,膜层厚度增加,结构致密;摩擦系数由0.9降到0.5,耐磨性最好;电化学试验测得复合膜层的自腐蚀电位最大,为-0.18 V;自腐蚀电流密度最小,为1.09×10^-8 A/cm²。     

丙三醇对镁合金微弧氧化过程及膜层的影响

镁合金微弧氧化膜的厚度与电解液的浓度成正比关系,但电解液太浓,氧化膜层将会出现许多问题,最终影响使用.在硅酸盐电解液中添加丙三醇溶液,研究了其对镁合金AZ91D微弧氧化过程及所获膜层的厚度、表面形貌与相组成的影响.结果表明:电解液中加入丙三醇能够有效地抑制尖端剧烈放电现象,稳定微弧氧化过程,改善膜层性能;随着丙三醇含量的增加,氧化膜层厚度逐渐降低;添加丙三醇能使氧化膜层表面孔洞变小,微裂纹数量减少,膜层外观质量得到极大的改善;丙三醇对陶瓷层相组成无明显影响,但MgO含量增加,Mg2SiO4的含量则有所降低.     

稀土配合物对增强AZ31镁合金微弧氧化陶瓷层性能的作用

通过在处理液中添加Ce和Y稀土配合物,研究稀土配合物对镁合金微弧氧化陶瓷膜层性能的影响,从而进一步提高镁合金微弧氧化陶瓷层的综合性能。用扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)、测厚仪和摩擦磨损试验机等分析手段,研究稀土配合物对微弧氧化陶瓷层的表面形貌、成分、陶瓷层厚度及耐磨性能的影响;用电化学系统研究了稀土配合物对陶瓷层耐蚀性的影响。结果表明:处理液中加入稀土配合物,可以提高镁合金表面微弧氧化陶瓷层的致密均匀程度,降低孔隙率,提高表面光滑度,但使陶瓷层的厚度变薄;微弧氧化处理提高了AZ31镁合金表面的耐腐蚀性能,使其耐3.5%NaCl溶液腐蚀电流密度降低了1个数量级,在处理液中添加稀土配合物能进一步提高陶瓷层的耐蚀性能,腐蚀电流密度进一步降低2个数量级,同时微弧氧化陶瓷层摩擦系数降低,摩擦磨损性能得到改善。     

镁合金表面含ZrO2微弧氧化复合膜层的研究进展

镁合金耐蚀性差,极大限制了其在易腐蚀环境中的应用。微弧氧化能够在镁合金表面制备一层类陶瓷氧化膜,能有效提高其耐蚀性。受微弧氧化成膜机理的影响,膜层中往往存在大量孔洞和裂纹;并且通常氧化膜主要由MgO组成,在潮湿或酸性环境中会吸水或溶解,导致膜层的耐蚀性不理想。将具有优良化学稳定性和高硬度的ZrO₂引入镁合金微弧氧化膜中,获得主要由ZrO₂构成或含ZrO₂的氧化膜,同时减少膜层中缺陷,能够提高其对镁合金基体的保护效果。从镁合金微弧氧化电解液、电参数、两步微弧氧化工艺及与其他表面处理技术相结合的4个方面概述了含ZrO₂微弧氧化复合膜层的制备工艺、成膜机制及耐蚀性等方面研究的进展,同时分析了各自存在的问题及不足。未来有必要优化制备含ZrO₂微弧氧化膜的电解液的组成,以保证其稳定性和有效性,并明确使用过程中电解液各成分的消耗和补充规律。进一步研究两步微弧氧化工艺,获得对镁合金基体有更好保护作用的复合膜层。探索将微弧氧化与其他表面处理技术相结合,综合利用2种技术及膜层的优点。根据ZrO<...     

