镁合金表面微弧氧化-SiO2复合膜层的微观结构和耐蚀性

采用有机醇盐水解法制备SiO2溶胶,用浸溃-提拉制膜技术在AZ31B镁合金微弧氧化陶瓷层表面制备SiO2膜层,研究了镁合金表面微弧氧化-SiO2复合膜层的微观结构和耐蚀性.结果表明:SiO2溶胶进入微弧氧化陶瓷层表面的微孔并形成了SiO2膜层;由微弧氧化陶瓷层和SiO2膜层组成的复合膜层的腐蚀电位比单一陶瓷层明显提高,...     

MB8镁合金疏水/超疏水表面制备与微摩擦特性研究

通过微弧氧化技术在MB8镁合金表面形成微细表面结构,再利用自组装方法在微弧氧化层表面制备1H,1H,2H,2H-全氟葵烷基三氯硅烷(FDTS)自组装分子膜。采用扫描电镜、表面粗糙度仪、X射线衍射仪、表面硬度仪、接触角测量仪和UMT-2型摩擦磨损试验机评价膜层形貌结构、力学特性、润湿性及其微摩擦学特性。结果显示,镁合金表面经微弧氧化处理和自组装分子膜修饰后,表面润湿性经历了由亲水到超亲水再到超疏水的转变过程。超疏水表面的获得是由微弧氧化处理得到的表面粗糙结构和低表面能物质自组装分子膜共同作用的结果。对试样进行摩擦磨损测试的结果显示,致密层和疏松层以及经自组装分子膜修饰后的膜层均具有比镁合金基底更好的抗磨性能;基于自组装技术制备的疏水、超疏水表面形成的边界润滑膜在一定载荷条件下均能有效地减少基底的摩擦系数,边界润滑膜失效后,基底表面特性占主导地位。     

AZ31镁合金基Cu-MOF-SA超疏水膜的制备及其耐腐蚀性能研究

腐蚀是影响镁及其合金大规模应用的关键技术难题之一,因可有效隔离金属基底与腐蚀介质的直接接触,从而降低腐蚀速率,制备超疏水表面成为提高镁合金耐蚀性的有效途径。通过一步电沉积方法,在AZ31镁合金基底上成功制备了铜-金属有机骨架-硬脂酸(Cu-MOF-SA)超疏水膜,并对超疏水膜的耐腐蚀性、化学稳定性和耐热性进行了综合研究。结果表明,表面的水接触角可达158°,超疏水膜覆盖的试样在3.5%NaCl溶液中表现出良好的耐腐蚀性能,相比AZ31镁合金基底,其腐蚀电位正移了0.24 V,腐蚀电流密度降低了1个数量级。在pH值为1～14的溶液中浸润24 h后,超疏水膜的水接触角仍可达135°以上,浸泡在pH=1的溶液24 h的超疏水膜的腐蚀电位比AZ31镁合金基底高0.21 V。在20～90℃空气中保温24 h后,超疏水膜的水接触角仍保持在154°以上,80℃下保温24 h后其腐蚀电位比AZ31镁合金基底的高0.22 V,腐蚀电流密度比AZ31镁合金基底的小1个数量级。结果表明,本研究制备的Cu-MOF-SA疏水膜具有良好的超疏水性和耐腐蚀性。     

AZ91D镁合金超疏水膜层的制备及其表征

采用简单易行的化学刻蚀方法,通过硝酸刻蚀、化学镀银和硬脂酸自组装改性处理,在AZ91D镁合金表面上成功制备出了超疏水膜层,进一步解释了该制备工艺的化学反应机理。利用扫描电子显微镜和视频光学接触角测量仪对AZ91D镁合金表面超疏水膜层的微观形貌和润湿性能进行了表征,利用能谱仪和光谱仪测定了膜层的表面化学组成。结果显示,釆用上述方法处理后的AZ91D镁合金表面呈现出良好的疏水性,水滴在试样表面的表观接触角为153°,滚动角为4°。     

