铝合金微弧氧化工艺的研究进展

铝合金微弧氧化技术是一种直接在铝及其铝合金材料表面原位生成以氧化铝为主要成分的硬质陶瓷膜层的方法,能显著提高基体材料硬度和耐腐蚀性,弥补基体材料自身的不足。综述了近期国内外关于铝合金微弧氧化技术的研究现状,概括总结了微弧氧化工艺的主要影响因素,并展望了其今后的发展趋势。     

铝合金表面微弧氧化技术

介绍了一种新的金属材料表面陶瓷化处理技术－－微弧氧化，这种技术可在铝合金表达生成α－Ａｌ２Ｏ３相的陶瓷氧化层，厚度可２００μｍ以上，显微度高３０００ＨＶ以上，耐磨、耐腐蚀、耐高温冲击、电绝缘等性能均优于阳极氧化层。本研究采用弱碱性电解质溶液和交流电进行微弧氧化，工艺简单，试剂用量少，可在常温下对较大面积的铝合金材料作表达陶瓷化处理，具有很高的推广应用价值。     

铝合金微弧氧化陶瓷层的性能研究

利用微弧氧化方法在ＬＹ１２合金基体上制备了厚度达２００μｍ的陶瓷涂层， 对该涂层的使用性能进行了研究。结果表明，铝合金微弧氧化陶瓷层的硬度达１７００ＨＶ以上，划痕临界载荷为４０Ｎ，耐盐雾腐蚀寿命大于２０００ｈ，在一定条件下，其耐磨性能与硬质合金相当。     

铝合金微弧氧化溶液体系的研究进展

添加剂按功能可分为导电剂、钝化剂、改良剂和稳定剂,分析了各种类型添加剂对铝合金微弧氧化制备陶瓷膜产生影响的规律性及作用机理。综述了电解液主要成分和添加剂对陶瓷膜制备工艺、形态和性能的影响规律,对当前铝合金微弧氧化技术涉及的常用电解液体系进行了总结,指出合理调配电解液并设计功能各异的陶瓷膜是微弧氧化领域的一个重要研究方向。     

Mg元素对铝合金微弧氧化陶瓷膜的影响

选择磷酸盐为主要成分的复合电解液体系,用微弧氧化方法对3种常用的商业铝合金物陶瓷膜分别用扫描电镜、能谱仪、X射线衍射等探讨了铝合金中元素Mg对陶瓷层的组织形貌、元素分布和相组成的调制作用,并借助硬度、摩擦磨损测试评价了膜层的性能。结果表明膜的相结构主要为γ-Al2O3,α-Al2O3和AlPO4,并含有少量Mg、Cu、Zn、W元素;随着Mg含量的增加表面组织更加细密,膜层中大尺寸缺陷减少;膜层中α-Al2O3含量随Mg含量的增加逐渐减少,当Mg含量接近2.5%时,膜层中只剩下γ-Al2O3;硬度与摩擦磨损测试显示Mg含量的增加导致硬度和耐磨性能下降。     

微弧氧化技术国内外研究进展

综述了微弧氧化工艺自20世纪60年代产生至今在电源、电解液和基体合金方面的发展过程,总结了微弧氧化膜的化学成分及相结构从基体到膜表面的分布规律及电流密度、氧化时间、电压、电解液组分等因素对陶瓷膜生长和性能的影响规律.同时指出微弧氧化技术虽具有广泛的应用前景,但在理论研究和生产成本控制等方面仍存在不足之处.     

不同厚度铝合金微弧氧化陶瓷层摩擦学性能研究

采用球-盘磨损实验方法,研究了不同厚度2A12铝合金微弧氧化陶瓷层的摩擦学特性及其磨损性能,用SEM观察陶瓷层的表面形貌、截面显微组织以及磨损后的形貌,XRD研究陶瓷层的相组成.研究表明,随氧化时间延长,样品表面膜厚度趋于均匀,界面处氧化膜变得比较平坦.陶瓷层主要由α-Al2O3和γ-Al2O3相组成,随氧化时间的延长、厚度增大,γ-Al2O3相在陶瓷层中的含量逐渐减少,而高温态、高硬度的α-Al2O3相的含量随氧化时间的延长逐渐提高,陶瓷层的平均硬度逐渐增大;未磨光、有疏松层的陶瓷层的磨损失重和磨损速率随微弧氧化时间的延长、厚度增大均增大,而磨光、去除疏松层的陶瓷层的磨损失重和磨损速率则均逐渐下降;磨痕的形状均为滑动方向上呈现片状鱼鳞、沟槽,为黏着磨损特征,磨痕未见裂纹.     

