船用Ti-6Al-3Nb-2Zr合金的微弧氧化陶瓷膜

采用微弧氧化技术,在磷酸盐溶液体系中在船用Ti-6Al-3Nb-2Zr合金表面制备陶瓷膜层.利用扫描电镜、光学显微镜、X射线衍射仪和显微硬度计对陶瓷膜的表面和截面形貌、氧化层厚度、相结构以及显微硬度进行观察测试,用电子万能材料试验机和数字万用表研究膜层的结合强度和绝缘性,并用MMS-1G高温高速销盘摩擦磨损试验机和YWX/Q-750盐雾试验机考察膜层的摩擦学性能和腐蚀性能.结果表明:膜层厚度可达到20 μm以上,陶瓷膜主要由金红石TiO2相和锐钛矿TiO2相构成,膜层与基体的结合强度达到30 MPa以上,膜层绝缘性和耐蚀性良好,耐磨性得到明显改善,膜层的磨损机制表现为轻微的磨粒磨损与粘着磨损,且以磨粒磨损为主.     

添加剂对铝合金微弧氧化陶瓷膜耐磨性的影响

研究了铝合金在硅酸盐和磷酸盐复合溶液体系中微弧氧化膜的耐磨性,采用XRD和SEM分析了铝合金微弧氧化膜的物相和表面形貌,采用UMT-Ⅱ型微观摩擦磨损试验机测试了膜层的摩擦磨损性能。研究结果表明,添加剂Na2WO4和M2提高了微弧氧化陶瓷涂层的耐磨性,稳定剂胺盐使微弧氧化膜更致密、更光滑,从而减小了氧化膜的前期磨损失重。     

微弧氧化处理TC4表面微动磨损性能研究

利用微弧氧化技术在TC4钛合金表面制备高硬度陶瓷涂层,研究其表面抗微动磨损性能。结果显示陶瓷涂层主晶相为Al2TiO5相,硬度不均匀,由结合层向表面呈现先增高后降低的趋势,最高硬度达1150 HV0.05,远高于钛合金基体的硬度。微动磨损试验结果表明,陶瓷层的致密层起到主要防护作用。磨损初期阶段,疏松层脱落、细化、堆积同时伴随摩擦副较为严重的磨损;稳定阶段为滑动磨损,致密层磨损轻微,摩擦副磨损严重,钛合金磨屑由摩擦副向致密层转移。     

6063铝合金表面等离子喷涂Al2O3/TiO2纳米陶瓷涂层组织与性能研究

采用等离子喷涂技术在6063铝合金表面喷涂Al2O3/TiO2纳米陶瓷涂层,并利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)、显微硬度计和摩擦磨损试验机等分析测试手段研究了纳米结构陶瓷涂层和传统陶瓷涂层的组织与性能.结果表明:纳米陶瓷涂层中Al2O3以α、γ两相共存的形式存在,且γ-Al2O3的含量随等离子喷涂功率的增加而增加.纳米陶瓷涂层较传统陶瓷涂层的硬度和耐磨性能都有明显的提高.     

纳米添加剂对6063铝合金微弧氧化层组织与性能的影响

采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)、显微硬度计、摩擦磨损试验机等手段研究了纳米添加剂对6063铝合金微弧氧化陶瓷涂层的相组成、微观结构、显微硬度、耐磨损等性能的影响。结果表明:TiO2或Al2O3纳米粉末的添加都使得微弧氧化陶瓷涂层的表面更加致密,使得涂层的显微硬度有明显提高。另外,因为金红石型TiO2与α-Al2O3的性能有所不同,导致添加Al2O3纳米添加剂时涂层的耐磨性能明显提高,而添加TiO2纳米添加剂时涂层的耐磨性能反而有所降低。     