镁合金表面含ZrO2微弧氧化复合膜层的研究进展

镁合金耐蚀性差,极大限制了其在易腐蚀环境中的应用。微弧氧化能够在镁合金表面制备一层类陶瓷氧化膜,能有效提高其耐蚀性。受微弧氧化成膜机理的影响,膜层中往往存在大量孔洞和裂纹;并且通常氧化膜主要由MgO组成,在潮湿或酸性环境中会吸水或溶解,导致膜层的耐蚀性不理想。将具有优良化学稳定性和高硬度的ZrO₂引入镁合金微弧氧化膜中,获得主要由ZrO₂构成或含ZrO₂的氧化膜,同时减少膜层中缺陷,能够提高其对镁合金基体的保护效果。从镁合金微弧氧化电解液、电参数、两步微弧氧化工艺及与其他表面处理技术相结合的4个方面概述了含ZrO₂微弧氧化复合膜层的制备工艺、成膜机制及耐蚀性等方面研究的进展,同时分析了各自存在的问题及不足。未来有必要优化制备含ZrO₂微弧氧化膜的电解液的组成,以保证其稳定性和有效性,并明确使用过程中电解液各成分的消耗和补充规律。进一步研究两步微弧氧化工艺,获得对镁合金基体有更好保护作用的复合膜层。探索将微弧氧化与其他表面处理技术相结合,综合利用2种技术及膜层的优点。根据ZrO<...     

镁合金微弧氧化/空气喷涂复合膜层的耐盐雾腐蚀性能

为了进一步提高AZ31B镁合金的耐腐蚀性,在Na2SiO3电解液体系中,通过微弧氧化直流脉冲电源在其表面制备了微弧氧化膜,再在微弧氧化膜层上喷涂纳米陶瓷涂料层.利用盐雾腐蚀试验研究了微弧氧/涂料复合膜层的耐腐蚀性,采用SEM、XRD等研究了复合膜的组成和结构.结果表明:复合膜层表面均匀,其耐腐蚀性明显高于微弧氧化膜层,...     

镁合金微弧电泳复合膜层的微观结构和抗腐蚀性能

采用恒压模式在硅酸盐系电解液中制备镁合金微弧氧化陶瓷层,对比研究了微弧电泳和直接电泳镁合金的截面形貌、结合力大小以及抗腐性能差异.结果表明:在镁合金微弧氧化陶瓷层的表面可制备电泳有机层,简化了电泳工艺;在微弧电泳复合膜层间形成机械咬合力和化学键力,附着力等级可达1级;经800 h中性盐雾腐蚀试验后,复合膜层腐蚀增重量和样品表面的形貌均没有明显的变化;与微弧氧化陶瓷层和直接电泳有机层相比,微弧电泳复合膜层的电化学稳定性显著增强,腐蚀电流相分别减少了约5个和2个数量级.     

镁合金微弧氧化-溶胶凝胶复合膜层的耐蚀性

用微弧氧化和溶胶凝胶法在AZ91D镁合金表面制备复合膜层,用扫描电镜(SEM)、能谱分析(EDS)、X射线衍射(XRD)和电化学测试等分析手段表征其成分、相结构和截面形貌,研究了复合膜层的耐蚀性.结果表明,溶胶凝胶膜有效地封闭了镁合金表面微弧氧化膜的微孔,形成结合力好且较为致密的复合膜层.复合膜层的组成主要有MgO、M...     

镁合金微弧氧化膜上不同功率磁控溅射制得复合膜的摩擦学性能研究

为进一步改善镁合金微弧氧化膜的摩擦学性能,在该微弧氧化膜上,采用磁控溅射技术,在不同功率下沉积碳膜,制备碳含量不同的微弧氧化/磁控溅射复合膜。利用拉曼光谱仪检测膜层中碳结构,采用扫描电镜(SEM)和能谱(EDS)考察膜层摩擦磨损前后微观形貌、元素组成、分布及含量;应用球-盘摩擦试验机研究膜层摩擦学性能。结果表明：利用磁控溅射技术在镁合金微弧氧化膜表面沉积的碳膜,部分地封闭了微弧氧化膜微孔,减小了微孔孔径和微孔数量,降低了膜层表面粗糙度。复合膜在摩擦磨损过程中,摩擦系数较小,磨痕较窄且浅,磨损率较低,呈现出较优异的摩擦学性能。功率对微弧氧化/磁控溅射复合膜具有明显的影响,高溅射功率下制备的复合膜,由于拥有更光滑的表面,更多地具有自润滑特性的碳,摩擦系数更小,磨痕更窄且浅,磨损率更低,摩擦学性能更为优异,尤其是在高载荷下,可对基体提供更显著的保护。     

超疏水-超亲油纤维膜的构筑及其在油水分离中的应用

在水溶液中,氧化石墨烯(GO)/阳离子聚丙烯酰胺(CPAM)复合膜通过一个独特的自组装过程制备,随后在室温下,硼氢化钠溶液快速还原中,产生基质负载的导电性纤维膜。利用电解原理在导电性纤维膜表面上镀上一薄层Cu微纳米颗粒。在光滑的纤维骨架表面通过复合Cu微纳米颗粒构筑具有一定粗糙度的微纳米结构,同时在Cu微纳米颗粒表面修饰上低表面能的硬脂酸,制备具有超疏水-超亲油界面特性的复合材料,接触角到达153°,以实现高效油水分离的目的。     