铝合金微弧氧化着色处理

研究了LY12铝合金微弧氧化陶瓷膜的着色技术,分析了各种参数对膜层色度的影响以及实验过程中所出现的问题以及解决方法,并通过用不同的电解液和添加剂而获得了色彩不同的膜层.     

钛合金微弧氧化膜层摩擦学性能的研究进展

钛合金比强度优异,是适用于轻量化设计的轻金属合金,然而钛合金表面硬度低、耐磨性差的问题严重地限制了其实际应用。微弧氧化技术是提升钛合金摩擦学性能的有效方法。归纳了电解液体系的选用对钛合金微弧氧化膜层摩擦学性能的影响,梳理总结了工艺参数对微弧氧化膜层摩擦学性能的影响规律,详细介绍了微弧氧化复合技术改善钛合金微弧氧化膜层摩擦学性能的研究现状,进一步展望了改善钛合金微弧氧化膜层摩擦学性能的研究趋势和攻克难点。     

电能量参数对微弧氧化技术及能耗影响的研究进展

微弧氧化是一种新型的表面处理技术,可直接在阀金属(Al、Mg、Ti等)表面生成一层综合性能优异的陶瓷膜,有效提高基体的表面硬度、抗氧化性、耐磨性、耐蚀性等,极具发展前景。文章首先归纳总结了微弧氧化的发生机理,然后从微观角度分析微弧氧化的"电子雪崩"原理,提出电压与电流密度对反应过程的影响,从宏观角度分析氧化膜在反应过程中的负载特性变化规律,提出脉冲电压、占空比与频率对反应行为的作用。探讨了电压及其输出形式、电流密度、脉冲占空比和频率对氧化行为和膜层性能的影响规律,并总结了电参数对工艺能耗的影响规律。最后从微弧氧化技术在复合金属材料中的应用以及微弧氧化工艺能耗两方面展望了该技术的应用前景与研究重点。     

闭孔泡沫铝微弧氧化及其性能研究

泡沫铝作为一种新型功能材料,由于具有特殊的多孔结构和优异的力学性能引起了越来越多学者的关注。本工作采用微弧氧化的方法,对闭孔泡沫铝进行不同时间和电压的微弧氧化处理。采用扫描电镜观察不同电压下微弧氧化后Al2O3陶瓷膜的表面微观形貌;采用X射线衍射仪对氧化膜进行物相分析;采用电化学工作站分析微弧氧化后涂层的耐腐蚀性能;采用万能试验机对氧化后的闭孔泡沫铝进行准静态压缩实验,分析不同氧化电压和时间对其力学性能的影响。实验结果表明,微弧氧化后泡沫铝的腐蚀速度明显下降;随着氧化时间的延长,泡沫铝的力学性能也会相应提高。     

镁合金微弧氧化着色膜研究

镁合金在电子工业中的快速发展对装饰性能提出了更高的要求.主要研究了如何在微弧氧化的同时进行氧化着色.膜层制备选取的基材为AZ91,电解溶液由硅酸盐为主的碱性溶液组成,配方为:Na2SiO3 5～30g/L,KMnO4 1～20g/L,NaOH 1～5g/L,KF 5～8g/L,Na3 C6H5O70.5～2g/L,EDTA 0.5～2g/L.在电解液中添加着色盐KMnO4,形成了颜色各异的黄色陶瓷膜层.研究发现,膜层呈现出黄色主要是由于在膜层中生成了Mg6MnO8相,该物相在氧化膜中含量不同和分布差异将导致样品颜色深浅不同.     