石蜡封孔的稀土镁合金微弧氧化膜的耐蚀性

为提高Mg-10.0Gd-2.0Y-0.4Zr稀土镁合金微弧氧化膜的耐蚀性,对其进行了石蜡封孔,采用X射线衍射仪（XRD）、能谱仪（EDS）分析微弧氧化膜的组成;利用测厚仪、扫描电镜（SEM）、润湿角测定仪测定封孔前后微弧氧化膜的厚度、形貌、亲水性;通过电化学测试和盐雾试验评价了石蜡封孔前后膜层的耐蚀性。结果表明:稀土镁合金微弧氧化膜具有多孔结构,膜层包含MgO和Mg₂SiO₄ 2种晶相物质;石蜡封孔后,膜的微孔完全被石蜡分子填充,表面憎水性能得到了大幅度提升;经石蜡封孔处理后微弧氧化膜的耐蚀性得到了显著提高。     

工艺参数对AZ91C镁合金生成微弧氧化膜层的影响

用微弧氧化方法在硅酸钠-氢氧化钾电解液体系中制备得到了镁合金氧化膜.考察了反应时间和电流密度对生成氧化物膜层的影响.结果表明:膜层的生长速度与反应时间密切相关,膜层总厚度随反应时间的延长而增加.反应开始阶段,膜向外生长速率大于向基体内氧化速率,一定时间后,膜层增厚以向内生长为主.电流密度对膜层厚度有显著影响,随电流密度增大,膜层厚度呈近似线性增加,表面粗糙度也随之增加.     

AZ91D镁合金热处理与微弧氧化的交互作用

随着AZ91D镁合金微弧氧化反应的进行,膜层逐渐增厚,膜层表面的喷射孔洞和喷射沉积物粗大化,膜层表面粗糙度增大.微弧氧化反应时膜层内部的应力集中会使膜层萌生微裂纹.对基体进行固溶处理后可以改善其微弧氧化膜层中微裂纹的数量和形态以及膜层表面的粗糙度,并能提高微弧氧化膜层的生长速率,同时降低微弧氧化过程的能耗.时效处理会使微弧氧化膜层中的残余应力得以释放,微弧氧化膜的形貌没有发生明显改变,即膜层表面的微裂纹在数量和形态上仍好于未经热处理基体膜层.微弧氧化处理不会引起基体组织的显著变化.在硅酸盐溶液体系中,AZ91D镁合金表面参与微弧氧化反应的Al比Mg少得多,同时还伴随着一个溶液中的Si向镁合金基体内部渗透的过程.     

镁合金微弧氧化/空气喷涂复合膜层的耐盐雾腐蚀性能

为了进一步提高AZ31B镁合金的耐腐蚀性,在Na2SiO3电解液体系中,通过微弧氧化直流脉冲电源在其表面制备了微弧氧化膜,再在微弧氧化膜层上喷涂纳米陶瓷涂料层.利用盐雾腐蚀试验研究了微弧氧/涂料复合膜层的耐腐蚀性,采用SEM、XRD等研究了复合膜的组成和结构.结果表明:复合膜层表面均匀,其耐腐蚀性明显高于微弧氧化膜层,...     

硫酸铜浓度对镁合金微弧氧化膜层热控性能的影响

为了提高镁合金的热防护性能,在硅酸盐、磷酸盐、铝酸盐等电解液体系中引入硫酸铜,采用微弧氧化技术在MB15镁合金表面制备微弧氧化膜层。通过扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、能谱仪(EDS)和CIE颜色系统研究了电解液中硫酸铜浓度对涂层的色度、厚度、粗糙度和热控性能的影响。结果表明:微弧氧化膜层微观上具备典型的多孔结构,铝酸盐涂层主要由MgAl_2O_4晶相组成,硅酸盐涂层主要由MgO晶相和Mg_2SiO_4晶相组成,磷酸盐涂层主要由MgO晶相组成,而各膜层中的Cu元素均以非晶相形式存在;随着硫酸铜浓度增加,3种体系制备的膜层表面颜色均向黑色过渡,微孔数量增多;硅酸盐体系和磷酸盐体系中制备的微弧氧化膜层具有高吸收率和高发射率等特点,而铝酸盐体系中制备的微弧氧化膜层具有高吸收率和低发射率的特点。