金属锆微弧氧化电解液体系和氧化时问对陶瓷膜层的影响

分别用钨酸钠、偏铝酸钠、硅酸钠电解液体系在金属锆表面上制备了氧化锆陶瓷膜。探讨了电解液种类、氧化时间对膜层相结构、微观形貌和耐蚀性的影响。结果表明：氧化膜成分、组织结构、形貌和耐蚀性受电解液种类影响较大;钨酸钠、偏铝酸钠体系陶瓷膜由单斜相组成,而硅酸钠体系则形成了异常的正交相及单斜相,其膜层的耐蚀性不同程度地优于钨酸钠...     

磷酸盐对钛合金微等离子体氧化陶瓷膜结构和耐蚀性的影响

研究了3种磷酸盐分别作为电解质交流微等离子体氧化TC4钛合金所制得的陶瓷膜的耐蚀性,其中3号磷酸盐的效果最好.并在铝酸钠体系和硅酸钠体系下,进一步研究了3号磷酸盐对微等离子体氧化陶瓷膜的结构、形貌、成分和耐蚀性能的影响:磷在陶瓷膜中不形成晶相,而是以非晶相物质沉积在膜层中;铝酸钠体系,磷元素由膜内层向外层逐渐减少;硅酸钠体系,磷元素在膜内、外两层含量高,中间处含量低;两体系下,3号磷酸盐的用量适当增加,陶瓷膜耐点蚀性提高.     

溶液体系对微弧氧化陶瓷膜的影响

电解质溶液的成分及浓度对微弧氧化陶瓷膜的生长和性能的影响较大,不同的电解液,有不同的工作电压范围,制得的氧化膜层的厚度、硬度、孔隙率及防护性能也将随之改变。研究了4种不同溶液体系对微弧氧化陶瓷膜的厚度、生长速度和硬度的影响。结果表明,在相同的时间内,铝酸盐溶液体系中生成的微弧氧化陶瓷膜最厚,磷酸盐体系最薄;氢氧化钠溶液体系膜的平均生长速度较慢,各体系膜层的硬度接近。     

电解液对铝微弧氧化膜相结构及性能的影响

在Na2SiO3和NaAlO2两种电解液体系中用微孤氧化法制得铝氧化膜.采用扫描电镜、X射线衍射和电化学分析等对铝氧化陶瓷膜的表面形貌、相结构及耐蚀性进行了分析研究,结果表明:两种体系下生成的氧化膜均由α-Al2O3和γ-Al2O3相组成,Na2SiO3体系下形成的氧化膜中α-Al2O3相的含量更多;陶瓷膜表面有大量的类似火山口的等离子放电产物和明显的放电通道,Na2SiO3电解液中形成的氧化膜放电通道闭合得较好;由恒电位极化可以看出微弧氧化陶瓷膜具有良好的耐蚀性,Na2SiO3体系下生成的氧化膜耐腐蚀性能更好一些.     

高温氧化对钛合金微弧氧化陶瓷膜组成与结构的影响

针对钛合金不耐高温氧化的问题,在铝酸钠电解液体系中,利用双相脉冲直流微弧氧化技术,在TC4钛合金表面原位生长以Al2TiO5为主晶相的复合氧化物陶瓷膜,研究了1000℃高温氧化对陶瓷膜试样的相组成、结构的影响及膜层增重特点.研究表明,陶瓷膜层试样的高温氧化过程包括Al2TiO5分解、基体氧化和膜层表面形貌变化3个方面.高温氧化后,膜层的主晶相由Al2TiO5变为α-Al2O3和金红石型TiO2,同时,膜层的表面形貌发生显著的变化;由于膜层和基体的热膨胀系数不同和基体钛的氧化,使得高温氧化后膜层在冷却过程中表面出现裂纹和脱壳.陶瓷膜层极大地减少了TC4钛合金在1000℃高温氧化时的增重,因此,陶瓷膜层可用于TC4钛合金的恒温氧化防护.     

镁锂合金表面陶瓷膜的制备工艺及耐蚀性能

在硅酸盐体系中,利用单相脉冲微弧氧化技术在Mg-5wt%Li合金表面原位生长陶瓷膜.利用扫描电镜、X射线衍射、电化学分析、盐水浸泡等方法研究了陶瓷膜的形貌特征、相结构及耐腐蚀性能.结果表明:硅酸盐电解液体系中生长的陶瓷膜主要含有MgO相和少量的MgSiO3相,微弧氧化陶瓷膜试样与基体相比,耐点腐蚀性能显著提高,盐水浸泡过程中陶瓷膜主要发生严重腐蚀.通过正交试验优化耐蚀膜层的制备工艺条件,得到最佳工艺为电流密度2A/dm2、频率300Hz、占空比80%、处理时间20min.     

