离子辅助蒸发沉积镀铝膜的结构及耐腐蚀性

利用离子辅助热蒸发在45钢基材上制备纯铝防护膜,并对其进行喷丸+化学转化后处理。采用中性盐雾机、电化学工作站、扫描电镜、能谱仪对基体及镀铝试样的结构和性能进行研究。结果表明:45钢上铝膜厚度约12μm,膜层晶粒均匀,大小为1~2μm,膜层基体界面紧密,结合良好,膜基之间存在3μm厚的扩散层,扩散层的存在能显著提高基体的耐腐蚀性能。镀铝试样自腐蚀电流比基体低两个数量级,达到1.46×10-6A·cm-2,经盐雾试验1800 h,铝膜部分剥落,没有出现红锈。经过后处理(喷丸+化学转化)镀铝试样,膜层表层致密度提高,并生成一层耐腐蚀转化膜,耐蚀性能得到进一步提高,自腐蚀电流比基体低3个数量级达,达到2.3×10-7A·cm-2,经盐雾试验1800 h后,膜层较完整,没有出现腐蚀严重部位。     

30CrMnSiNi2A钢紧固件磁控溅射铝膜的腐蚀和氢脆性能

为提高30CrMnSiNi2A螺栓紧固件的耐腐蚀性能,采用磁控溅射技术在30CrMnSiNi2A试样和螺栓表面制备铝薄膜。采用SEM观察铝膜层的微观形貌。选取与镀铝薄膜厚度相同的氰化镀锌试样为对比件,采用电化学工作站和中性盐雾试验测试薄膜的耐腐蚀性能;采用氢脆试验测试基体和镀铝后处理试样的氢脆性能。结果表明:螺栓表面铝薄膜的厚度为7.26~10.47μm,厚度不均匀性为±17.2%;镀铝薄膜的螺栓耐盐雾腐蚀性能比氰化镀锌的耐腐蚀性能好;化学转化后处理和喷丸+化学转化复合后处理的镀铝螺栓的耐盐雾腐蚀性能优异,自腐蚀电流与30CrMnSiNi2A基体相比下降了1~2个数量级;磁控溅射镀铝薄膜和后处理工艺对30CrMnSiNi2A钢基体的氢脆性能没有影响。     

氩离子轰击对中频-直流磁控溅射铝薄膜耐蚀性能的影响

目的研究氩离子轰击这种后处理工艺对TC4钛合金表面铝膜层结构和耐蚀性能的影响,为飞机钛合金紧固件的表面腐蚀防护工作提供理论依据。方法首先采用中频-直流相结合的磁控溅射离子镀方法在Ti-6Al-4V钛合金(TC4)基体表面制备铝膜,通过电化学方法研究膜层厚度和腐蚀时间对耐蚀性能的影响规律。其次,采用氩离子轰击工艺对膜层进行后处理,探讨氩离子轰击对膜层耐蚀性能的影响,同时利用SEM、EDS、AFM表征界面形貌,并分析耐蚀机理。最后,通过显微硬度仪和微纳米划痕仪测试膜层表面硬度和界面结合性能。结果随着膜层厚度从11.1μm增加至15.9μm,自腐蚀电流密度下降了76.6%,而当厚度由15.9μm增加至20.3μm时,自腐蚀电流密度又下降了24.3%。腐蚀浸泡时间达到24 h时,腐蚀产物在疏松氧化膜内的累积和覆盖阻碍了膜层的腐蚀;在48～72 h时,随着铝膜层相对疏松的腐蚀产物逐渐脱落,腐蚀逐渐加剧;浸泡至96h时,涂层表面出现宏观腐蚀坑。氩离子轰击后,膜层表面粗糙度增加,铝膜层自腐蚀电流密度由未轰击时的1.65×10~(-8)A/cm~2大幅度降低至7.29×10~(-10)A/cm~2。结论随着铝膜层厚度的增加,膜层耐蚀性逐渐增强。膜层在浸泡初期和中期,均具有较强的耐腐蚀性能;浸泡后期,膜层逐渐发生点蚀,耐蚀性能下降。表面氩离子轰击后,膜层的耐蚀性能、显微硬度和界面结合性能显著提高。     