等离子喷涂层与微弧氧化膜层的摩擦磨损性能比较

采用等离子喷涂法在钛合金基体上制备了纳米氧化锆陶瓷涂层,采用微弧氧化法在锆合金基体上制备了氧化锆陶瓷膜层。通过摩擦磨损试验研究了纳米陶瓷涂层和微弧氧化膜层的摩擦磨损性能。结果表明:在往复滑动磨损条件下和两种载荷水平下,两种涂层均呈现相同的耐磨性规律;在较大载荷下,微弧氧化膜层的磨痕深度较大,即纳米ZrO2陶瓷涂层的耐磨性优于微弧氧化陶瓷膜层。     

水热腐蚀老化对热障涂层的摩擦磨损性能的影响

海洋环境下，热障涂层因水蒸气的作用发生水热腐蚀老化，同时还承受高温气流冲蚀带来的摩擦磨损破坏。本文采用大气等离子喷涂技术在单晶合金N5上制备了带有NiCrAlY粘结层和8YSZ面层的热障涂层，并使用MFT-5000摩擦磨损试验机测试了热障涂层在水热腐蚀老化后的摩擦磨损行为，同时通过XRD与SEM对涂层腐蚀后的物相构成与磨损形貌进行了分析。结果表明，水热腐蚀老化会使YSZ陶瓷发生四方相至单斜相的相变，且单斜相主要在ZrO₂晶界处萌生，引起晶粒间结合强度降低，导致涂层耐磨性能降低。在高温氧化环境及高温氧化-低温水热老化交变环境下，涂层的磨损机制为脆性断裂引起的片层剥离，同时还伴有磨粒磨损和黏着磨损；而在低温水热环境下涂层的磨损机制为微断裂引起的晶粒剥离。     

高速电弧喷涂Fe-Al/Cr3C2涂层摩擦磨损因素研究

使用球-盘接触式T11磨损试验机以及THT07-135高温磨损实验机对高速电弧喷涂Fe-A1／CrsC2复合涂层进行了滑动摩擦影响因素的研究，并用SEM、TEM、X-Ray等手段观察分析了磨痕的形貌和成分、涂层截面的组织和相结构。结果表明，涂层具有典型的层状结构和较高的结合强度和硬度；摩擦副对涂层的抗摩擦性能影响较小；随着摩擦载荷的增大，涂层的抗摩擦性能下降；随着温度的升高，涂层的抗摩擦性能在550℃以后有所提高。     

微弧氧化处理TC4合金表面微动磨损性能

利用微弧氧化技术在TC4钛合金表面制备高硬度陶瓷涂层,研究其表面抗微动磨损性能。结果显示,陶瓷涂层主晶相为Al_2TiO_5相,硬度不均匀,由结合层向表面呈现先增大后减小的趋势,最高硬度HV0.5达11 500 MPa,远高于钛合金基体的硬度。微动磨损试验结果表明,陶瓷层的致密层起到主要防护作用。磨损初期阶段,疏松层脱落、细化、堆积同时伴随摩擦副较为严重的磨损;稳定阶段为滑动磨损,致密层磨损轻微,摩擦副磨损严重,钛合金磨屑由摩擦副向致密层转移。     

