Zr-4合金微弧氧化层的生物摩擦学性能

采用含Ca、P电解液,450V微弧氧化在Zr-4合金表面制备氧化膜层,在25%小牛血清润滑条件下做球盘往复式摩擦磨损试验,重点研究了氧化膜层的摩擦磨损特性。结果表明,微弧氧化膜层含Ca、P,主要由立方相氧化锆、四方相氧化锆和少量单斜相氧化锆构成,膜层表面粗糙多孔,有少量的微裂纹。Zr-4合金微弧氧化层与Si3N4球的摩擦因数低于Zr-4合金与Si3N4球的,氧化膜层硬度较高,摩擦副间的接触面积较小,膜层微孔储存小牛血清湿式润滑作用,均有利于摩擦因数降低。Zr-4合金微弧氧化层磨损量明显低于Zr-4合金,微弧氧化层硬度高是主要原因。Zr-4合金摩擦磨损以显微切削机制为主,微弧氧化层摩擦磨损则兼有疲劳剥落和显微切削两种机制。     

用微弧氧化法在TC4合金表面制备含钙、铝、磷陶瓷膜陶瓷膜

为提高钛合金的耐海水和生物腐蚀性能,在其表面用微弧氧化法生长一层含钙、铝、磷元素的陶瓷膜.经XRD、能谱、扫描电镜和电子探针测试,发现在钛基体上生长了一层厚约为1 5μm的均匀致密的陶瓷膜,膜中存在磷和铝的晶态,钙以非晶态存在,钙、铝、磷之比约为234;通过循环伏安测试,发现有陶瓷膜层的钛合金的耐腐蚀能力明显增强.     

Zr－4合金的微弧氧化研究

利用微弧氧化技术，以NaOH为电解液，对Zr-4合金进行微弧表面处理，以改善抗腐蚀性能和耐磨损性能。通过电化学极化曲线测量、往复式摩擦磨损实验对Zr-4合金的抗腐蚀性能、耐磨损性能进行测试和评价。研究结果表明上述性能与基体相比有显著提高。利用SEM观察Zr-4合金微弧氧化膜厚约60μm，氧化膜分为疏松层和致密层两部分，致密层约占总厚度的1／4，与基体结合紧密。XRD分析表明微弧氧化膜由四方相和单斜相二氧化锆组成。     

用微弧氧化法在TC4合金表面制备含钙、铝、磷陶瓷膜

为提高钛合金的耐海水和生物腐蚀性能,在其表面用微弧氧化法生长一层含钙、铝、磷元素的陶瓷膜。经XRD、能谱、扫描电镜和电子探针测试,发现在钛基体上生长了一层厚约为15μm的均匀致密的陶瓷膜, 膜中存在磷和铝的晶态,钙以非晶态存在,钙、铝、磷之比约为2∶3∶4;通过循环伏安测试,发现有陶瓷膜层的钛合金的耐腐蚀能力明显增强。     

纯铝及其合金微弧氧化陶瓷膜性能分析

分析了纯Al及合金LC9,LY12在偏铝酸钠溶液中微弧氧化陶瓷膜层的相组成、形貌、硬度、耐腐蚀性、抗热震性、结合强度等.结果表明:膜层都由致密层和疏松层两部分构成,Al膜层由α-Al2O3组成,LC9膜层由γ-Al2O3组成,LY12膜层由大量γ-Al2O3和少量α-Al2O3组成;膜层硬度沿截面分布都具有两侧低中间高的变化特点,Al, LY12,LC9膜层的最大硬度值分别为33.4 GPa,22.15 GPa,16.8 GPa.Al膜层耐腐蚀性最差,LY12膜层耐腐蚀性稍好于LC9膜层;膜层抗热震性按LC9＜LY12＜Al依次增强;拉伸断裂都发生在膜层内,膜层与基体结合牢固,膜层内的结合强度按Al＜LC9＜LY12依次增大.     

纯铝及其合金微弧氧化陶瓷膜性能分析

分析了纯Al及合金LC9,LY12在偏铝酸钠溶液中微弧氧化陶瓷膜层的相组成、形貌、硬度、耐腐蚀性、抗热震性、结合强度等.结果表明膜层都由致密层和疏松层两部分构成,Al膜层由α-Al2O3组成,LC9膜层由γ-Al2O3组成,LY12膜层由大量γ-Al2O3和少量α-Al2O3组成;膜层硬度沿截面分布都具有两侧低中间高的变化特点,Al, LY12,LC9膜层的最大硬度值分别为33.4 GPa,22.15 GPa,16.8 GPa.Al膜层耐腐蚀性最差,LY12膜层耐腐蚀性稍好于LC9膜层;膜层抗热震性按LC9＜LY12＜Al依次增强;拉伸断裂都发生在膜层内,膜层与基体结合牢固,膜层内的结合强度按Al＜LC9＜LY12依次增大.     