ZL205A铝合金微弧氧化研究

利用微弧氧化技术在ZL205A铝合金表面制备陶瓷层;用扫描电镜对膜层形貌及结构进行观察,分析了膜层典型形貌的形成过程;用X射线衍射仪对膜层相组成进行分析;对不同厚度微弧氧化膜层的试样进行盐雾试验.结果表明:所制得的膜层由a-Al2O3、γ-Al2O3及δ-Al2O3组成;膜层厚度小于30μm时,耐蚀性能随着膜层厚度的增大提高明显,当膜厚为30～50μm时,耐蚀性能随着膜厚的增加提高幅度减小,膜厚大于50μm时,其耐蚀性能变化不明显.     

循环氩离子轰击对磁控溅射铝膜结构和性能的影响

为了提高烧结钕铁硼永磁材料的耐腐蚀性能,采用磁控溅射技术在钕铁硼表面制备了厚度约为14.0μm的铝膜,使用循环氩离子轰击铝膜的方法制备了3个周期的多层铝膜。利用扫描电子显微镜(SEM)观察铝膜的表面和截面形貌,X射线衍射仪(XRD)表征膜层的晶体结构,采用中性盐雾试验测试膜层的耐盐雾腐蚀性能,研究循环氩离子轰击对铝膜层形貌、结构及耐中性盐雾腐蚀性能的影响。结果表明:与相同厚度的单层铝膜相比,3个周期的多层铝膜晶粒均匀细小,膜层的柱状晶结构被打断,内部形成了两个明显的界面;膜层沿(111)晶面择优生长;与厚度相同的单层Al膜相比,3个周期的多层Al膜的耐蚀性显著提高,其耐中性盐雾腐蚀时间可达到312h。循环氩离子轰击铝膜的方法可以改善铝镀层的质量和耐盐雾腐蚀性能。     

微弧氧化对7475铝合金盐雾腐蚀性能的影响

对7475铝合金原始试样和微弧氧化试样进行了中性盐雾腐蚀试验,通过扫描电镜分析了原始试样和微弧氧化试样的表面-界面形貌和腐蚀后形貌,采用能谱仪对腐蚀后的表面和界面进行了面扫描和线扫描分析,通过X射线衍射测定了微弧氧化前后的物相,并利用PS-268A型电化学工作站测得了极化曲线。结果表明,盐雾腐蚀后原始试样表面被严重破坏,伴随着大量裂纹和剥落,腐蚀向纵深发展,腐蚀深度5~10μm,腐蚀产物为Al-O化合物;而微弧氧化试样盐雾腐蚀后仅表面间隙层有腐蚀造成的小球形貌,腐蚀止于致密层;氧化膜由间隙层、致密层和过渡层组成,物相为Al、α-Al2O3和γ-Al2O3,致密层的结构和稳定性是微弧氧化试样耐盐雾腐蚀性能提高的因素,极化曲线表明,微弧氧化试样比原始试样具有更小的腐蚀倾向和腐蚀速率。     

TC4钛合金微弧氧化膜层成膜机理及特性分析

微弧氧化技术可以使铝、镁、钛等阀金属表面形成类火山状致密的陶瓷层,使其具有优良的耐蚀性、绝缘性、耐磨性和热冲击性。通过SEM、电化学工作站、粗糙度仪等分析了钛合金微弧氧化膜层成膜机理及膜层性能。结果表明,采用弱碱性硅酸盐-磷酸盐复合体系在TC4钛合金表面生成陶瓷膜,钛合金的耐蚀性能大幅度提升。膜层粗糙度随着厚度的增加而增大,当膜层厚度大于25μm时,表面粗糙度增长速度急剧增加。随着膜层厚度的增加,表面硬度先增大后减小,当膜层厚度为20～25μm时,表面硬度达到最大值。     