两步法制备TiO2/(PTFE+石墨)微弧氧化复合膜层及其摩擦磨损行为

目的 提高钛合金钻杆的耐磨性能。方法 先对钛合金钻杆表面进行微弧氧化处理,然后再对微弧氧化层进行（PTFE+石墨）复合处理,得到（PTFE+石墨）复合膜层。利用扫描电镜（SEM）观察TiO2/(PTFE+石墨)复合膜层的表面形貌,通过能谱（EDS）分析膜层元素的含量,用X射线衍射（XRD）分析复合膜层的相组成,用多功能摩擦磨损试验机测试膜层的摩擦磨损性能,并利用三维显微镜（白光干涉仪）观察微弧氧化层磨损后磨痕的三维形貌。结果 PTFE和石墨进入钛合金微弧氧化层的微孔中,并在表面形成薄薄的一层PTFE+石墨复合涂层。膜层中主要含有Ti、O、Si、Al、P、V、C、F等元素,其中碳和氟质量分数分别达到9.96%和25.53%。XRD分析结果表明,TiO2/(PTFE+石墨)复合膜层中除了锐钛矿型TiO2和金红石型TiO2外,还含有PTFE和石墨。TiO2/(PTFE+石墨)复合膜层的摩擦系数为0.19,磨痕宽度和深度分别为210 μm和1.5 μm,相对耐磨性达到18.73。复合膜层的磨痕没有明显的铧犁沟,磨痕比较平整。与TC4钛合金基体相比,TiO2/(PTFE+石墨)复合膜层的耐磨性得到了明显提高。TiO2/(PTFE+石墨)复合膜层的磨损以磨粒磨损为主,伴有粘着磨损。结论 采用两步法对钛合金进行TiO2/(PTFE+石墨)复合处理后,可有效提高钛合金的耐磨性能。     

纯钛表面微弧氧化TiO2-B4C复合陶瓷膜耐磨耐蚀性研究

采用微弧氧化工艺,并掺杂B4C颗粒来制备耐磨耐蚀性优异的复合陶瓷膜,系统研究掺杂B4C含量对陶瓷膜微观形貌、物相组成、与基体结合力、显微硬度、粗糙度、耐磨性与耐蚀性的影响。结果表明:相比TiO2陶瓷膜,掺杂B4C颗粒的复合陶瓷膜更均匀致密,且由金红石型TiO2、锐钛矿型TiO2和B4C组成。随B4C浓度增大,陶瓷膜的膜层结合力、耐磨性与耐蚀性均先增强后减弱。由于具有最致密的表面形貌,TiO2-0.9B4C复合陶瓷膜的膜层结合力最大,为22.6 N。TiO2-0.9B4C复合陶瓷膜的破损时间最长,磨痕宽度最小,分别为19.24 min和384.53μm,耐磨性最好,其磨损机理为磨粒磨损与疲劳磨损。其自腐蚀电位与极化电阻最大,腐蚀电流密度最小,分别为-213.38 mV、5.47×10^4Ω·cm^2和2.37×10^-6A·.cm^2,耐蚀性最好。由Bode相图可知,陶瓷膜均由致密内层和疏松表层组成。     

镁合金表面超声微弧氧化载氟生物涂层耐磨性和耐蚀性

目的提高医用镁合金微弧氧化涂层的耐蚀性、耐磨性,并赋予涂层抗菌性和生物活性。方法镁合金表面采用超声微弧氧化技术,在镀液中加入0.4、1.4、2.4、3.4 g/L的Na F,制备载氟生物涂层。通过SEM观察载氟对涂层表面形貌的影响,分析涂层的主要元素变化,进行了涂层厚度、孔隙率、拉伸强度的测定,并进行了摩擦磨损实验、电化学腐蚀实验、覆膜抗菌实验,评价了不同载氟生物涂层的结合性能、耐磨性能、耐蚀性和抗菌性。结果适量载氟生物涂层表面分布了均匀的孔隙。随着NaF浓度的增加,涂层中氟元素的含量升高,涂层厚度也随之增加,且涂层的结合强度提高了3.5~10.0 MPa。氟元素可促进涂层表面氧化物反应膜的形成,有利于减轻粘着磨损,使摩擦系数降低了0.17~0.35。载氟涂层的自腐蚀电位提高了95~170 m V,而自腐蚀电流降低约两个数量级,涂层抗菌率为61%~76%。结论超声微弧氧化镀液中添加Na F,提高了涂层结合强度、耐磨性、耐腐蚀性,涂层具有一定的抗菌性,实现了生物涂层的多功能性。     

