等离子体微弧氧化技术及其发展

等离子体微弧氧化技术是一种直接在有色金属表面原位生长陶瓷膜层的材料表面改性技术.详细介绍了等离子体微弧氧化技术的发展历史和研究现状,以及应用微弧氧化技术制备陶瓷膜的基本原理和制备方法,对微弧氧化技术的特点及应用进行了总结,并阐述了微弧氧化技术的研究动态和存在的问题.     

微弧氧化技术的发展及其应用

综述了国内外微弧氧化(MAO)技术的发展概况,重点介绍了微弧氧化技术的原理和工艺特点;总结了微弧氧化陶瓷膜显微组织与性能的影响因素以及应用;分析了微弧氧化技术目前存在的问题,并指出微弧氧化技术今后将向低能耗、超大型复杂轻金属构件处理及与其他表面技术复合的方向发展的趋势。     

黑色微弧氧化陶瓷膜的制备及其性能研究

用微弧氧化的方法在LYl2铝合金基体上获得黑色陶瓷膜，分别研究了添加剂浓度对陶瓷膜的成膜速度、表面粗糙度、硬度和耐磨性的影响。结果表明：所采用的添加剂浓度增大，陶瓷膜的黑度加深；在其浓度较低条件下，陶瓷膜显微硬度几乎保持不变，成膜速度、表面粗糙度和耐磨性等性能均得到一定程度的改善；其浓度过高时，陶瓷膜显微硬度、耐磨性和成膜速度均会下降，表面粗糙度却增大，陶瓷膜性能逐渐恶化。实验证明，当添加剂浓度为5g／L时，黑色微弧氧化膜表现了优异的综合性能。     

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。     

微弧氧化陶瓷膜层的性能及其应用

采用脉冲电源,对发动机活塞用铝合金（ＺＬ１０８）基体进行了微弧氧化处理,测定了陶瓷氧化物膜的表面粗糙度和膜层硬度,研究了电流密度和强化时间对陶瓷膜的硬度和耐磨性的影响,分析了影响表面粗糙度的因素,实验结果表明,随着电流密度和强化时间增加,膜层的表面度增大,而膜层硬度则在电流密度超过８Ａ／dm^2后趋于稳定,基机 归固于陶瓷氧化膜在强电流密度下烧结,实验条件下对磨损结果表明,铝合金活塞的耐磨性,经微弧氧化后提高３－４倍。     

铝合金微弧氧化陶瓷膜的相分布及其形成

用Ｘ射线衍射法研究了ＬＹ１２铝合金微弧氧化陶瓷膜中的相分布，并提出了其形成。结果表明：铝合金微弧经陶瓷膜主要由α－Ａｌ２Ｏ３，γ－Ａｌ２Ｏ３组成，从表层到里层，α相逐渐增加；表层主要由γ相组成，其含量基本上不随氧时间变化。     

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.     

工艺条件对镁合金微弧氧化的影响

在含有Na2SiO3、NaF、甘油及KOH的电解液中以恒电流方式对AZ31B镁合金进行微弧氧化处理,研究了电解液组分、浓度、电流密度及氧化处理时间等对微弧氧化过程及膜层性能的影响．研究表明：随着电解质浓度的增加,起火时间、起火电压基本呈下降趋势,氧化膜厚度呈增长趋势;过量的NaF会抑制放电;甘油的存在可稳定电解液,抑制尖端放电,使膜层的厚度降低;电流密度的增加可以降低起火时间,增加氧化膜的厚度,对放电电压没有明显影响;随着氧化处理时间的延长,氧化膜的厚度不断增长．     

铝合金表面微弧氧化-黑化一体化技术研究

利用交流电源,通过控制电解液组成及其浓度,在恒流条件下实现了铝合金表面微弧氧化-黑化一体化处理.研究显示,钒酸盐对微弧氧化陶瓷膜的黑化效果具有决定性作用.显微硬度及全浸腐蚀测试结果表明:黑色陶瓷膜色泽稳定,具有较高的显微硬度,并能对基体金属提供有效的腐蚀防护.EDX和XRD分析表明,黑色陶瓷膜主要元素组成包括O、Al、Si、V和P,膜中化合物主要以无定形态和/或微晶态形式存在,只发现少量的γ-Al2O3和ε-Al2O3晶体.SEM观察表明,黑色陶瓷膜为较为疏松的单层结构,其表面在微观尺度上粗糙不平,存在较为密集的尺寸为μm量级的微孔,并有明显的高温烧结痕迹和微裂纹.黑色陶瓷膜的微观结构与其形成机制有关.     