15CrMnMoVA钢磁控溅射镀铝防护层耐腐蚀性能

采用磁控溅射技术,在15CrMnMoVA钢上镀覆一层纯铝防腐蚀薄膜。利用盐雾机、电化学测量仪、扫描电镜和能谱仪对比基体和铝涂层样品的耐腐蚀性能,同时分析偏压、靶电流、沉积时间等因素对涂层耐腐蚀性能的影响。结果表明,铝膜厚度为8.2μm的样品,铝膜层晶粒均匀,大小为1～2μm、膜/基界面平整、结合良好,其中基体与膜层界面处致密的过渡层对提高样品的耐腐蚀性作用显著;在中性盐雾气氛中,516h出现红锈;Al膜沉积时间为1h的样品,其自腐蚀电流比基体低2个数量级,达到icorr=-6.53×10-8 A,能有效提高基体的耐腐蚀性,膜层在中性盐雾腐蚀气氛下失效方式为逐层失效;薄膜沉积过程中,提高负偏压、靶电流和镀膜时间,均能提高膜层的质量。     

ZK60镁合金微弧氧化硅酸盐电解液的优化及膜层特性

在硅酸钠、氢氧化钠、四硼酸钠和柠檬酸钠组成的电解液中,采用交流脉冲电源对ZK60镁合金进行微弧氧化,研究电解液组分对膜层的影响规律,并优化电解液配方。利用光学显微镜、扫描电镜(SEM)、能谱分析(EDS)和X射线衍射分析(XRD)等,研究膜层厚度、表面与截面的微观组织,通过静态腐蚀质量损失法和动电位极化曲线法测试膜层在3.5%NaCl介质中的耐蚀性能。结果表明:各电解液组分浓度对成膜过程的电压变化、膜层厚度和耐蚀性能的影响规律各不相同,并在不同的合适浓度下获得厚的膜层和较高的耐蚀性能。通过单变量实验和正交实验优化电解液配方:60g/LNaSiO3+20g/LNaOH+25g/LNaB4O7+20g/LC6H5Na3O7,制备出的膜厚高达164.89μm,结构均匀、致密,腐蚀速率极低,仅为ZK60镁合金空白试样的1.8%。     

不同偏压对45#钢电弧离子镀铝层耐蚀性能的影响

采用不同偏压参数(0、-50、-100、-200、-300 V)电弧离子镀(AIP)沉积铝涂层。通过扫描电子显微镜(SEM)和能谱仪(EDS)对不同参数下镀铝涂层的表面及截面特征进行分析;采用开路电位(OCP)、电化学阻抗谱(EIS)和电化学极化(EI)等电化学测试及中性盐雾实验对不同参数下的镀铝涂层防护性进行研究。结果表明：随着偏压的增大,镀铝涂层孔隙及粗糙度表现出先减小后增大的趋势。各偏压参数下的镀铝涂层试样的OCP稳定在-0.72～-0.77 V之间,电荷转移电阻在(1.50～2.98)×10⁴Ω·cm²之间,自腐蚀电流密度在(1.18～5.49)×10^-6 A·cm^-2之间,耐蚀性明显优于45#碳钢。经336 h盐雾实验后,各偏压参数下的镀铝涂层试样仍具有一定的防护性能,镀层及铁铝扩散层对于铁基体表现为阴极保护机制,其中偏压-200 V的镀铝涂层防护性能更优。因此,当靶电流55 A、Ar压力1.0 Pa、偏压-200 V时,AIP所制备铝涂层结构致密,与基体结合良好,具有优异的防护性能。     

镀铝对7YSZ热障涂层冲刷性能的影响（英文）

采用磁控溅射在大气等离子喷涂的ZrO_2-7%Y_2O_3(7YSZ)热障涂层表面制备一层厚度约15μm铝膜,对镀有铝膜的热障涂层样品在700、900℃分别保温1h和5h进行真空热处理。采用场发射扫描电子显微镜对经真空热处理前后镀铝热障涂层的微观结构进行表征。采用X射线衍射和透射电子显微镜对经真空热处理前后镀铝热障涂层的物相变化进行分析。对等离子喷涂的7YSZ原始热障涂层和镀铝真空热处理后的热障涂层进行室温粒子冲刷性能对比。结果表明:镀铝热障涂层经真空热处理后在涂层表面出现疏松表层和致密底层,其成分主要为α-Al_2O_3,其中致密底层来源于Al膜与ZrO_2的高温原位反应且该层有较高的显微硬度。此外,冲刷实验后发现镀铝真空热处理后热障涂层的冲刷性能比无镀铝热障涂层有较大的提高。     