TiO2粉体对镁合金微弧氧化陶瓷膜性能的影响

在已优化的Na2SiO4-Na3PO4复合体系溶液中加入TiO2粉对AZ91D镁合金进行了微弧氧化处理。用EDS、SEM、XRD分析了加TiO2粉对陶瓷膜的表面形貌和相成分的影响。结果表明,加入TiO2粉体后陶瓷膜孔洞减少,且疏松层变得密实;膜层相成分增加了钛氧化物。加入TiO2粉体后陶瓷膜的耐蚀性有提高。膜层具有光催化性能。     

医用钛合金表面TiO_2覆膜生物改性的研究

在新型近B钛合金Ti-3Zr-2Sn-3Mo-25Nb表面分别用3种微弧氧化法(普通微弧氧化、复相微弧氧化、紫外照射微弧氧化)和优化溶胶.凝胶法镀上一层TiO2薄膜,考察了各种薄膜的表面微观结构、与基体的结合强度以及亲水性和抗腐蚀性能.XRD和SEM测试结果表明,3种微弧氧化膜主要由金红石相和锐钛矿相组成,表面布满微孔,普通微弧氧化法和紫外光照射微弧氧化法制备的薄膜表面较为光滑,与基体的结合强度为53 Mpa,略高于复相微弧氧化膜;溶胶一凝胶膜主要由锐钛矿组成,表面最为光滑致密.与基体的结合强度为32 Mpa.接触角测试结果表明,紫外光照射微弧氧化膜的表面亲水性最好,溶胶-凝胶膜的亲水性要好于普通微弧氧化膜和复相微弧氧化膜;电化学腐蚀试验显示,4种TiO2薄膜都具有较好的抗腐蚀性能,而普通微弧氧化膜的抗腐蚀能力最好.     

Ti6Al4V微弧氧化TiO2/W复合膜的制备及摩擦学性能

目的提高Ti6Al4V合金的摩擦学性能。方法在硅酸盐-磷酸盐电解液中添加不同浓度的纳米W粉,利用微弧氧化技术在Ti6Al4V基体表面制备出氧化陶瓷膜。利用FE-SEM、EDS和XRD研究了在不同浓度W粉参与下的微弧氧化膜表截面微观形貌、元素分布及膜层相组成。通过旋转摩擦磨损试验评估了膜层的摩擦学性能。结果电解液中加入纳米W粉可以促进膜厚增长,尤其在含0.5～2 g/L纳米W粉时,膜厚呈近似线性增长;但W粉在膜层表面的附着会导致粗糙度的增大。在纳米W粉参与下,微弧氧化膜中除了锐钛矿、金红石和Al_2TiO_5相之外,W含量也随电解液中颗粒含量的增加而提高。在6 g/L纳米W粉复合下,微弧氧化膜的摩擦系数、比磨损率分别减小了约13.33%和3.53%。结论 W粉颗粒以机械啮合附着在氧化膜表面,部分颗粒随熔融氧化物包裹进入膜层并发现熔化迹象。W粉含量为6 g/L时,制备的氧化膜表面质量有所改善,即微孔和裂纹等有所减少,耐磨性较佳,摩擦系数和比磨损率较不含W粉的膜层均有所减小。     

TiN颗粒对镁合金微弧氧化过程及膜层性能的影响

目的分析Ti N颗粒在镁合金微弧氧化过程中的作用,并研究其在膜层中对镁合金硬度、耐磨和耐蚀等性能的影响。方法通过在微弧氧化电解液中添加2.7μm Ti N颗粒,并使其充分分散于电解液中,使电解液中Ti N颗粒的质量浓度分别为0、2、4、6 g/L,并控制其他实验参数(如电流密度、频率、占空比和氧化时间)一样的情况下进行实验,通过电子显微镜、涂层厚度测厚仪、显微维氏硬度计、X射线衍射和电化学工作站,分别从膜层的表面形貌、厚度、硬度、相组成及耐蚀性等方面,研究了Ti N颗粒对镁合金微弧氧化膜层性能的影响。结果在微弧氧化电解液中添加Ti N颗粒后,相同电化学参数下制得的微弧氧化膜层变得致密,厚度、硬度有所增加,氧化膜层主要由Mg、MgO、Mg2Zr5O12、Ti N组成。极化曲线显示,加入Ti N颗粒,制备的微弧氧化膜层比未加入Ti N颗粒制得的膜层的腐蚀电流下降了2个数量级。阻抗图谱表明,电阻值增加了1个数量级。结论 Ti N颗粒能够随镁合金的微弧氧化过程进入制得的氧化膜层中,并且能够增加膜层厚度和硬度,使膜层的耐磨、耐蚀性得到提高。     