纳米TiO2微粒对2214铝合金微弧氧化膜微观结构及耐磨性能的影响

在含有不同浓度纳米TiO_2微粒的硅酸盐体系电解液中对2214铝合金进行微弧氧化处理,以在2214铝合金表面制备包含TiO_2的复合陶瓷膜。分别使用SEM、EDS、激光共聚焦显微镜、XRD、维氏硬度计、划痕仪和球盘式摩擦磨损试验机对复合陶瓷膜的微观结构、表面粗糙度、相成分、硬度、粘结强度、耐磨性能进行分析。结果表明:复合陶瓷膜主要由γ-Al_2O_3、α-Al_2O_3、莫来石、锐钛矿型TiO_2和金红石型TiO_2组成,且随着电解液中TiO_2微粒浓度的增加,复合陶瓷膜表面的微孔数量显著减少,微孔尺寸显著减小。与不含TiO_2成分的微弧氧化陶瓷膜相比,复合陶瓷膜通过更低的摩擦系数和更小的磨损率展示了更好的耐磨性能。     

焦磷酸盐对AZ31镁合金微弧氧化陶瓷膜层的影响

在Na_2SiO_3-KOH-NaF基础电解液中添加焦磷酸盐(K_4P_2O_7),通过微弧氧化技术在AZ31镁合金表面制备陶瓷膜层。利用SEM、EDS、XRD等分析方法探讨K_4P_2O_7添加剂对陶瓷膜层微观组织形貌与相组成的影响。在3.5%NaCl溶液中进行动电位极化曲线测试,分析研究了陶瓷膜层的耐腐蚀性能。研究结果表明,电解液中K_4P_2O_7的加入使制备的膜层粗糙度增加,而陶瓷膜层主要由MgO、MgF_2、MgSiO_4和Mg_2O_7P_2组成。动电位极化曲线表明,加入K_4P_2O_7的电解液中制备的陶瓷膜层能够对基体起到较好的腐蚀防护作用。当电解液中的K_4P_2O_7的浓度为3g/L时,所制备的陶瓷膜层具有最佳的耐蚀性。而随着K_4P_2O_7浓度进一步增大,陶瓷膜层的耐蚀性却随之降低。     

添加剂对镁合金微弧氧化膜性能的影响

在偏铝酸盐一六偏磷酸盐体系中对镁合金进行微弧氧化处理,研究了金属盐缓蚀剂钨酸盐、多元醇或酸等添加剂对氧化膜性能的影响.通过正交实验优化和对微弧氧化膜结构,成分及性能的测试评价,得到了性能较好的微弧氧化电解液配方.SEM检测发现,复合添加剂(NaaEDTAlg/L,CH3(CH2)11SO3Na0.5g/L)通过抑制破坏性的微弧,能促进成膜、降低起弧电压,得到结构更加均匀和完整的陶瓷涂层;XRD检测表明,膜层的主要成分是MgO、Mg3(PO4)2,MgAl2O4和AlPO4等化合物;中性盐水腐蚀测试表明,陶瓷膜在48 h内具有较平缓的腐蚀速度;EIS和动电位极化曲线表明,在电解液中加入复合添加剂使镁合金试样微弧氧化膜的耐腐蚀性能得到了很大的提高.     

基于人工神经网络的微弧氧化膜层厚度预测模型的建立

在硅酸钠电解液体系中,采用微弧氧化技术在铝合金表面制得了均匀的陶瓷膜。将人工神经网络应用于微弧氧化工艺研究中,借助MATLAB神经网络工具箱,建立了具有4-12-1结构的BP神经网络模型,该模型很好地学习了微弧氧化电解液参数和膜层厚度之间的映射关系;对膜层的厚度进行了预测,并采用正交试验对电解液参数进行了优化。结果表明,该网络收敛速度较快,预测值与实际值基本吻合,平均预测误差仅为1.93%。当Na2SiO3质量浓度为6g/L、H3BO3质量浓度为1.5g/L、KOH质量浓度为0.5g/L、H2O2质量浓度为0.6g/L时,膜层的厚度达到最大值183μm。     

铝合金表面等离子体电解氧化陶瓷涂层在NaCl溶液中的电化学阻抗谱研究

通过调整电解液中硅酸钠的浓度, 利用等离子体电解氧化(PEO)技术在铝合金LY12表面制备了各种陶瓷涂层, 利用光学显微镜、XRD、电化学阻抗谱(EIS)对涂层的形貌、成分和涂层在NaCl溶液中耐腐蚀性能进行了研究. 结果表明: 提高电解液中硅酸钠的浓度可以使得涂层的总厚度增加, 但过高或过低的浓度都会导致致密层厚度的减薄. 当浓度为20g/L时, 所制备的涂层的成分以氧化铝为主; 当浓度为40g/L时, 涂层的成分主要是莫来石和氧化铝; 当浓度超过60g/L 时, 涂层的成分主要为非晶相. EIS的研究表明, 涂层耐腐蚀性取决于涂层中的致密层, 增加致密层的厚度可以提高PEO涂层的耐腐蚀性, 在中性、酸性、碱性腐蚀介质中, PEO涂层都显示出对基体良好的保护作用.     