钢基材表面无机熔融盐电镀铝的研究

采用无机熔融盐电镀工艺在钢基材表面获得了一层完整、致密的镀铝层。研究了AlCl3含量以及电镀时间对镀铝层质量及厚度的影响。结果表明,AlCl3含量为80%时,所制备的镀铝层完整、致密、均匀性好,镀铝层中金属铝呈颗粒状紧密排列;随着电镀时间的延长,镀铝层的厚度逐渐增加,金属铝颗粒逐渐增大。     

镀铝对7YSZ热障涂层冲刷性能的影响

采用磁控溅射在大气等离子喷涂的ZrO2?7%Y2O3(7YSZ)热障涂层表面制备一层厚度约15μm铝膜,对镀有铝膜的热障涂层样品在700、900°C分别保温1 h和5 h进行真空热处理。采用场发射?扫描电子显微镜对经真空热处理前后镀铝热障涂层的微观结构进行表征。采用X射线衍射和透射电子显微镜对经真空热处理前后镀铝热障涂层的物相变化进行分析。对等离子喷涂的7YSZ原始热障涂层和镀铝真空热处理后的热障涂层进行室温粒子冲刷性能对比。结果表明：镀铝热障涂层经真空热处理后在涂层表面出现疏松表层和致密底层,其成分主要为α-Al2O3,其中致密底层来源于Al膜与ZrO2的高温原位反应且该层有较高的显微硬度。此外,冲刷实验后发现镀铝真空热处理后热障涂层的冲刷性能比无镀铝热障涂层有较大的提高。     

锆合金表面交流微弧氧化膜组织与性能的研究

采用交流微弧氧化方法，在硅酸盐溶液中于锆合金表面沉积了一层厚约28μm的氧化膜。用扫描电镜（SEM），能谱（EDS）及X射线衍射（XRD）分析了氧化膜的组织形貌、元素分布及相组成。通过测量试样在5％NaCl溶液中的点腐蚀电位，评估了氧化膜的保护性能。研究结果表明：氧化膜自内而外分为3层，即过渡层，致密层和疏松层。疏松层厚度达18μm，与致密层的界面存在明显孔洞，因此结合性较差；过渡层和基体、致密层与过渡层之间结合牢固。Si元素存在于氧化膜中，这说明电解液中的SiO3^2-参与了微弧氧化反应。氧化膜主要由M-ZrO2相和T-ZrO2相组成。锆合金表面的微弧氧化膜具有良好的耐蚀性能。     

铝表面自组装分子及缓蚀剂复合膜的制备及耐蚀性能

在铝表面组装一层仅数分子厚的双-[3-(三乙氧基)硅丙基]四硫化物(BTESPT)偶联剂膜后,将其浸入某分子中含有长链烷基的有机酸酯缓蚀剂A溶液中,取出吹干后在一定条件下固化形成致密疏水的复合膜。通过盐雾试验、极化曲线和交流阻抗评价了复合膜的耐蚀性能,结果表明复合膜固化后膜层结构致密具有良好疏水性,对铝合金具有很好的防护作用,且膜中不含重金属和氟化物对环境友好。     

