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…     

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。     

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。     

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。     

铝合金微弧氧化陶瓷膜的性能研究

利用扫描电子显微镜SEM、透射电子显微镜TEM等手段分析了LY12铝合金微弧氧化膜的组织形貌,对氧化膜硬度、成膜合金的弯曲强度以及油润滑条件下氧化膜的摩擦学行为进行了研究.结果表明,微弧氧化膜的致密层由单晶和多晶的γ-Al2O3构成,晶粒大小可达几百纳米.氧化膜具有很好的韧性,其弹性恢复可达45%,远高于铝合金.随着氧化膜厚度的增加,成膜合金的弯曲强度逐渐升高,电流密度对弯曲强度的影响不大.在油浸泡条件下,氧化膜摩擦系数和磨损量较干摩擦条件下显著降低.     

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。     

铸造高硅铝合金表面微弧氧化陶瓷层的耐磨性

应用微弧氧化这一高新表面改性技术在 ZL10 9铸造高硅铝合金表面形成了陶瓷层 ,并对其在不同温度下的耐磨特性等进行了对比测试与分析。结果表明 ,该项技术大大地改善了这种合金的表面耐磨性和显微硬度     

恒定电压下微弧氧化陶瓷膜电学性质的研究

利用自制的数据采集系统研究了恒定电压下铝合金交流微弧氧化陶瓷膜形成过程中电学性质的变化规律.实验结果表明,微弧氧化过程中阴、阳极的峰值电流明显分为5个不同阶段;陶瓷膜形成过程中的动态正向电阻和电阻率随处理时间分阶段变化,而动态的反向电阻和电阻率变化不大.在微弧氧化过程中,各时刻的动态正、反向电阻值不同,一般情况下,动态正向电阻远大于反向电阻.     

铝合金微弧氧化表面陶瓷膜的制备

微弧氧化陶瓷膜具有良好的耐磨、耐腐蚀、耐高温冲击和电绝缘性能,研究了在铝合金表面用微弧氧化方法沉积陶瓷层的工艺.采用正交设计法优化了试验方案,运用综合平衡法对每个方案制备的陶瓷层的厚度和硬度进行了分析,确定了各因素对陶瓷层影响的程度,并优化了电解液配方,确定了最佳工艺条件.同时对最佳工艺制备的陶瓷做了XRD、SEM和耐磨性测试,结果表明,最佳电解液配方为:硼酸10 g/L,钨酸钠2 g/L,氢氧化钾 2 g/L,陶瓷层主要由α-Al2O3和γ-Al2O3相组成.     

发动机用TC17合金喷丸+微弧氧化涂层组织和疲劳性分析

通过实验研究了TC17钛合金的喷丸处理效果,利用微弧氧化方法来达到纳米晶过渡层组织结构重构的过程。通过实验测试的方式研究不同工艺涂层微观组织,硬度以及疲劳性能。研究结果表明:形成许多火山型微孔,孔洞尺寸也存在明显差异。对合金实施喷丸处理能够获得厚度更大微弧氧化层,引起了晶粒的明显细化,得到更加致密的组织结构。经过喷丸处理后,硬度为463HV0.1,表现为硬度提高。对不同深度区域的组织硬度进行对比发现,从表面过渡到基体中的范围内硬度呈现不断减小的变化趋势。当试样表面经喷丸处理后疲劳寿命可以达到15361周次,相对处理前的试样疲劳寿命延长了15%左右。对试样表面实施喷丸处理将会导致表面组织中产生众多疲劳源并进一步迁移到基体内,疲劳源范围也持续缩小,涂层表面存在众多微孔。     

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。     

Microstructures and Composition of Ceramic Coatings on Aluminum Produced by Micro-Arc Oxidation

Microstructures and phase composition of the ceramic coatings formed on pure aluminum by heteropolar pulsed current ceramic synthesizing system for different periods were investigated by X-ray diffraction (XRD) and scanning electronic microscopy (SEM). Results show that the amount of the discharge channels in the ceramic coating sminish while the aperture largen in the micro-arc oxidation process, and the surface of the ceramic coatingmelted and solidified in the process.XRD studies of ceramic coatings deposited for different time show that these coatings consist mainly of α-Al2 O3, γ-Al2 O3 , θ-Al2 O3 and a little amorphous phase, and phase composition of compact and porous ceramic coatings don' t have much difference but have a little change of the content of α-Al2 O3 and amorphous phase.     