M5和Zr-4合金高温水蒸气氧化性能

利用热分析天平,采用动态连续称重法分别对M5和Zr-4合金在380、400℃水蒸气条件下进行氧化试验,分析其氧化动力学规律,并利用扫描电镜观察氧化层形貌.结果表明:在380、400℃水蒸气下M5和Zr-4合金的氧化动力学均符合抛物线规律,随着氧化时间的延长,氧化速度减慢,氧化温度升高,氧化速度增快.M5和Zr-4合金在380、400℃水蒸气条件下形成的氧化膜厚度的规律和氧化单位面积总增重具有很强的一致性,氧化层致密,厚度均匀,氧化层最外层生长有柱状晶.M5合金在380、400℃水蒸气条件下的抗氧化性能优于Zr-4合金.     

锆合金表面微弧氧化陶瓷膜制备及特性分析

采用交流微弧氧化方法在一种锆合金表面制备出保护性陶瓷膜。采用SEM、EDS、XRD分析了陶瓷膜的表面形貌、截面组织、成分和相组成,并测量了微弧氧化前后锆合金的极化曲线,以评估陶瓷膜的电化学腐蚀特性。结果表明,膜层较为致密,并与锆合金结合良好。陶瓷膜由m-ZrO2、t-ZrO2、S iO2相所组成,其中S iO2相主要分布在外层膜里。微弧氧化处理后,锆合金的腐蚀电位上升,腐蚀电流密度下降,它的抗腐蚀能力得到较大提高。     

电解液参数对铝合金微弧氧化黑色陶瓷膜性能的影响

在磷酸盐溶液中加入NH4VO3,通过微弧氧化工艺在6061铝合金上制得了黑色陶瓷膜,研究了NH4VO3含量、溶液温度对膜层的耐磨性、表面粗糙度、附着力、黑度、厚度的影响。结果表明：随着NH4VO3含量的增加,黑度增加、膜层沉积物附着力降低、粗糙度先减小后增大,膜层耐磨性、厚度先增大后减小;随着温度增加,粗糙度、黑度减小,膜层沉积物附着力增大,膜厚先增大后减小。当NH3VO3浓度为5—8g／l,温度为40℃时,膜层表现出较好的综合性能。     

电流密度对镁合金微弧氧化过程及氧化陶瓷膜性能的影响

在含有硅酸钠、氟化钠、甘油的电解液中以恒电流方式对镁合金进行微弧氧化。考察了电流密度对放电电压、起火时间及陶瓷膜厚度的影响。利用扫描电镜观察了在不同电流密度下形成的陶瓷膜的表面形貌；通过电化学交流阻抗测量了不同电流密度下得到的陶瓷氧化膜的耐蚀性能。结果表明：在恒电流微弧氧化过程中，依据电压．时间曲线，可简单地分为电压持续增长阶段和电压基本稳定阶段，且随着电流密度的增加，曲线斜率逐渐增大：电流密度的增大，可以降低起火时间，增加陶瓷氧化膜的厚度，但对放电电压并没有明显的影响：随着电流密度的增大，陶瓷层表面微孔数量减少．孔径增大，呈现出的熔融状态更为明显；陶瓷氧化膜的耐蚀性随着电流密度的升高呈现先增强后减弱的趋势。     

AZ91D镁合金表面微弧氧化陶瓷膜微观结构与组成的研究

采用自制的恒流非对称方波电源用微弧氧化法在AZ91D镁合金表面制备了耐腐蚀陶瓷膜,通过微观分析手段对微弧氧化膜的截面特征、元素成分分布及表面膜的相组成进行了分析,研究了微弧氧化工艺参数对膜层表面形貌、微观结构与组成等的影响.结果表明,提高电流密度会造成组织疏松微孔孔径增大;硅酸盐溶液中微弧氧化制得的陶瓷膜优于铝酸盐溶液.而且电解液中的离子可参与成膜反应,硅酸盐溶液体系镁合金微弧氧化陶瓷层主要由MgO和Mg_2SiO_4相组成,铝酸盐溶液体系微弧氧化膜层主要由MgAl_2O_4相组成.     

FeSO4浓度对Ti-6Al-4V合金表面微弧氧化膜层性能的影响

通过电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)和X射线光电子能谱(XPS)分析了Ti-6Al-4V合金表面微弧氧化膜层的微观形貌、相组成和化学成分,采用拉伸试验机及红外光谱仪(FTIR)测试了膜层的结合强度以及5～20μm波段内的红外发射率。结果表明,随着(NaPO3)6电解液中FeSO_4浓度的升高,膜层的厚度、粗糙度及结合强度增加,红外发射率呈先增加后减小的趋势,其中,FeSO4浓度为6 g/L时膜层的红外发射率达到最大值0.86。结合XRD与XPS测试结果,推断元素Fe与P分别以非晶态的Fe2O3、H2PO4-、P2O7(4-)存在。Fe掺杂与非晶态的无序结构特征有利于局域能级的生成和增强原子间的极性振动,进而提高膜层的红外发射率。     