AZ91D镁合金表面无氟微弧氧化膜的制备与表征

目前,常用的硅酸盐镁合金微弧氧化液成分复杂且含F离子,对环境不利.以Na2SiO3-NaOH为电解质溶液,通过恒压在AZ91D镁合金表面制备了无氟微弧氧化膜.采用扫描电镜、能谱仪、X射线衍射仪及电化学测试对膜层表面的形貌、元素组成、相结构及耐蚀性等进行了表征分析.结果表明:氧化膜层表面微观多孔,膜厚约78 μm,膜层由Mg,Al,Si和O4种元素组成,不合F元素,物相主要为MgO和MgSiO3相;微弧氧化膜具有良好的耐蚀性能,与基体相比,自腐蚀电位变化较小,但腐蚀电流密度下降了近2个数量级.     

电沉积法制备低碳钢超疏水表面及其耐蚀性能

电沉积法制备超疏水表面优势明显,但施加电压较高。采用一步快速电沉积法在低碳钢表面制备超疏水膜,测试了超疏水膜的接触角、形貌,通过动电位极化曲线研究了超疏水膜在3.5%NaCl溶液中的耐蚀性能,优选了超疏水膜的制备工艺。结果表明:超疏水膜最佳制备工艺条件为电解液组成0.20mol/L硬脂酸+0.1%HCl,电沉积电压8V,电沉积时间16h;最优工艺所制备的超疏水膜接触角达到了153°,在3.5%NaCl溶液中的缓蚀效率高达99.1%。     

硬脂酸改性镁合金铈钒转化膜的制备与性能

采用硬脂酸对镁合金铈钒转化膜进行改性处理。利用扫描电镜、接触角测试仪、X射线能谱仪和红外光谱仪对改性膜层的微观结构、表面润湿性能以及化学组成进行分析,并通过防黏附和电化学实验研究膜层的自清洁行为以及耐腐蚀性能。结果表明:硬脂酸对铈钒转化膜的改性处理,不仅对转化膜的裂纹起到修补作用,并且通过接枝硬脂酸的疏水长链使改性膜层表面转化为超疏水性。8h常温浸泡后得到的改性膜层,表面接触角达154.6°,并表现出良好的自清洁性;耐腐蚀能力与原铈钒转化膜相比,膜层电阻R_(coat)提高25倍,自腐蚀电流密度i_(corr)降低2个数量级,其耐蚀性能得到显著提升。     

环氧树脂/SiO2纳米颗粒复合超疏水表面的制备

利用环氧树脂和纳米SiO₂混合溶液在玻璃基材进行表面成膜,对得到的微米级粗糙结构进行氟硅烷修饰,制备得到具有超疏水性复合膜层。采用扫描电镜、接触角测量仪、高速摄影系统和紫外-可见光谱分析仪进行形貌表征、润湿性表征和膜层透光率测量。结果表明,环氧树脂与纳米颗粒构建的粗糙结构对超疏水表面的构建起到重要作用,该膜层呈现低黏附、低滚动角性能;复合膜层的接触角随SiO₂含量的提高逐渐增大至趋于稳定;复合膜层透光率随SiO₂含量的提高呈现下降趋势,制备膜层的透光率均在75%以上。     

基于铸铝微弧氧化构筑超疏水表面及工艺优化

为了提高铸铝表面的防腐蚀和防污能力,通过微弧氧化在铸铝表面原位生长出均匀分布的氧化铝陶瓷膜层,采用长链氟硅烷对微弧氧化陶瓷膜层进行修饰,制备了接触角大于150°的超疏水表面。采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)研究了铸铝微弧氧化陶瓷膜结构和表面形貌,并测试了长链氟硅烷修饰对铸铝以及微弧氧化铸铝表面接触角的影响,探讨了铸铝微弧氧化陶瓷膜层的长烷链氟硅烷修饰机理。通过正交试验确定了正向电压为480 V,占空比为50/50,微弧氧化时间为15 min时,生成的微弧氧化陶瓷膜层具有较为连续和致密的微米级突起结构,经十三氟辛基三乙氧基硅烷修饰后获得接触角高达162.6°的超疏水表面,并且具有一定的持久性和稳定性。     