热镀锌层上硅酸盐膜的耐蚀性和自愈性

热镀锌(HDG)钢片经SiO2∶Na2O摩尔比为1.00和3.50的硅酸钠溶液中处理后,在其表面获得硅酸盐转化膜。用中性盐雾(NSS)试验、塔菲尔极化和电化学阻抗谱(EIS)研究了硅酸盐膜试样的耐蚀性,将被刀片划伤的硅酸盐膜试样进行NSS腐蚀后,用扫描电镜(SEM)和能谱仪(EDS)观察和分析了划痕处的腐蚀,以探讨硅酸盐膜的自愈性。结果表明:在较高SiO2∶Na2O摩尔比溶液中获得的硅酸盐转化膜具有较好的耐蚀性和自愈性,腐蚀过程中硅酸负离子从膜层中迁移划痕处形成新的保护膜(由Zn,O和Si组成)抑制了划痕处锌的腐蚀。AFM观察发现,在摩尔比为3.50中获得的试样的膜层表面更加致密,这有利于阻止腐蚀介质的侵入和提供充裕的硅酸负离子迁移。并对硅酸盐转化膜试样的划痕的腐蚀过程的细节进行了分析和讨论。     

固化温度对硅酸钠防锈膜性能的影响及其成膜机理

将钢板浸入到硅酸钠溶液中,取出后在不同温度下固化,形成连续透明的保护膜。通过露天耐候试验、塔菲尔极化、中性盐雾试验(NSS)研究了不同温度固化后硅酸钠膜的耐蚀性及耐溶性能,采用扫描电子显微镜(SEM)、傅里叶红外仪、热重(TG-DSC)等对硅酸钠防锈膜的表面形貌及微观结构进行了分析,并对防锈膜的成膜机理进行了探讨。结果表明:高温固化的硅酸钠防锈膜的耐腐蚀性能优于低温固化的硅酸钠膜,200℃固化的硅酸钠膜耐常温水溶解效果最好;随固化温度的升高,膜体系主要发生了2Q3→Q4+H2O,2Q2→Q3+H2O,Q2+Q3→Q3+Q4+H2O等反应,导致膜层中含4个桥氧原子的硅氧四面体(Q4)不断增多,从而形成了致密、均一的三维网状结构硅酸钠膜,膜层耐蚀性更好。     

Influence of Electrolytes on the Microstructure of Microarc Oxidation Coatings on Ti—6Al—4V Alloy

Dense ceramic oxide coatings of about 50μm may be prepared on Ti-6Al-4V alloy surface by alternating-current microarc oxidation in aluminate and silicate solutions, respectively.Their phase constituent and microstructure sere characterized using X-ray diffraction (XRD) and scanning electron microscopy(SEM). The results show that the electrolytic ions have incorporated into the interior of the coatings.The coating formed in aluminate solution is composed of the rutile TiO2 and TiAl2O5 phases rather than the rutile, anatase and amorphous SiO2 phases for the coating formed in silicate solution.However,TiAl2O5 content in the outer layer of the two coatings is much higher than in the inner layer.It is suggested that all these oxides may result from a rapid solidification of the molten coating in the microarc discharge zone.     

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。     

钛合金表面硅酸盐和铝酸盐超声波辅助微弧氧化膜的性能

为了改善钛合金硅酸盐和铝酸盐工作液微弧氧化膜的性能,采用超声波辅助(UA)进行了微弧氧化。分别用硅酸盐和铝酸盐体系工作液在Ti-6Al-4V钛合金表面制备了Al-UA-MAO和Si-UA-MAO膜,研究了各氧化膜的性能。利用X射线衍射仪、扫描电子显微镜及磨损、耐腐蚀试验机,对各氧化膜的物相、表面形貌、耐磨及耐腐蚀性能进行了测量和分析。结果表明:本复合工艺可降低微弧放电电压,尤其是硅酸盐体系降低程度更大;在硅酸盐体系工作液中,UA-MAO复合工艺能够更有效地增强氧化膜的密封性、致密性和光整度,其耐磨性较无超声波辅助工艺提高近50%。     

镁合金微弧氧化陶瓷膜的微观结构、相成分和耐腐蚀性能

为获得耐腐蚀性优良的镁合金表面膜层,在含5 g/L硅酸钠、2 g/L磷酸钠和1 g/L氢氧化钠的复合溶液中,用自制设备对AZ91D镁合金进行了微弧氧化.利用扫描电镜和X射线衍射分析了AZ91D 镁合金表面微弧氧化陶瓷膜的表面形貌、截面结构和相组成.结果表明:AZ91D 微弧氧化陶瓷膜由疏松层和致密层组成,疏松层陶瓷膜疏松,厚度较大,且存在一些孔洞;致密层陶瓷膜与基体金属结合紧密,陶瓷膜主要由MgO,Mg2SiO4,Mg3(PO4)2和MgAl2O4组成.在3.5%的NaCl溶液中,微弧氧化陶瓷膜的自腐蚀电位为-1 390 mV,而镁合金基体的为-1 540 mV,表明经微弧氧化处理后AZ91D 镁合金的耐蚀性有较大提高.     

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。