镀层厚度对铝基化学镀镍磷导电性和耐蚀性的影响

目的提高铝合金耐蚀性的同时,保证其良好的导电性。方法通过化学镀的方法,在铝合金表面沉积一层镍磷合金。研究镀层厚度对试样导电性和耐蚀性的影响。通过电化学试验和浸泡试验,分析施镀前后的铝合金试样在模拟不同性质隧道渗水环境中的耐腐蚀性能。结果当镍磷镀层厚度为11.6μm时,镀层致密无孔隙,且表面胞状物分布均匀,试样具有最佳导电耐蚀综合性能。随着镀层厚度的增加,试样的体积电阻率随之增加。镀层厚度为11.6μm时,试样实测体积电阻率为3.01×10~(–8)Ω·m。试样在3.5%NaCl溶液中的阻抗值随镀层厚度的增加,先增加后降低,镀层厚度为11.6μm时,具有最佳的耐腐蚀性能。在pH=2、3.5%NaCl和pH=12的腐蚀介质中,化学镀镍磷后的试样自腐蚀电流密度相对于铝基体分别下降30%、60%和5个数量级。结论厚度为11.6μm的镍磷镀层可以赋予铝合金在各模拟环境中最佳的耐腐蚀性能,同时保障良好的导电性能。     

盐雾环境下X70管线钢等离子喷涂铝涂层的腐蚀行为

目的研究X70管线钢的防腐工艺,以延长其使用寿命。方法采用等离子喷涂方法在X70管线钢基体表面制备铝涂层,通过扫描电镜(SEM)和能谱仪(EDS)对涂层表面、界面质量和微观形貌进行分析。利用盐雾腐蚀试验,对比分析涂层对基体的保护作用机制。结果涂层为富铝层,主要以富铝脆性物相存在,并受环境空气的影响,涂层出现孔洞、裂纹和未熔颗粒等缺陷。涂层表面因铝粉颗粒尺寸差异,颗粒间熔融状态不同,导致表面铝元素呈波浪式分布。涂层界面结合处,铁、铝元素相互渗透,形成Fe-Al冶金结合,增加了涂层结合强度。热处理后,未熔颗粒及部分金属氧化物熔化并填充涂层缺陷,减小了表面粗糙度和孔洞率,提高了涂层质量。盐雾腐蚀16h后,未喷涂涂层试样表面出现了严重的点蚀现象,影响了管线钢的使用寿命。喷涂铝涂层试样在盐雾腐蚀试验120h后,表面出现了轻微腐蚀现象。结论涂层表面形成了致密氧化膜,避免了腐蚀介质和基体直接接触,提高了X70管线钢的耐腐蚀性。     

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。     

5083铝合金表面单致密微弧氧化膜的制备及其性能研究

采用响应曲面法对微弧氧化电解液体系进行了优化,并在5083铝合金表面进行了单致密微弧氧化涂层的制备。通过扫描电镜、X射线衍射仪、显微硬度计和极化曲线对铝合金微弧氧化膜的微观组织、显微硬度和耐蚀性进行了研究。结果表明:随着微弧氧化膜层厚度从30μm增加到90μm,烧结颗粒的尺寸从约为10μm增加到约为50μm,致密层由最初的20μm增加到70μm,陶瓷膜层中α-Al_2O_3的比例明显增加,涂层的硬度由900 HV提高到1500 HV。依据极化曲线和盐雾实验结果发现:随着微弧氧化时间的增加,微弧氧化膜的自腐蚀电流密度逐渐降低,钝化能力逐渐增强,膜层的耐腐蚀性能大幅度提高。     

Salt Spray Corrosion Resistance of Aluminized Coatings on X70 Pipeline Steel by Laser Thermal Radiation

利用激光热辐射对X70管线钢表面进行渗铝处理,通过SEM观察了渗铝层表面和界面形貌,并对其结合界面的化学元素进行了EDS线能谱分析。对盐雾腐蚀后界面化学元素进行了EDS面能谱分析,用XRD分析了盐雾腐蚀前后渗铝层表面的物相,研究了渗铝层对X70管线钢抗盐雾腐蚀性能的影响。结果表明,激光热辐射渗铝处理后X70管线钢表层为氧化铝层,化学元素在表面和界面分布均匀,无富集现象,在结合界面处相互渗透,形成冶金结合形式;盐雾腐蚀后原始试样表面点蚀严重,形成全面腐蚀;渗铝处理后试样表面生成致密的Al2O3保护膜,阻止了腐蚀性介质Cl-离子和基体活性Fe的接触,提高了X70管线钢抗盐雾腐蚀能力。