稀土配合物对增强AZ31镁合金微弧氧化陶瓷层性能的作用

通过在处理液中添加Ce和Y稀土配合物,研究稀土配合物对镁合金微弧氧化陶瓷膜层性能的影响,从而进一步提高镁合金微弧氧化陶瓷层的综合性能。用扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)、测厚仪和摩擦磨损试验机等分析手段,研究稀土配合物对微弧氧化陶瓷层的表面形貌、成分、陶瓷层厚度及耐磨性能的影响;用电化学系统研究了稀土配合物对陶瓷层耐蚀性的影响。结果表明:处理液中加入稀土配合物,可以提高镁合金表面微弧氧化陶瓷层的致密均匀程度,降低孔隙率,提高表面光滑度,但使陶瓷层的厚度变薄;微弧氧化处理提高了AZ31镁合金表面的耐腐蚀性能,使其耐3.5%NaCl溶液腐蚀电流密度降低了1个数量级,在处理液中添加稀土配合物能进一步提高陶瓷层的耐蚀性能,腐蚀电流密度进一步降低2个数量级,同时微弧氧化陶瓷层摩擦系数降低,摩擦磨损性能得到改善。     

镁合金表面超疏水化及耐腐蚀性能

采用硫酸刻蚀和接枝疏水长链的方法,成功制备出了具有超疏水特性的镁合金表面。采用红外光谱、扫描电镜和电化学测试等技术对超疏水镁合金表面进行了表征和分析。研究结果表明:硫酸处理使得镁合金表面产生微米/纳米二元复合的花状粗糙结构;硬脂酸的疏水长链通过化学键键接在镁合金表面,从而显著降低了镁合金表面的自由能。最终得到接触角可达152°、滚动角小于10°的超疏水表面,从而极大地提高了镁合金的耐腐蚀性能。     

AZ91D镁合金热处理与微弧氧化的交互作用

随着AZ91D镁合金微弧氧化反应的进行,膜层逐渐增厚,膜层表面的喷射孔洞和喷射沉积物粗大化,膜层表面粗糙度增大.微弧氧化反应时膜层内部的应力集中会使膜层萌生微裂纹.对基体进行固溶处理后可以改善其微弧氧化膜层中微裂纹的数量和形态以及膜层表面的粗糙度,并能提高微弧氧化膜层的生长速率,同时降低微弧氧化过程的能耗.时效处理会使微弧氧化膜层中的残余应力得以释放,微弧氧化膜的形貌没有发生明显改变,即膜层表面的微裂纹在数量和形态上仍好于未经热处理基体膜层.微弧氧化处理不会引起基体组织的显著变化.在硅酸盐溶液体系中,AZ91D镁合金表面参与微弧氧化反应的Al比Mg少得多,同时还伴随着一个溶液中的Si向镁合金基体内部渗透的过程.     

铝合金微弧电泳复合膜层的工艺制备

采用微弧氧化的方法先在铝合金表面制备一层致密多孔的陶瓷层,然后再通过电泳处理在铝合金表面制备出微弧电泳复合膜层.采用扫描电镜对复合膜层的表面形貌和截面线进行扫描分析,通过电化学分析和划格法测结合力试验对微弧电泳膜层性能进行了检测分析,并进一步探讨了不同的微弧氧化参数对后续电泳成膜的影响.结果表明,微弧电泳复合膜层的耐碱性及与基体间结合力均优于传统电泳膜层,且微弧氧化膜层的厚度影响后续电泳能否成膜,氧化层的致密性影响后续电泳膜层的光洁度.     

水热处理对AZ31镁合金微弧氧化陶瓷层组织结构及耐蚀性的影响

采用两种不同成分的溶液对AZ31镁合金微弧氧化(MAO)陶瓷层进行125℃+18 h的水热处理,研究了水热溶液成分对微弧氧化陶瓷层组织结构及耐蚀性能的影响,探讨了水热成膜及膜层腐蚀机理。研究结果表明：水热处理过程中微弧氧化陶瓷层表面的MgO部分溶解,释放出的Mg²⁺与碱性水热溶液中的OH^-结合形成Mg(OH)₂纳米片沉淀在陶瓷层表面及孔洞内;而在含有Al³⁺和Co²⁺的溶液处理过程中,溶液中的Al³⁺和Co²⁺取代沉淀在MgO表面及孔洞内的Mg(OH)₂中部分Mg²⁺的位置形成双金属氢氧化物(LDH)纳米片,将微弧氧化陶瓷层表面的孔洞及裂纹缺陷闭合。润湿性与电化学测试结果表明,亲水性的Mg(OH)₂/MAO复合膜层因Mg(OH)₂对MAO陶瓷层的封孔效应能在一定程度上提高MAO陶瓷层的耐蚀性,而疏水性的LDH/MAO复合膜层因封孔效应和LDH离子交换能力能显著提高MAO陶瓷层的耐蚀性。