电弧喷涂铝层的微弧氧化

介绍了在低碳钢表面进行电弧喷涂层，然后采用微弧氧化获得陶瓷膜的方法。分析了不同喷涂工艺参数的电弧喷涂铝层的微弧氧化，观察了复合膜层的断面形貌，进行了X－射线衍射分析，并研究了陶瓷层厚度随电流密度和强度时间的变化情况。     

镁合金微弧氧化绿色陶瓷膜的制备

为了开发更多颜色的微弧氧化陶瓷膜层,通过试验在AZ91D镁合金表面制备出了绿色陶瓷膜层,分别研究了着色盐K2Cr2O7添加量为0.2,0.4,0.6,0.8,1.0,1.2,1.4g/L时和微弧氧化时间为5,10,20,30,40 min时对陶瓷膜的影响规律.结果表明:在10 g/L NaAlO2、1 g/L K2Cr2O7、少量NaOH和H2O2的电解液中进行微弧氧化着色反应,可以得到颜色均匀、致密性较好的绿色陶瓷膜层;陶瓷膜颜色的深浅可以通过微孤氧化时间来控制,微弧氧化时间越长,所得到的膜层颜色越深.绿色氧化膜的成分主要由MgO、Al2O3和MgCr2O4组成,其中MgCr2O4是使膜层产生颜色的物质.     

钛合金表面微弧氧化技术的研究

微弧氧化是一项在有色金属表面原位生长陶瓷膜的新技术,利用该技术可在钛合金表面生成耐磨、耐蚀、耐高温以及电绝缘性能优异的陶瓷膜层.介绍了微弧氧化技术的基本原理、钛合金微弧氧化的发展及现状,并提出了钛合金表面微弧氧化技术发展的新思路.     

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。     

不同基体材料微弧氧化生成陶瓷膜的研究

1　前　言微弧氧化是一种表面处理新技术[1～ 2 ] ,它直接在Ａｌ、Ｍｇ和Ｔｉ等金属表面原位生长的致密陶瓷氧化层 ,可改善材料自身的防蚀、耐磨和电绝缘的特性。陶瓷氧化膜的厚度可通过工艺条件加以调整 ,可达 30 0 μｍ ,最高显微硬度达ＨＶ 2 5 0 0 ,绝缘电阻大于10 0ＭΩ ,与基体的结合力强 ,工件尺寸变化小。陶瓷材料以其特有的绝缘性、高硬度、高强度、耐磨、耐磨蚀、耐高温等优异性能成为继钢铁、铝材以后的第三代工程材料。但由传统烧结工艺制备的陶瓷材料脆性较大 ,可加工性差 ,一直束缚其广泛应用。而微弧氧化技术能在加工成形的…     

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.     

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。     

钛合金微弧氧化陶瓷膜微观特性的分析

微弧氧化膜存在微米量级宏孔,这些宏孔对氧化膜特征的研究非常重要.研究了微弧氧化中电流密度对微弧氧化膜的生长速率、结构形貌及相组成的影响,并对氧化膜进行了离子束抛光处理,分析了氧化膜和微孔的组织结构.研究表明:电源频率固定为1 500 Hz/5 μs和氧化膜厚为10 μm时,随着氧化电流密度的增大,氧化膜的生成速度和孔径都随之增大,但同一膜厚的氧化层组成成分金红石型TiO2和锐钛矿型TiO2的相对含量无明显变化;离子束抛光后的氧化膜膜层外疏内密,放电通道内表面更是淀积了电解液溶质、氧化膜颗粒及基材等多种物质的纳米微颗粒.     

纯钛表面微弧氧化膜纳米压入法研究

微弧氧化是一项较新的等离子体化学-电化学成膜技术，硬度和弹性模量是膜的基本微区力学性能。采用交流微弧氧化方法的铝酸盐溶液中在TA2纯钛表面制备出较厚的氧化膜，利用纳米压入法测定了膜的硬度和弹性膜量，并探讨了微弧放电对氧化膜相组成和性能的影响。研究结果表明：膜的显微硬度和弹性模量分布有相似的变化规律，从膜表层到膜内部，硬度和弹性模量逐渐增加，并在内层膜达到最大值，分别为9.78GPa和176GPa，比钛基体高的多；膜不同浓度处TiO2金红石和TiAl2O5相的相对含量变化决定了硬度和弹性模量的分布。     

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...     

铝合金黄色微弧氧化膜的制备及其性能

目前,铝合金微弧氧化膜色泽单一,多为白色,影响了其装饰性和在光学仪器方面的应用.为此,以高锰酸钾为着色剂,通过控制电解液的组成及其浓度,在铝合金表面原位生成了黄色微弧氧化膜.用X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)分析、观察了氧化膜层的相结构和表面形貌.结果表明:陶瓷膜层致密,与基体结合紧密;膜层主要组成相为Al,Al2O3,Mn5O8,Mn3O4,MnWO4;黄色陶瓷膜色泽稳定,较铝合金基体腐蚀电位有所提高.