镁合金表面铈氧化物陶瓷涂层的腐蚀特性及机理研究

采用溶胶．凝胶法在AZ91D镁合金表面制备无毒、无污染的CeO2陶瓷涂层。探讨了CeO2耐蚀涂层的制备工艺过程，通过正交实验确定了最佳工艺参数；腐蚀实验结果表明，CeO2陶瓷涂层可以显著提高镁合金基体的耐蚀性。采用SEM对膜层形貌进行了观察，发现薄膜对基体的覆盖度较高，膜层完整，与基体的结合力较强；用XRD，XPS对表面层物相和元素组成进行了测定，结合其它实验结果提出并讨论了镁合金表面CeO2陶瓷膜的形成机制以及膜层对基体耐蚀性影响的机理。     

不同电解液体系中锆合金微弧氧化陶瓷层组织结构和耐磨性能

采用磷酸盐和硅酸盐体系的电解液分别对锆-4合金进行微弧氧化,对比分析不同体系的电解液中所制备陶瓷层的组织形貌、相结构及耐磨性能。结果表明:在磷酸盐体系电解液中形成的陶瓷层,其致密层厚度约占总膜层的2/3,高于硅酸盐体系的相应值;陶瓷层表面呈典型火山状,比硅酸盐体系的陶瓷层粗糙,但孔洞数量少,内部组织也比硅酸盐体系的陶瓷层致密;两体系电解液中形成的陶瓷层的组成相均主要为t-ZrO2和m-ZrO2,但磷酸盐体系下陶瓷层中m-ZrO2相的质量分数明显要高,而硅酸盐体系中陶瓷层的外侧可能形成硅酸锆。锆合金经微弧氧化处理后,耐磨性能大幅提高,磷酸盐体系中陶瓷层的耐磨性能在总体上优于硅酸盐体系中的陶瓷层。     

铝材微弧氧化陶瓷膜的电绝缘性

研究了商用硬铝经微弧氧化后的电绝缘性能。结果表明,在干燥大气中,陶瓷膜厚度增加,击穿电压升高,而平均击穿场强下降;陶瓷膜孔隙率增加,湿大气条件下击穿电压的差值增加;微弧氧化中加入适量添加剂可使击穿电压显著提高。     

电解液组成对纯钛微弧氧化膜结构及光催化活性的影响

分别在钨酸钠和磷酸二氢钾电解液中制备了纯钛的微弧氧化(MAO)膜,利用SEM、EDX、XRD分析了膜层的形貌、元素分布及相组成,并测试了2种膜层的光催化活性.结果表明,纯钛在2种电解液中均形成粗糙多孔的微弧氧化膜层,但钨酸钠溶液中形成的膜层表面的孔洞尺寸较小、分布较均匀.膜层的元素组成和相组成与电解液成分有关,钨酸钠溶液中的膜层由W、Ti、O元素组成,W在膜层中近似均匀分布,锐钛矿与金红石的含量比(质量比)为27:73,而磷酸二氢钾电解液中的膜层由P、Ti、O元素组成,P从表面向内层逐渐增加,锐钛矿与金红石的含量之比则为84:16.吸光度测试结果表明,钨酸钠溶液中制备的膜层光催化活性高于磷酸二氢钾溶液中制备的膜层的光催化活性.     

微弧陶瓷化在耐磨耐热件上的应用

采用微弧陶瓷化技术对发动机铝活塞及电辐射管热强钢外套管进行表面改性研究。结果表明，铝活塞第一环槽陶瓷化后，与活塞环的侧隙磨损量减少3～4倍，热浸铝后经陶瓷化处理的电辐射管热强钢外套管耐热温度提高400℃，寿命提高2倍以上。     

Effect of Electrolytic Solution Concentrations on Surface Hydrophilicity of Micro-Arc Oxidation Ceramic Film Based on Ti6Al4V Titanium Alloy

在不同电解液浓度的钙盐和磷酸盐混合体系中对Ti6Al4V合金进行微弧氧化(MAO)以改善其微观结构和亲水性能。利用扫描电镜、X射线衍射仪、测厚仪以及电化学工作站等对生成膜层的显微结构、物相组成、厚度以及亲水性能进行研究。结果表明:所制备的微弧氧化膜表面为粗糙多孔结构,含锐钛矿、金红石以及少量羟基磷灰石。随磷酸二氢钾浓度升高,羟基磷灰石相增多;微弧氧化膜厚度增大到一定值后不再发生变化;微弧氧化致密层与疏松层比例发生变化,增厚的疏松层表面多孔,且有较多含Ca、P的羟基磷灰石相,陶瓷膜的亲水性能提高,使得微弧氧化陶瓷膜的生物相容性得到提高。