铝合金表面蓝色微弧氧化陶瓷膜的制备及性能研究

采用微弧氧化技术在5052铝合金表面制备蓝色陶瓷膜,研究Co(OH)_2着色剂浓度和微弧氧化电压对蓝色陶瓷膜组织结构和腐蚀性能的影响规律。采用光学显微镜、扫描电镜和X射线衍射研究蓝色陶瓷膜层的宏观形貌、微观组织和相结构,采用电化学工作站测试陶瓷层在3.5%(质量分数)NaCl溶液中的电化学腐蚀性能。研究结果表明,蓝色微弧氧化陶瓷层主要由γ-Al_2O_3组成,提高Co(OH)_2浓度或者氧化电压,膜层颜色由浅向深演变,当浓度增至3.0g/L后膜层蓝色不再加深,同时膜层表面逐渐封闭,致密性提高。在140V氧化电压下,添加1.0g/L Co(OH)_2所制备的蓝色膜层具有最好的耐腐蚀性能。蓝色膜具有颜色艳丽、装饰性好等优势,相信该蓝色微弧氧化膜技术在建筑材料和仪器仪表行业将会有广阔的应用前景。     

镁合金微弧氧化黄色陶瓷膜的制备和结构研究

用微弧氧化方法在AZ91D镁合金基体上获得黄色的氧化膜陶瓷层,分别研究了电解液的成分和添加剂对氧化膜的影响规律.结果表明:样品在Na2SiO3为主盐溶液中加入KMnO4的电解液体系进行微弧氧化反应,可以得到颜色均匀、致密性较好的黄色氧化膜陶瓷层;添加柠檬酸钠能降低起弧电压和弧光的强度,减缓反应速度,并且防止孔蚀形成,从而使形成的氧化膜陶瓷层更加致密.     

钛合金表面微弧氧化技术研究进展及影响因素

介绍了钛合金微弧氧化技术的研究进展及应用;分析了微弧氧化技术的影响因素,电解液的种类和浓度、电参数,氧化时间都会对氧化膜层的质量产生显著影响;并展望了微弧氧化技术的发展前景。     

激光重熔改性铝合金微弧氧化膜层的组织与性能

为了改善微弧氧化(MAO)膜层多孔疏松的组织和性能, 对其进行了激光重熔处理, 并制备了两种实验膜层: (1)选择双向电流脉冲和Na₂SiO₃-KOH体系的工作液, 在6082铝合金基体上制备平均厚度为18 μm的MAO膜层; (2)采用Nd:YAG激光器对上述MAO膜层进行激光重熔(LSM)处理, 获得MAO+LSM膜层。利用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪、超显微硬度计和电化学分析仪分别检测上述两种膜层的微观形貌、相组成、表面硬度和耐蚀性能。结果表明: 激光重熔后的膜层由内往外分为致密层、中间层和重熔层, 组织致密、气孔率低的重熔层取代了MAO疏松层, MAO+LSM膜层中α-Al2O3相的比例得到提高, 硬度和耐蚀性能也进一步得到改善, 且保持了MAO膜层与基体的结合方式。     

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.     

我国铝/镁合金微弧氧化技术的研究及应用现状

微弧氧化技术是一种直接在Al,Mg,Ti等有色金属表面原位生长陶瓷膜的表面处理新技术.处理过程简单,工艺环保,处理后膜层性能优越,多年来对其研究十分活跃.为此,总结了近年来国内对铝合金、镁合金微弧氧化研究取得的成果,分析了当前国内微弧氧化技术研究的水平和现状,在此基础上对微弧氧化技术的总体发展趋势和应用前景进行了展望.     

铝及其合金化学导电氧化生产工艺介绍(Ⅲ)

2化学导电氧化膜的老化后处理 铝件铬酸盐转化膜的主要成分是三价铬与六价铬组成的化合物及铝的铬酸盐,膜层中三价铬与六价铬组成含水的复合物.三价铬的复合物是膜的不溶部分,可使膜具有一定硬度,同时也影响膜的耐蚀性.膜形成之初与尚未干燥时呈无定形状态和凝胶状,其硬度甚低,并具有吸附能力;干燥后,膜层变硬且难以润湿.同时,对铝来说,膜层经过50 ℃处理后,膜层中可溶解的部分六价铬化合物转化为难溶的铬酸化合物,使膜层坚固.随着温度升高,膜层会出现少量裂纹,对抗蚀性和电导性均不利.铝的铬酸盐转化膜在60℃以上处理时,膜层硬化会出现裂纹,导致抗蚀性能下降.因此,浸热水或烘干时温度都不宜超过50℃.