Effects of additives on corrosion and wear resistance of micro-arc oxidation coatings on TiAl alloy

Ceramic coating was deposited on TiAl alloy substrate by micro-arc oxidation(MAO)in a silicate-aluminate electrolyte solution with additives including sodium citrate,graphite and sodium tungstate.The microstructures and compositions were analyzed by SEM,EDX and XRD.The corrosion and wear properties of the coatings were investigated by potentiodynamic polarization and ball-on-disc wear test,respectively.The results show that the MAO coatings consist of WO3,Ti2O3,graphite and Al2O3 besides Al2TiO5 and Al2SiO5.With additives in the electrolyte,the working voltage at the micro-arc discharge stage decreases,and the ceramic coating gets smoother and more compact.The corrosion current density of MAO coating is much lower than that of TiAl substrate.It can be reduced from 9.81×10-8A/cm 2to 3.02×10-10A/cm 2 .The MAO coatings composed of hard Al2O3,WO3 and Ti2O3 obviously improve the wear resistance of TiAl alloy.The wear rate is-3.27×10-7g/(N·m).     

TLM合金表面微弧氧化膜的制备及其生物相容性研究

在新型近β钛合金TLM(Ti-3Zr-2Sn-3Mo-15Nb)表面分别用3种不同的微弧氧化工艺(普通微弧氧化、复相微弧氧化、紫外光照射微弧氧化)镀上一层TiO2薄膜,并考察了3种薄膜的亲水性和抗腐蚀性能。XRD和SEM测试结果表明,3种微弧氧化膜均是多孔膜,主要由金红石相和锐钛矿相组成,普通微弧氧化法和紫外光照射微弧氧化法制备的薄膜表面更为光滑;接触角测试结果表明,紫外光照射微弧氧化膜的表面亲水性最好;电化学腐蚀实验显示,3种工艺所得的氧化膜都具有较好的抗腐蚀性能,普通微弧氧化膜的抗腐蚀能力稍好于另外两种薄膜。     

微弧氧化-溶胶凝胶复合表面技术改善铝合金的耐腐蚀性能

通过微弧氧化-溶胶凝胶复合表面处理技术来提高铝合金的耐腐蚀性能,分析了多层凝胶层对6061铝合金耐腐蚀性能的影响。采用扫描电镜（SEM）、X射线衍射仪（XRD）和电化学分析等方法对膜层的表面形貌、化学组成、结构以及耐腐蚀性能进行了表征。研究表明：TiO2溶胶渗入微弧氧化陶瓷膜的微孔以及裂纹中,能有效阻挡腐蚀介质的扩散和渗透;复合处理后的试样较仅微弧氧化处理更平滑、致密;膜层除了γ-Al2O3相外,经高温退火处理后出现TiO2锐钛矿,并形成较好的晶相结构;在3.5%NaCl溶液中的室温电化学行为中,复合处理较微弧氧化处理后的试样自腐蚀电位上升最高约400 mV,自腐蚀电流密度最高减小约3个数量级,极化电阻明显增大;随着凝胶层厚度的增加耐腐蚀性能逐渐增强,但当凝胶层数大于4时,膜层龟裂现象严重,并导致耐腐蚀性能开始下滑。