镁合金微弧氧化陶瓷膜的组织结构及耐腐蚀性能

为了提高镁合金的耐蚀性,采用氢氧化钠-六偏磷酸钠-醋酸钙电解液,利用微弧氧化技术在AZ91D镁合金表面原位生长含有钙、磷的陶瓷膜,研究了醋酸钙浓度对陶瓷膜的厚度、表面粗糙度、形貌、成分、相组成及其在模拟体液中耐蚀性的影响。结果表明:陶瓷膜主要为MgO相,且含有Ca和P;膜层表面具有多孔结构;增加电解液中醋酸钙浓度,膜层变厚,粗糙度先增大后减小,Ca含量增多;陶瓷膜使镁合金的耐蚀性提高;电解液加入醋酸钙后,制得的膜层耐蚀性下降,含0.4 g/L醋酸钙的电解液制得的膜层的耐蚀性在含Ca膜层中最好。     

球墨铸铁微弧氧化陶瓷层扩散退火前后的组织状态

过去,对铸铁件热浸镀铝再微弧氧化仅有少量的研究,且还存在残留铝影响氧化层性能的问题。为此,对球墨铸铁先热浸镀铝后再微弧氧化形成陶瓷层,采用扫描电镜、能谱分析和X射线衍射分析了陶瓷层的相组成及形貌,并探讨了对陶瓷层进行扩散退火处理的可行性。结果表明:球墨铸铁浸镀铝后微弧氧化获得的陶瓷层主要由α-Al2O3相和γ-Al2O3相组成;600℃扩散退火时,因陶瓷层与纯铝层之间热膨胀系数不匹配会导致界面处产生热应力,造成陶瓷层与纯铝层的界面处出现明显孔洞;球墨铸件微弧氧化形成的陶瓷层不适合扩散退火处理;对微弧氧化后,热浸镀铝层剩下多少为佳及处理的问题,应进一步研究。     

铝合金表面微弧氧化自润滑陶瓷覆层

采用微弧氧化 (等离子体增强电化学表面陶瓷化 )技术 ,通过调制电解液配方 ,在铝合金表面共生合成自润滑陶瓷覆层 ,降低摩擦系数 ,改善摩擦副的摩擦学性能。     

一种陶瓷分散剂的合成工艺及应用性能

利用碱木质素代替部分苯酚合成了改性氨基磺酸系分散剂LMA,并考察了不同工艺条件下LMA对墙地砖陶瓷浆料应用性能的影响。结果表明,LMA的最优化反应条件为m(A):m(P):m(L):m(F)=1.00:0.29:0.68:0.84,其中碱木质素代替苯酚的替代率为70%,反应体系pH值10.5,缩合温度95℃,缩合时间3.0 h。对最优条件下合成的改性氨基磺酸系分散剂LMAY进行红外分析,证实碱木质素已成功引入。当陶瓷浆料固含量为68%时,LMAY最佳掺量为0.4%,此掺量下陶瓷浆料的流出时间为37.13 s,厚化度为1.25,优于无机盐分散剂。     

钛及钛合金表面微弧氧化技术及应用

微弧氧化(MAO)技术不从外部引入陶瓷物料,而是直接在基体金属表面"原位(In-Situ)"氧化烧结获得氧化物陶瓷层,具有膜层致密性高、与基体结合力强等特点.综述了钛(Ti)及钛合金MAO技术的工艺过程、形成机理、影响因素以及应用领域,简介了采用MAO制备TiO2复合薄膜及其在光催化方面应用的研究结果,以期进一步推动钛合金MAO技术的发展和应用.